1、贛榆青口特大橋主墩承臺圍堰施工方案一、工程概況 本工程主墩圍堰位于贛榆青口河上，青口特大橋主橋為懸澆預應力混凝土連續箱梁。主墩 18 號、 19 號墩為水中墩，采用單層鋼板樁深水圍堰方法施工。本文以 18 號墩圍堰施工為例對單層鋼板樁深水 圍堰作具體分析。主墩為埋置式承臺，埋入河床泥面以下2.9m 左右。由于青口河在入?？?，受潮汐水位影響比較大，施工期間水位為 +1.5m+2.1m 。鋼板樁頂標高控制為 +2.8m ?；拥字潦┕に黄?均為 9m。本橋承臺尺寸為 6.8m11m，采用 8.8m13.2m 的鋼板樁圍堰進行施工，鋼板樁長為16m 。其尺寸見示意圖。二、工程地質情況本基坑鋼板樁埋

2、深范圍內地質情況為： 層第一層填筑土，高程為 -0.9m-8.34m 。層第二層粉砂，高程為 -8.34m -9.49m 。層第三層中砂，高程為 -9.49m-17.59m 。層第四層粘土，高程為 -17.59m-23.29m 。層號名稱重度 r(KN/m3)粘聚力 c(KPa)內摩擦角 ( )(1)填筑土18.8515(2)粉砂19222(3)中砂19.4325平均19.1320三、已知條件：施工水位： +2.1m；鋼圍堰頂標高： +3.0m；河床標高： -0.9 ；承臺底面標高： -6.66m ； 承臺厚 2.8 m ；圍堰內 50cm厚 C20封底砼；拉森型鋼板樁： W=2037cm3，

3、f=170MPa4、鋼板圍堰計算鋼板樁圍堰是由封底砼、內支撐、圍囹堰體、導向結構組成。根據圖紙提供的資料，承臺底標高在土層下 5.76m，其河床上為填筑土層深為7.4m，水深 3.0m。因此設鋼板樁穿過填筑土、粉砂，進入中砂土， 鋼板樁從基坑底入土深度根據計算確定， 內支撐按堰體等彎矩并結合承臺施工的實際情況 分布。水流按動水壓力考慮。封底砼用0.5m 厚 C20。4.1 、動水壓力計算：根據水流速度 V=0.8m/s 驗算每米鋼板樁承受的力：P=KHV2/2g BrK為安全系數取H 為水深 （m）18V=0.8m/s g 為重力加速度 B 樁板寬 1.0m29.8m/s 23r 水的密度 (

4、10 KN/m 3)2P=183 0.8 2/(9.8 2) 110=17.6KN確定動水作用集中點為水面下水深 1/3 計算。 Hc=1/3 3.0=1.0 m，即： P作用于堰體標高為 +0.1m位 置處 ,根據結構在 P作用下，圍堰平衡只能由打入樁一定深度的被動土壓力完成。4.2 、繪制土壓力分布圖 施工過程分三種工況： 工況（一）：第一道支撐設置完畢，抽水并開挖到第二道支撐下 50cm 處，準備架設第二道支撐， 此時可假定鋼板樁下端支撐于鋼板樁土壓力強度等于零的點， 上端支撐與第一道支撐， 鋼板樁按簡支 梁計算。工況（二）：即第二道支撐設置完畢，圍堰內泥面標高開挖到第二道支撐下 50c

5、m 處，此時可假定 鋼板樁下端支撐與鋼板樁土壓力強度等于零的點，鋼板樁按二跨連續梁進行計算。工況（三）：即第三道支撐設置完畢，圍堰內泥面標高開挖承臺底標高下50cm（ 50cm基坑底封底混凝土），此時可假定鋼板樁下端支撐與鋼板樁土壓力強度等于零的點，鋼板樁按三跨連續梁進行計 算。4.3 、工況（三）進行計算鋼板樁圍堰 計算入土深度時，取最不利狀況，即按照工況（三）進行計算如下：鋼板樁的控制標高見下圖：鋼板樁土壓力及水壓力分布圖如下y4.3.1 計算鋼板樁上土壓力強度等于零點離挖土面距離按朗金土壓力理論，河床底土壓力與水壓力分開，河床底水平且有均布水荷載模式下進行計算。主動 土壓力的土取自然狀態

