钢板桩支护在大型深水承台基坑施工中应用论文 .pdfVIP

钢板桩支护在大型深水承台基坑施工中的应用

摘要：钢板桩围堰防渗工程是将钢板桩打入原地表透水层下的

相对不透水层中，拦截透水层的渗水，形成半封闭或全封闭的防渗

墙，从而起到基坑开挖支护防渗作用。本文以沙湾特大桥主墩承台

基坑开挖支护施工为例，着重介绍了钢板桩在深基坑支护中的设计

和施工技术要点。

关键词：深基坑钢板桩支护要点

一、工程概况

沙湾特大桥起点位于广州市番禺区顺德水道与沙湾水道交叉口

附近，起于紫坭岛，跨越沙湾水道，终点止于榄核镇张松村牌坊，

全桥长1819.006m。主桥跨径布置为（137.5+248+137.5）m，主桥

长523.0m，为国内第一世界第三大跨度的对称塔双索面预应混凝土

矮塔斜拉桥。

本工程沙湾特大桥主墩均位于沙湾水道中，主墩承台为整幅承

台，平面位置为14.5m×24.9m矩形，四边倒角为3.5m×4.0m后呈

八边形，承台厚度为6.0m。承台底标高为-10.815m，顶标高为

-4.815m，

二、设计环境条件

1.承台及河床高程

承台顶面设计高程为-4.815m，底设计高程为-10.815m。承台封

底考虑干封底，封底厚度为50cm。故计算时基坑底标高按-11.315m

考虑，项目部进场后对承台位置河床进行了清淤处理，实测承台范

围河床底高程为-7.50m。

2.水位情况

结合设计资料提供的最高通航水位+5.114m、最高洪水位

+4.414m以及勘测水位-0.210m等数据，但考虑到主墩钢板桩在2007

年12月至2008年4月期间施工，综合比较分析，最高设计水位取

+2.000m。

3.地层情况

根据设计院提供的资料和施工图纸，承台范围内河床以下9m范

围深均为淤泥层。

4.水流速情况

沙湾水道水流速度按2.7m/s计。

三、设计计算原理

1.计算原理假设

⑴、地基土作为弹性变形介质，地基系数随深度成比例增加；

⑵、不考虑钢板桩与土之间的粘着力及摩阻力；

⑶、钢板桩的刚度与土之间的刚度比为无限大；

⑷、钢板桩所承受的水土压力由钢板桩自身和围囹支撑共同来

承担。

2.入土深度计算

多层支撑(锚杆)板桩入土深度，可采用盾恩近似法进行计算，

其计算步骤如下：

⑴、绘出板桩上土压力的分布图，经简化后土压力分布如右图

所示：

⑵、假定作用在板桩fb/段上的荷载fgn/b/一半传至f点上，

另一半由坑底土压力mb/r/承受。由“图3多层支撑板桩土压力分

布图”的几何关系可得：

3.钢板桩稳定性验算

在软土中开挖较深的基坑或深基础承台施工时，当桩背后的土

柱重量和外荷载之和超过基坑底面以下地基土的承载力时，地基的

平衡状态受到破坏，常会发生坑壁土流动，坑顶下陷，坑底隆起的

现象如图4，为避免这种现象发生，施工前，需对地基进行稳定性

验算。

4.钢板桩受力计算

钢板桩受力计算方法为围堰内逐层抽水、开挖后，逐层验算钢

板桩在风荷载、流水压力、静水压力和土压力作用下的钢板桩受力

情况。本围堰共分六个工况对钢板桩围堰进行受力计算，计算模型

及各工况分别为：

⑴、工况1、抽水至第二层围囹支撑以下40cm，未安装第二层

围囹支撑时；

⑵、工况2、抽水至第三层围囹支撑以下40cm，未安装第三层

围囹支撑时；

⑶、工况3、抽水开挖至第四层围囹支撑以下40cm，未安装第

四层围囹支撑时；

⑷、工况4、抽水开挖至第五层围囹支撑以下40cm，未安装第

五层围囹支撑时；

⑸、工况5、抽水开挖至第六层围囹支撑以下40cm，未安装第

六层围囹支撑时；

⑹、工况6、抽水开挖至封底底标高，准备进行砼干封时。

5.设计成果汇总表

将各种工况作用下，钢板桩、围囹支撑各构件的计算结果汇总

如下表：

6.设计结论

沙湾特大桥两主墩均位于沙湾水道中，水深在10m左右，承台

采用日本拉森ⅳ型24m长钢板桩围堰进行施工。项目部经过多次的

建模计算、施工工艺对比分析和专家论证，并成立了qc攻关小组，

实现了钢板桩支护在大型深水承台基坑施工中的成功应用。

目前，国内水中承台围堰施工一般常用钢套箱围堰和钢板桩围

堰两种工艺。钢套箱常应用于大型深水承台，该工艺需投