某交通桥通航孔水下挖土钢板桩围堰设计探讨.pdf

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1、2013年4月口[E娅交通建设【文章编号]1673--0038(2013110---0303--03某交通桥通航孔水下挖土钢板桩围堰设计探讨王毅德(漳州市先行交通建设有限公司)1工程概括某交通桥14#、15#、16#墩承台变更设计后尺寸为15m×6．25m，厚度为2m，承台底标高均为+25．11m，承台平均埋深为10m。地下水埋深约为3m。考虑到承台埋置较深，且地下水位较高，不具备干处直接开挖条件，基础必须采用水中挖土施工拟采用钢板桩围堰法。2围堰的布置及计算假设2．1围堰的布置由于3个墩的承台平面尺

2、寸、标高等资料相同且地质情况基本相同，拟以15#墩为例，进行钢板桩围堰的设计、计算。钢板桩采用进口拉森Ⅵ型，长度为20m，围堰的平面尺寸为18mx8．4m，具体布置如图1-3所示：—舅拉拉顶标高+36．恤坚坚望：竺兰!竺婴豁苎=壮撑”5·“tj5珏l嘶燃唑∞兰：翌翼i：差撒帆m、45竹一1岫承台顶标高+27．1埠!；O三5；30-101m2H；5；8；8蛳。}一1s：2j。=。重点掉+28．1l∞一—l一一一r一世墅高+跫‰_‘—黝褂施“4；羔；三；三三薹：。。21底砼底标高咆．etm／叫b一／LoL

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4、

5、：R』-羚捌2．2计算假设圈3第二、三道支撑平面布置圈(1)本计算中土层参数根据设计提供的土层设计资料及地质柱状图，按经验取值如表1所示：土层顶土层餍容重内摩擦角粘聚力编号土层名称标高(kN，m9(o)(kPa)l粉质粘土+35．0+32．019．515．212．12粉砂+32．0+21．418．724．25．8(2)考虑围堰开挖过程围堰边的地面荷载，包括静载(堆土、堆物等)和活载

6、(施工荷载、汽车、吊车等)，按实际情况折算成均布荷载q=20kN／m2计算。(3)围堰设计时计算水位按+32．Om考虑。3钢板桩围堰设计3．1主动土压力计算本工程钢板桩施工范围内士层为粉质粘土、粉砂土，土层透水性较强。所以，土压力计算采用不考虑水渗流效应的水土分算法，即钢板桩承受孔隙水压力、有效主动土压力及有效被动土压力。以地面标高+35．0以基准，计算各高度点的水压力、有效土压力。在土层分界处，因击、C的不同，故分(上)、(下)。(1)主、被动土压力系数粉质粘土：Ka=t92(45一掣)---0．5

7、85，、压了=0．765上Kp=t92(45+早)=I．711，诳，；1．308‘粉砂：Ka：t92(45一半)：0．419，V'-瓦----0．647二Kp=t92(45+笔生)=2．389，讥F=1．546‘(2)主动土压力的计算·303·交通建设■睡国麓瞄2013年4月①h=0m时，Pa=O②h=3m(上)时：Pa--Ka(i／h+q)一2c％／-西=0i585x(i9．5x3+20)一2x12．1x0．765=27．4kN／m2h=3m(下)时：Pa=Ka(3'h+q)一2c佤=0．419x(

8、18．7x3+20)一2x5．8x0．647=24．4kN／m2③h=19m时：Pa=Ka(3'7h+q)-2c、／Ka+1水h=0．419x(19．5x3+8．7x16)一2x5．8x0．647+10x16=235．3kN／m23．2各施工工况及内力计算本围堰施工时，按上层支撑已安装，并吸泥、抽水、至待安装支撑下100cm处，计算各支撑在各阶段可能出现的最大反力和钢板桩最大内力。根据施工工序，分为三个工况：工况一、围堰第一道支撑加好后，挖土、抽水到+30．1lm标高时；工况二、围堰第二道支撑加好后，

9、挖土、抽水至U+27．1lm标高时；工况三、围堰第三道支撑加好后，向围堰内注水至第二道支撑下(+30．11In)标高时，围堰内吸泥、清淤到+23．31m标高时；工况四、围堰封底混凝土浇注并达到设计强度后，围堰内抽水完成后。在计算时，各阶段钢板桩计算长度按等值梁法确定，从主动土压力与被动土压力相等的反弯矩截面(即净土压力为零或弯矩为零)截断形成等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩。各工况下各支撑点支撑反力及钢板桩最大弯矩计算如表2。表2＼项目支撑反力R．支撑反力R：支撑反力如钢板桩最大弯矩工况＼(kN／m)(

10、kN／nOM田(kN·n1)工况一44．697．7工况二一20．3281．1t91．5工况三22．146．5363．9207工况四14．6111．7268．577．5各道支撑在四个工况下的最大反力作为圈梁的设计依据，则第一、二、三道支撑的支撑反力依次为：Rl--44．6kN／mRz=281．1kN／mR3=363．9kN／m钢板桩在各工况下所受的最大弯矩：M。,=207kN·m，钢板桩拟采用拉森Ⅵ型，其惯性矩为56700cm4／m，截面弹性模量为2700