张楼特大桥钢板桩围堰施工技术方案-20121128改详细分解.doc

邳州市张楼京杭运河特大桥工程 主墩钢板桩围堰施工技术方案 编制： 崔健 审核： 许伟 徐州市公路工程总公司 邳州张楼京杭运河特大桥项目经理部 二○一二年十二月 工程概况 桥梁概况 邳州张楼京杭运河特大桥全长2147.2m，主桥采用三跨变高度预应力砼连续箱梁跨越京杭运河航道，两侧引桥采用35m和40m预应力砼组合箱梁，桥跨布置为：6*35m+5*40m+6*35m+5*（5*35m）+(65m+105m+65m)+5*40m+6*35m，引桥下部结构为柱式桥墩、肋板式桥台，主桥中墩采用薄壁式墩、低桩承台，主桥边墩采用双柱式墩，引桥和主桥均采用钻孔灌注桩基础。主桥承台和墩身计划在2012年12月15日至2013年2月28日进行施工。 本桥43#、44#主墩低桩承台长11.6m，宽9.4m，厚3.0m,左右幅承台之间净距1.65m，采用钢板桩围堰进行施工。承台设计底面高程为12m,施工时拟提高至13.3m，以减少施工安全风险，施工期水深在9m左右。 水位情况 京杭运河为常年通航河道，最高通航水位26.3m，设计常水位22.5m，每年5-7月因灌溉和汛期泄洪需要，水位相对较低，一般维持在22.5m-23.0m之间，每年8月至第二年4月，因南水北调蓄水要求，京杭运河蓄水标高维持在23.5m左右，经观测去年最高曾经达到23.8m的高度,因为主墩承台施工时间段，正好处于运河蓄水期，故按去年的最高水位23.8m作为钢板桩计算水位。 工程地质 本桥43#主墩位置钢板桩穿过的地质情况从上至下依次为淤泥、粘土粉质粘土，44#主墩位置钢板桩穿过的地质情况从上至下依次为淤泥、粉质砂土、粗砂砾。从钻孔桩施工过程中护筒易穿孔情况看，地质不良，容易发生透水。 钢板桩方案的确定 钢板桩方案选择 （1）43#和44#主墩承台位于京杭运河深水中，通航船只多，根据墩位处地质条件和承台标高，结合以往类似工程的施工经验，采用钢板桩围堰较合适，围堰防水性能好，整体刚度较强。 （2）钢板桩围堰平面采用矩形，由单层钢板桩和三层型钢组成的内撑梁组成；钢板桩采用拉森Ⅳ型钢板桩，四个转角位置采用焊接的T形转角钢板桩；围堰内部空间为27.25m×11.8m，每边比承台宽出1.2m。设计水位按23.8m考虑，钢板桩顶控制标高为23.8+1=24.8m，比设计水位高1m。依地质资料、钢板桩受力情况以及作业条件决定选用单根长为钢板桩。钢板桩围囹围囹共设置道组焊而成钢组焊而成。牛腿，待各围囹就位后，再与钢板桩焊接牢固。围囹合拢段按实际丈量长度在现场加工改制。0㎝的粗碎石垫层）封底混凝土的验算 封底混凝土的浮力平衡性 其力模型如下： 图中f为封底混凝土的底部水压压强，f=γh=10*=117kPa。（m为封底混凝土底的水头高度。） F1为封底混凝土与钢板桩间的摩擦阻力，按握裹强度15/㎡计算（参见《钢套箱封底混凝土与钢管桩间的握裹力分析》.公路2006.9） F1=(27.25+11.8)*2*1.2*15*9.8=13776.8kN。 实际钢板桩总重约 kN 。 钢板桩与土之间的摩擦阻力为.8)*2*8.3*20=12964.6kN，式中拉森钢板单位重为kg/m，钢板桩长为米，钢板桩入土深度取米，钢板桩与土间的侧摩擦阻力取20kPa（流塑状粘性土的低限）。钢板桩自重与钢板桩与土层间侧摩擦阻力之和钢板桩与封底混凝土间的握裹力，F1应取它们间的较小值，即取F1=kN。F2为封底混凝土与握裹力 F2=16*3.14*2*1.2*15*9.8=17724.7 kN 式中护筒直径为φ00㎜。 W1为封底混凝土自重。 W1=（27.25*11.8-3.14*1*1*16）*1.2*2.5*9.8=7976.5kN。 封底混凝土底板承受的水压力为 P=Af=*11.8-3.14*1*1*16）*117=31743.3 kN 则浮力平衡性验算为（F1+F2+W1）/P=1.25＞1 上述计算中未计入围囹自重，故封底混凝土浮力平衡性满足要求。 封底混凝土的局部强度验算 由于封底混凝土主要利用与钢护筒和钢板桩间的握裹力获得平衡，故按最不利工况-单向悬臂板建立力学模型，悬臂长按1.5m计（实际两钢护筒间的理论间距为20㎝，钢护筒与钢板桩间的间距为10㎝），悬臂板宽按1m计，则悬臂板所受均布荷载为q=-1*2.5*9.8=68.5kN/m，最大弯矩为M=1/2ql2=kN.m, 截面W=bh2/=0.17m3，σ=M/W=0.MPaσ0=0.82 MPa，满足要求。 以承台底面高程点作为钢板桩的转点，选择多点支承梁作为钢板桩的力学模型（实际因钢板桩有一定埋深，其端部能承受一定弯矩，固按支承梁偏保守）。Ф=12°,黏聚力C=10kpa; （4）