水中墩深基坑钢板桩围堰设计和施工

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1、水中墩深基坑钢板桩围堰设计和施工　　摘要：结合宁杭客运专线徐舍特大桥跨钟张运河连续梁415#、416#主墩钢板桩围堰施工，介绍水中钢板桩围堰设计、围囹安装、钢板桩打设、堵漏、挖泥、封堵等关键施工技术。关键词：水中钢板桩围堰施工中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1工程概况1.1设计概况宁杭客运专线NHZQ-II标徐舍特大桥跨钟张运河连续梁（60+100+60）m，正线里程为DK111+911.320～DK112+133.020。线路采用无砟轨道，设计时速350km/h，其中415#、416#主墩

2、基础采用11φ200cm钻孔桩，承台设计尺寸为18.8m×12.4m×4m，均为低桩承台，埋于河床以下。挡水围堰均采用钢板桩围堰，钢板桩长度15m，封底混凝土厚度1.0m。1.2水文资料徐舍特大桥与钟张运河斜交60°，钟张运河为v级航道。主要流量、流速等要素如下：Q1/100=655m/s,H1/100=3.0m，V1/100=0.89m/s。1.3地质情况13415、416号墩处水深约3m，河床地质从上向下为3.3m,粉土，5.2m淤泥质粉质粘土，6.1m粉土，18m粉质粘土，1.6m粉砂，4.3m细

3、圆砾石，7.1m泥质砂岩（全风化），8.9m泥质砂岩（强风化），8.8m泥质砂岩（弱风化）2钢板桩围堰设计2.1方案选择以415#墩为例，一边靠岸，一边靠河，土质为淤泥质粉质黏土，呈流塑状，且固结时间长，抗剪力低，针对以上特点，考虑采用钢板桩围堰施工，此方案具有施工成本低、工艺简单、安全等优点。2.2结构设计根据水文资料确定围堰标高为+3.162m，预留出2.0m工作空间，围堰平面尺寸为20.8m×14.4m矩形，如图1所示：图1钢板桩围堰平面图以415#墩承台钢板桩围堰为例,13水中钻孔桩成孔后，选用

4、拉森Ⅳ型钢板桩，单根长度15m，套型锁口，防渗性能较好。拆除钻机平台后，在钢护筒上搭设施工平台，进行定位测量。安装三道围囹，第一道设在标高+1.235m处，第二道设在标高-1.965m处，第三道设在标高-5.165m处。四周支撑采用H型钢（400*400*16*21），内部支撑采用钢管，外径D=600mm，厚度δ=16mm。为了在基坑开挖时围囹与桩头错开，以及有效抵抗钢板桩的整体变形，所以内部支撑设计为“井”字型，钢管交叉处用传力架连接（如图2所示）。基坑进行有水开挖，灌注1.0m厚封底混凝土，钢板桩围

5、堰受力按静水压力和主、被动土压力计算。图2钢板桩围堰立面图2.3钢板桩围堰的计算主要施工程序为：①搭设钢板桩，②有水开挖，边开挖边下放第二道围囹，抽水至第一道围囹下50cm，安装第一道围囹，③有水开挖至第二道围囹设计标高之下50cm，按照设计标高安装第二道围囹，重复以上工序一次，④有水开挖至基坑底，浇注1.0m的封底混凝土，⑤拆除第三道围囹，承台施工，施工完毕后，基坑回填至承台顶面，拆除第一、第二道围囹。以上工序中④较危险，经过计算此工序能安全通过。2.3.1土压力计算q5=γsat×tan2(450-

6、)h2+γ土×tan2(450-)h3+γ土h’×tan2(450-)=21×9.31×0.406+20×1.16×0.406+20×0.406=97916N/m2q4=γsat×tan2(450-)h2+γ土×tan2(450-)h3+γ土h’×tan2(450-)=21×8.01×0.406+20×1.16×0.406+20×0.40613=85832N/m2q3=γsat×tan2(450-)h2+γ土×tan2(450-)h3+γ土h’×tan2(450-)=21×4×0.406+20×0.40

7、6×1.16+20×0.406=51643N/m2q2=γsat×tan2(450-)h2+γ土×tan2(450-)h3+γ土h’×tan2(450-)=21×0.406×1+20×0.406×1.16+20×0.406=26065KN/m2q1=γsat×tan2(450-)h2+γ土×tan2(450-)h3+γ土h’×tan2(450-)=0+0+0+20×0.406=8120N/m22.3.2支撑结构线荷载计算支撑结构计算采用结构力学求解器，计算模型如下：图3支撑结构计算模型计算结果如下：图4

8、四周围囹每延米受力图（单位：N）计算结果汇总：杆端1杆端2单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩10.00000000113614.880-56062.86980.0000000013-97695.3199-43082.405720.00000000116634.187-43082.40570.00000000-103325.812-50963.617630.0000000078033.7244-50963.61760.00000000-46299