6、下的平均容重 =19.1KN/m3 ，內摩擦角 取 20（參照工程地質縱斷面圖 中的 CZK12 孔）。因土處于飽和水狀態， 為簡化計算， 不考慮土的粘聚力及土對鋼板樁的豎向摩擦力。 B 點處水壓力強度 eBw=wH=10 3=30 KN/m2主動土壓力系數 ka=tg2（45-/2）= tg2（45-20/2）=0.49被動土壓力系數 kp=tg2 （45+ /2） = tg2（45+20/2）=2.04水的當量土高度 h=eBw/（*ka）= 30/（19.10.49）3.21m 基坑底處土壓力強度 eDs=*H*ka=19.1 （ 3.21+6.26） 0.49=88.63 KN/m2

7、鋼板樁上土壓力強度等于零點離挖土面距離y=eDs/* （Kkp-ka ）=1.67m4.3.2 將 AE 段梁當作鋼板樁的等值梁，按三跨連續梁計算其支點反力和最大彎距 受力模型圖（按圍堰 1 m 寬計算單位：集中力 KN 、均布力 KN/m 、長度 m）：005522552.4088.635.5326.1-126.21彎距圖（單位： KN. m）：39.02 391.50.293 15.93-199.47-199.47185.10計算結果如下：RA=26.18KNRB=-44.75+36.42=-8.33KNRC=220.18+143.75=363.93KNRE=126.21KNMmax=-1

8、99.47KN.M4.3.3 根據 RE和墻前被動土壓力相等的原理，求x 值，確定鋼板樁的長度。2RE=ps* （ Kkp-ka ）*x /6 2126.21=19.1* （1.6*2.04-0.49 ）* x 2/6x=3.78m入土深度 t=（x+y）*1.1=（1.67+3.78）*1.1=6.0m樁長 L=7.16+2.6+6=15.76m ，擬選用樁長 16m的鋼板樁。4.3.4 驗算鋼板樁的強度鋼板樁擬選用德國拉森型鋼板樁：每 1m 寬對 b 邊（長邊）截面模量 W=2037cm；3 鋼板樁允許抗彎應力取 容=170MPa；鋼板樁允許抗剪應力取 容=95Mpa 。拉應力 =Mmax

9、/W =(199.47*10 3) /(2037*10 -6)=97.9Mpa 容=170Mpa3 剪應力 =1.5Qmax/A=1.5*220.18*10 3/0.01=33.02Mpa 容 =95Mpa 所以，采用德國拉森型鋼板樁強度滿足要求。4.3.5 、工況 （三） 計算圍囹、水平支撐4.3.5.1 、第一道圍囹、水平支撐強度及剛度驗算 根據第一道邊框圍囹處的支點反力， 初步確定第一道支撐的布置形式為： 邊框圍囹支撐采用雙拼 225a 型槽鋼，內部水平支撐采用雙拼 225a 槽鋼，形成口對口組合斷面 形式，并用鋼板焊接連 接。邊框圍囹按多跨連續梁進行計算，跨徑按2.2m、 3m、2.8

10、m、3m、2.2 計。1、第一道圍囹強度及剛度驗算 作用在第一道邊框圍囹的邊 :26.18KN/m-8 2 雙拼 225a 型槽鋼 :EI=2*210000000*3370*10 =14154KN.m2-426.1826.18EA=2*210000000*34.9*10 =1465800KN26.1826.1826.1826.1826.1826.182.203.002.803.00 2.20-18.38-18.38 -18.4-18.42 -18.4-18.42-18.38-18.3820.4439.2636.65 39.2837.1y-20.44x-37.15-39.28-36.65-39.

