某大桥钢板桩围堰施工方案

1、204国道扩建工程xx段A2标(K8+577.4xx大桥钢板桩围堰施工方案xx集团一公司xx市204国道扩建工程项目经理部xx钢板桩围堰施工方案一、工程概况xx大桥中心里程为K8+577.4,桥跨布置为6x25m+(53+85+53m+4x25m,主桥采用3跨变高度预应力砼连续箱梁,两侧引桥采用25m先简支后连续部分预应力砼组合箱梁。下部结构为大体积承台,柱式薄壁墩。基础为桩基础。二、施工方案的总体设计根据工地现场的实际情况、施工组织设计的总体工期安排,结合我单位技术装备水平和现有设备、人员情况,我单位在xx大桥施工中拟采用如下施工方案:主桥墩的水中钻孔灌注桩采用搭设水中固定平台施工方案,平台

2、与岸边通过栈桥连接,最后类似于陆上钻孔作业。主桥墩水下承台、墩柱(身采用钢板桩围堰施工方案。主桥的7、8号主墩各打设一个水中钢板桩围堰,钢板桩围堰尺寸定为:单个主墩为13m×28m。两个围堰的内侧距离河岸约18m,钢板桩选用德国拉森型,7#墩采用长度为18m的钢板桩,8#墩附近因有高压线,净空限制,同时考虑到8#墩地质因素,故8#墩采用长度为18m和部分24m的两种钢板桩。高压线下范围内采用2根12m的,其余部分采用18m的。根据此桥的水深、水文、地质等相关情况,我们对各类施工方案进行综合比选后认为:采用钢板桩围堰施工方案与其它方案相比,具有工艺简单、施工期间临时占用水面较小、安全、

3、施工风险易于控制等诸多优势。跨xx主桥采用悬浇挂篮施工,以保证河道的正常过水和通航。大桥的引桥施工位于陆地上,施工工艺较为简单,在此不作详细介绍。三、xx大桥围堰施工进度安排1、大桥总体工期目标为:(1、主墩钻孔桩施工: 2008年4月25日结束;(2、主墩承台及薄璧墩施工: 2008年7月10结束;(3、主桥边跨合拢段施工: 2008年12月5日结束;(4、主桥中跨合拢段施工: 2008年12月15日结束(5、全桥施工:2008年12月25日结束2、详细的工序进度安排主墩钻孔桩施工:8#墩、3.1日-4.20日; 7#墩、3.6日-4.25日;钻孔平台拆除:8#墩、4.20日4.25日7#墩

4、、4.26日4.30日钢板桩围堰施工:8#墩、4.26日5.10日; 7#墩、5.1日5.15日水下吸泥、砼封底:8#墩、5.11日5.20日;7#墩、5.16日5.25日围堰支撑:8#墩、5.21日5.31日; 7#墩、5.26日6.10日桩头破除、桩基检测:8#墩、6.1日6.5日;7#墩、6.10日6.15日承台施工:8#墩、6.6日6.20日; 7#墩、6.16日6.30日主墩墩身施工:8#墩、6.15日6.25日; 7#墩、6.25日7.10日主墩围堰拆除:8#墩、7.10日7.25日; 7#墩、7.25日8.15日四、钻孔平台施工水中钻孔灌注桩采用搭设水中固定平台施工方案,平台与岸

5、边通过栈桥连接,最后类似于陆上钻孔作业。1、水中钻孔平台及栈桥施工:(1、栈桥基础采用600mm钢管桩,入土深度控制在4-6m,视栈桥位置地质情况而定。上部采用贝雷梁、工字钢及方木组合,顶面铺设钢板。根据现场调查和施工要求,栈桥设置为1跨18m,桥面宽度8m。(2、水中钻孔平台采用600mm钢管桩、入土深度同样控制在4-6m。钢管桩利用振动锤打桩,结束后,在每个管桩顶横放(方向顺主桥方向双排I36工字钢或I40工字钢,上层放置贝雷梁。再利用角钢、U形卡等将贝雷梁与横梁工字钢、钢管桩连成一个整体。贝雷梁顶层铺设I25工字钢、最后在工字钢上铺设钢板、及焊接施工栏杆等,形成一个大的施工平台。此后便可

6、利用吊车配合振动锤在平台上进行桩基的护筒埋设,进行钻孔作业。1.5m 钻孔灌注桩采用2.0m钢护筒,利用振动锤完成护筒的埋设、拔除工作。桩基钢筋笼可在岸上钢筋加工厂加工制作完成后,运至平台上,利用平台上的吊车,下放钢筋笼。待主桥所有钻孔桩完成后,即可拆除固定平台,保留栈桥,施工钢板桩围堰。2、单根钢管桩单桩承载力计算a、计算条件b、选用的钢管桩为=600mm,壁厚=8mm的敞口钢管桩,钢管桩材质为A3钢。c、考虑到xx为人工开挖的新河道,河床底部淤泥层较浅,钢管桩打入土层的深度按h=4 m来控制。d、计算过程e、根据人民交通出版社出版的高等学校教材基础工程中有关桩基计算的公式来进行验算。f、钢

