特殊条件下超长钢板桩围堰设计研讨.pdf

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1、垒些』塑坠塑坠堂塞』坠堡丛——————————一：=江酉建挝窒通王猩特殊条件下超长钢板桩围堰设计研讨■余涛，赵珊珊一中交第二航务工程局有限公司，湖北武汉400430摘要：国外某项目深水桥墩基础采用搭设钢板桩围堰的方式形成墩台干施工环境，在业主提供地质资料不齐全以及钢管桩预留长度影响的前提下．合理设计并布置堰体结构形式，对类似海外工程提供技术参考，具有一定的指导意义。关键词：深水墩基础钢板桩围堰地质参数等值梁法随着桥梁施工技术的日益发展，钢板桩围堰在深水墩基础施工中得到了广泛的应用，深水墩基础钢板桩围堰的优点在于：施工简便易行，

2、可快速进场，能按需要组成各种形状的围堰，并能满足结构受力要求；强度高，容易打入坚硬土层；定位较为准确，并可多次重复使用，且大大缩短了工期。提高了经济效益。现就拉森Ⅵ型钢板桩在国外某项且Angabanga桥P2水中墩基础施工中的应用加以论述。1工程概况Angabanga桥位于其国家主干道上，在原有单线桥梁不能满足通行能力的基础上重新修建，是连接首都区与其他主要省区的重要通道。其设计长度160m，以主跨(27．5+3×35+27．5)m连续跨越Angabanga河，由原单车道拓宽为双向两车道。该桥P2桥墩位于Angabanga河道

3、中央，承台基础为12根直径800mm的钢管桩，设计桩长36m，设计桩顶距原河床达8m，沉桩完毕桩顶均漏出水面，且预留长度段截桩后考虑继续使用；承台为埋置式，底标高+9．892m，平面尺寸为8m×6m，台高2m；承台上设实腹式圆端形墩身，墩高8．5m，墩身宽度7m。地质资料显示，该桥P2墩位处河床标高为+17．8m，两年一遇最大洪水位+19．8m，最大流速3．4m／s左右。2地质条件分析P2下游地勘数据通过日本标准贯入度试验获取，但其地勘资料中尚未涉及中国标准中经常提到的内摩擦角、粘聚力及桩侧摩阻系数等数值，主要分析数据均来源于

4、标贯N值。通过查看Et标《道路桥示方书》，确认在简单地质土层中，标准贯人度N值与土层相关系数均可建立一定的联系，其内摩擦角以及粘聚力与N值换算公式如下所示：砂性土：N=(巾一15)2—15(N≥5)C=N／8粘性土：山=0(安全考虑)C=(1／4～1／8)}N通过地勘试验及以上标准分析，为减小设计误差，拟采用加权平均值法计算P2桥墩基础周边土层系数，结果如表1所示。表lP2墩土层参数表土层层顶标高层底标高容重主动土压力系数被动土压力系数名称(m)(KN／m3)土层1+17．8+lO．017．39O．631．6l土层225．79

5、9．3919．6O．522．0注释：因承台以上土体处于饱和水状态，此处不再考虑粘聚力影响。3钢围堰结构设计3．1设计条件经过综合考虑，钢板桩围堰顶标高按照两年一遇最大洪水位设计。为减小施工措施量，节约成本，放弃常规水下封底混凝土浇筑程序，直接采用围堰形成后边开挖、边安装支撑的形式施工。P2承台基础为12根直径800mm的钢管桩，设计桩长36m，为确保沉桩精度，沉桩过程中桩顶上方均预留12m加长段，预留段在堰体内部开挖完成截桩后再次利用。为防止高温条件下混凝土裂缝产生，墩身混凝土一次浇筑高度控制在2m。因此，桩基平面布局以及墩身

6、混凝土浇筑工艺均对围堰内撑布设要求产生了决定性的影响。3．2计算方法说明本项目钢板桩人土深度较大，土体对人土部分板桩起到嵌固作用，同时围堰上端受到内撑的支撑作用，在此采用等值梁法并借助有限元·208·软件MidasCivil对钢板桩围堰入土深度以及内撑稳定性进行计算。由于围囹及内撑在围堰内土体开挖过程中安装，此时钢板桩均已经产生一定的变形；此外，内撑对钢板桩的作用均属于弹性支撑范畴，为提高计算准确性，采用在MidasCivil中输入弹性刚度的形式对其支撑结构进行计算(弹性刚度系数取值为10000KN／m)。结构计算作吐如下假设

7、：(1)计算时取lm单位宽度钢板桩；(2)内撑单元与板桩间连接假设为弹性连接；(3)板桩弯矩为零的位置设置为铰接，故等值梁相当于弹性简支梁；(4)土压力计算采用水土分算法；钢板桩截面参数特性值为：宽600mln、侧厚210mm、壁厚18mm、惯性矩56700cm4／m、截面矩2700cm3／m。3．3钢围堰模型建立通过分析P2墩基础周围河床及水文情况，基坑最大开挖深度达10m，围堰平面尺寸设计为10．4mx8．4m，围囹采用三拼型145a，内撑为([b600inn3或qb400mm钢管，为确保施工安全，拟设置3道堰体内撑。由于

8、基坑底部受到主动土压力较大，二三道支撑均采用井字形布置，第一道内撑则采用八字形。3．4钢围堰入土深度计算图1钢板桩入土深度计算示意图假设基坑以上土体按照饱和性粘土计算，过程如下所示：P。=P。+P。主动土压力：P。=(rl’}7．913+r2+Y)}Ka2被动土压力：P，=K