11、267.8511.05x1）邊框圍囹強度驗算7.2411.057.85雙拼 225a 槽鋼， W=270cm3， I=3370cm4Mmax =18.42KN.M3 -6 max=Mmax/W(= 18.42 103)/(270210-6)=34.1MPa145 MPa，強度滿足要求。 2)邊框圍囹剛度驗算4q l 4=0.677 100EI3 4 5 6 -8 -3 =(0.677*26.18*10 3*3 )/(100*2.1*10 5*10 6*3370210-8)=110-3m=1 L/400=3000/400=7 ，剛度滿足要求。 2、第一道內部水平支撐軸心抗壓穩定性驗算 采用雙拼

12、225a 槽鋼，形成 斷面形式， 軸心力 N=76.41 2=152.82KN i=0.44b=0.44 15.6=6.864cm l=8.8-0.25 2=8.3m =l/i=8.3/0.06864=121查表得，軸心受壓構件的穩定系數 =0.4323 -4 =N/A=152.8210/(0.43234.9 10 2)=50.7MPa145 MPa，滿足要求。4.3.5.2 、第二道圍囹、水平支撐強度及剛度驗算 在工況 (三)下, 第二道邊框支撐處的支點反力較小(8.33KN/m)，對其暫時不予驗算。4.3.5.3 、第三道圍囹、水平支撐強度及剛度驗算在工況 (三)下, 第三道邊框支撐處的支

13、點反力 363.93KN/m，初步確定第三道支撐的布置形式為：邊框 圍囹支撐采用雙拼 240a 型槽鋼、形成組合斷面形式，內部水平支撐采用6008mm鋼管，邊框圍囹按多跨連續梁進行計算，見下圖。363.93363.93363.93363.93363.932.203.002.803.002.20284.-284.191) 邊框圍囹強度驗算雙拼 2I40a 槽鋼， W=1090cm3， I=21720cm4Mmax =256.06KN.Mmax=Mmax/W（= 256.06 103）/ （1090210-6）=117.5MPa175 MPa強度滿足要求。2）邊框支撐剛度驗算ql=0.677 10

14、0EI =(0.677*363.93*10 3*34)/(100*2.1*10 5*10 6*21720 210-8)=2.2 10-3m =2.2 L/400=3000/400=7.5 ，剛度滿足要求。 3)內部水平支撐軸心抗壓穩定性驗算 內部水平支撐采用 600 8mm鋼管，軸心力 N=1062.17 2=2124.34KN 2i=20.93cm A=148.79cm 2 l=8.8-0.4 2=8m =l/i=8/0.2093=38 查表得，軸心受壓構件的穩定系數 =0.946=N/A3 -4=2124.34 103/ (0.946 148.8 10 )=150.9MPa170MPa，滿

15、足要求。4.4 、工況（一）條件下，即架設第二道支撐前，第一道支撐支點反力計算： 工況（一）：第一道支撐設置完畢，抽水并開挖到第二道支撐下50cm 處，準備架設第二道支撐，此時可假定鋼板樁下端支撐于鋼板樁土壓力強度等于零的點， 上端支撐與第一道支撐， 鋼板樁按簡支 梁計算?；拥滋幫翂毫姸?e=*H*ka=19.1 ( 3.21+0.5) 0.49=34.7 KN/m2鋼板樁上土壓力強度等于零點離挖土面距離 y=e/* （ Kkp-ka ）=0.65m17.64.1536.88工況 （一） 下計算結果：第一道邊框支撐支點反力RA=36.88KN/my 鋼板樁上彎矩 Mmax =60.54KN