7、管桩因考虑到桩底闭塞效应及挤土效应的特点,按单桩轴向承载力计算公式计算。g、单桩轴向承载力P j的计算公式为P j=s Ui L i+P AR(1-1公式中:当和h b/d s<5时P=0.16×hb/d s×s(1-2当和h b/d s>5时P=0.8×s(1-3 P j钢管桩单桩轴向极限承载力P桩底闭塞效应系数,对于闭口钢管桩P =1,对于敞口钢管桩,P值参考公式(1-2、(1-3进行取值s侧阻挤土效应系数,对于闭口钢管桩s =1,对于敞口钢管桩,s值参考教材中的取值,钢管桩内直径=600mm,取s=1h b桩底端进入持力层的深度(m取h b=4

8、md s钢管桩内直径(m内直径=0.6mA 桩底投影面积( A=r2=0.283U 桩的周长(m U =2r=1.885 mR桩底处土的极限承载力(kPa本次计算取R=100 kPa L i桩在承台底面或最大冲刷线以下的第i层土层中的长度(m本次计算,取L i=3 mi与L i相对应的各土层与桩侧的极限摩阻力(kPa。本次计算中,通过参考地质资料及相关的数据,保守计算,取i=25 kPa计算:因 h b/d s =4/0.6=6.67,所以取P=0.8×s=0.8×1=0.8将上述各项参数代入公式可以计算得出:P j=s Ui L i+P AR=1×1.885 m

9、×3 m ×25 kPa+0.8×0.283×100 kPa=1×1.885×3×25×103 N+0.8×0.283×90×103 N=161.7×103N=161KN16吨在搭设水中平台时,每个平台打设28根钢管桩,理论合计平台承载力为: P=161KN×28=4508KN450吨。承载力满足施工要求。五、钢板桩围堰的设计与施工:水下承台、墩柱(身采用钢板桩围堰施工方案。围堰尺寸定为:单个主墩为13m×28m,钢板桩选用德国拉森型,7#墩采用长度为18

10、m的钢板桩, 8#墩采用长度为18m和部分24m的钢板桩。1、桥梁桩基、承台的相关参数:7#和8#墩共计设计有36根直径为1.5m、桩长为75 m的钻孔灌注桩。桩基标高参数为:7#主墩桩顶-9.263m、桩底-84.263m,8#主墩桩顶-9.303m、-84.303m。7#和8#墩设计承台4个、每个承台基础为9根桩。左右幅承台尺寸为均为10.3m×10.3m×2.8m。承台底面高程依次为:7#墩承台顶标高-6.463m 、承台底标高-9.263m;8#墩承台顶标高-6.503m 、承台底标高-9.303m。07年8月份实测水位标高为+2.165m,河床实测水深约为8.0m

11、。08年3月份实测水位标高为+1.4m,河床实测水深约为7.5m,推测主墩位置处河床底标高约为-6.0m左右。2、地质资料情况介绍根据设计院提供的地质资料,结合主桥钻孔桩施工的钻进记录情况,桥位附近靠7#墩一侧,自上而下为亚粘土层(-0.2m62.2m,粉细砂层(-62.2m69.6m。靠8#墩附近的依次为淤泥、亚粘土(-3.1m6.7m、粉砂(-6.7m17.4m、亚粘土(-17.4m19.8m、亚砂土(-19.8m28.5m、亚粘土(-28.5m61.4m及粉细纱层(-61.4m74.4m等。3、水文资料:设计最高通航水位为+2.684m,最低通航水位为+0.714m,07年8月份实测水位

12、为+2.1m。施工常水位按+2.1m,最高水位按+2.6m考虑。水的正常流速按1.0m/s考虑。4、钢板桩围堰简介。根据河床地质和水文情况及施工要求,初步确定围堰尺寸为13m×28m。7#墩采用长度为18m的钢板桩,8#墩采用长度为18m和部分24m的钢板桩。钢板桩为宽0.4m的拉森IV型。钢板桩顶标高为+3.0m,底低标高为-15m。7#墩钢板桩入土部分为亚粘土层,8#墩钢板桩入土部分为粉细纱砂层。其内支撑7#墩和8#墩均设置4道(详见另附图,第1层围囹斜撑均采用2I40a H型钢,第2、3、4层围囹均采用2I50a工字钢,斜撑均采用钢管支撑,节点采用焊接(施工中严格执行钢结构施工