16、.M 185.10KN.M（鋼板樁滿足要求） 1、第一道圍囹強度及剛度驗算x 作用在第一道邊框圍囹的邊 :36.88KN/m-8雙拼 225a 型槽鋼 :EI=2*210000000*3370*10 =14154KN.m2-4 EA=2*210000000*34.9*10 =1465800KN-25.89-25.89 -25.95-25.95 -25.95-25.959-25.8928.11.06 15.5710.1915.5711.0655030 51.63 55.34 52.4-52.34-55.34-51.63-55.30-28.801）邊框圍囹強度驗算雙拼 225a 槽鋼， W=270

17、cm3，I=3370 cm 4 Mmax =25.95KN.M3 -6max=Mmax/W（= 25.95 103）/（270210-6）=48.0MPa145 MPa，強度滿足要求。 2）邊框圍囹剛度驗算ql=0.677 100EI3 4 5 6 -8 -3=(0.677*36.88*10 3*3 )/(100*2.1*10 5*10 6*3370210-8)=1.4 10-3m=1.4 L/400=3000/400=7 ，剛度滿足要求。 2、第一道內部水平支撐軸心抗壓穩定性驗算 采用雙拼 225a 槽鋼，形成 斷面形式， 軸心力 N=107.64 2=215.28KN i=0.44b=0.

18、44 15.6=6.864cm l=8.8-0.25 2=8.3m =l/i=8.3/0.06864=121 查表得，軸心受壓構件的穩定系數 =0.4323 -4 =N/A=215.64103/（0.43234.91 10 2）=71.5MPa145 MPa，滿足要求。4.5 、工況（二）條件下，即架設第三道支撐前，第一、二道支撐支點反力計算： 工況（二）：第二道支撐設置完畢，抽水并開挖到第三道支撐下50cm 處，準備架設第三道支撐，此時可假定鋼板樁下端支撐于鋼板樁土壓力強度等于零的點， 上端支撐與第一道支撐， 鋼板樁按二跨 連續梁進行計算?；拥滋幫翂毫姸?e=*H*ka=19.1 ( 3

19、.21+2.9) 0.49=57.2KN/m2鋼板樁上土壓力強度等于零點離挖土面距離 y=e/* （ Kkp-ka ） =1.08m17.63.003.98工況 （二） 下計算結果：第一道邊框支撐支點反力RA=0.26KN/m（不必再驗算）第二道邊框支撐支點反力 RB=159.05KN/my 鋼板樁上彎矩 Mmax =62.28KN.M 167.12KN.M（鋼板樁滿足要求） 1、第二道圍囹強度及剛度驗算x作用在第二道邊框圍囹的邊 :159.05KN/m159.05 159.05 159.05 159.05 159.02.20 3.00 2.80 3.00 2.2-111.66 -111.66

20、-11-111.66 -111.66-111.91 -111.91 -111.91 -111.91 -1143.961.66 -111.661.66-111.6647.7167.1547.71 67.15xx1）邊框圍囹強度驗算雙拼 2I40a 槽鋼， W=1090cm3， I=21720cm4Mmax =111.91KN.M3 -6y max=Mmax/W(= 111.91 103)/ (1090210-6)=51.3MPa145 MPa強度滿足要求。 2)邊框圍囹剛度驗算ql3*3 4)/(100*2.1*10=0.677 100EI =(0.677*159.05.12*105*10 6*21720210-8)=1.0 10-3m=1.0 L/400=3000/400=7.5 ，剛度滿足要求。3）內部水平支撐軸心抗壓穩定性驗算內部水平支撐采用 600 8mm鋼管，軸心力 N=464.22=928.4KN i=20.93cm A=148.79cm l=8.8-0.4 2=8m =l/i=8/0.2093=38 查表得，軸心受壓構件的穩定系數 =0.946 =N/A3 -4=928.4 103/ (0.946 148.8 10 )=66.0MPa145 MPa，滿足要求。4.6 、鋼板樁圍堰穩定性分析與驗算4.6.1 基坑隆起計算 對于鋼板樁入土深度較深，且本身鋼度