13、规范。5、钢板桩的设计因7#墩和8墩围堰尺寸相同,钢板桩顶标高一样,承台标高相差仅4cm,而内支撑材料形式一样,受力情况基本一致,由于8#墩地质为粉细纱,极易发生管涌,由于均采用封底,故可只分析验算其中受力复杂的8#墩围堰受力情况即可。(1、平面几何尺寸的确定主墩承台的几何尺寸为10.3m×10.3m,左右幅承台间距为3.2m,考虑到施工需要,主要体现在围堰打设方便、承台模板安装的作业空间,以及施工期间围堰内的抽水、集水井设置等因素,最后确定围堰的打设平面几何尺寸为13m×28m。这样,围堰距离承台砼边的距离为1.5m,满足施工需要。(2、钢板桩长度、入土深度确定根据xx现

14、场的施工条件,结合水深、水流速度、桥位处地质情况、钢板桩的施工工艺等因素综合考虑、7#墩采用长度为18m的钢板桩,8#墩采用长度为18m和部分24m的钢板桩。钢板桩顶标高为+3.0m,底低标高为-15m。6、钢板桩围堰的计算及验算为确保大桥主墩钢板桩围堰的安全,在围堰设计时,采用不同的方法对围堰的稳定性、安全性进行验算,确保施工过程安全。第一种方法,建立近似的计算模型,采用计算机程序进行计算。(见施组 8#主墩钢板桩围堰受力计算,详细的计算过程附后。第二种方法,采用传统的手工计算方式,通过参考相关的专业书籍、规范、及计算手册,通过计算,来确定围堰的稳定性、安全性,是否满足施工需求。钢板桩围堰的

15、稳定性验算(1、计算工况选定通过分析施工过程的工艺流程,结合理论知识,可以确定8号主墩的最不利情况下的工作状况为,水下吸泥工序已经完成,还未进行封底砼的施工。此时,围堰内的土面比围堰外河床面要低4.8m,土压力达到最大,易失稳。(2、计算的理论依据及计算模型取1延米长的钢板桩为计算单元体,按板桩墙计算。通过参考相关计算手册、专业理论教材,确定按悬臂板桩的土压力计算模型来模拟计算,土压力理论采用朗金土压力。计算时,考虑到此时围堰的第1、2到围檩已经安装,对围堰的安全性有帮助,但在计算过程中,不参与计算,相对保险系数加大。按悬臂板桩的土压力计算公式来计算钢板桩的最小入土深度及围堰的受力状况、稳定性

16、等。粘性土:主动土压力:Ea=zm2 -2cm被动土压力:Ep=z+2c公式中:土的自重(KN/m3 C 土的粘聚力(kPa土的内摩擦角Z 计算点距离土面的距离(m5(3、计算参数的确定根据设计图纸提供的地质资料得知、主墩附近的详细地质参数取定如下:粘性土:自重=19kN/m、内摩擦角=30°、粘聚力C=11kPa砂性土:自重=19kN/m、内摩擦角=24°、粘聚力C=4kPa按照朗金土压力理论,查相关计算手册及通过公式计算可得:粘性土: =19kN/m、内摩擦角=30°、粘聚力C=11kPa主动土压力相关系数:m= = 0.577,m2 = 0.333被动土压力

17、相关系数:= = 1.732,= 3.000砂性土: =19kN/m、内摩擦角=24°、粘聚力C=4kPa主动土压力相关系数:m= = 0.649,m2 = 0.422被动土压力相关系数:= = 1.540,= 2.371xx的正常水流速度v=1 m/s,河水的深度按8m计算8#墩承台底标高-9.303m,封底砼厚度取1.5 m计算,则封底砼的底标高为-10.8m。钢板桩长度为18m,顶标高为+3.0m,底标高为-15m,主墩位置处河床底标高约为-6.0m左右,推算出围堰内外侧基坑高差为4.8m。第2道围檩距离河床底的距离为5.0m,钢板桩封底砼底有效入土深度4.2m(4、计算受力模

18、型及工况示意图 外侧水及主动土压力内侧静水及被动土压力(5、计算过程第一种情况:按土质为粘性土,=19kN/m、内摩擦角=30°、粘聚力C=11kPa、桩长采用长度为18m来计算围堰的稳定性。、围堰外迎水面钢板桩水压力计算P1= W hP 每延米板桩壁河床处水的压强(kpa。W水的密度。P 1= W h=108= 80kpa。h 水深(m迎水面钢板桩水压力合力E a1E a1 = P1hE a1 = 80 8 m=320KN相对于第2道围檩的力臂L1 =5-(8=2.333 m、围堰外侧钢板桩桩尖标高至河床顶9m厚主动土压力合力E a2根据朗金土压力计算公式:同时考虑到8m水深在自身

19、压力作用下对土体的压力,相当于在河床顶部的土体上外作用一个均布荷载q=h=80kpa, 因顶部承受水的压力,上部土体将出现部分拉应力区,顶部土体的主动土压力为P a 2则P a 2=qm 2-2cm=(q+h m 2-2cm=(80+0×90.333-2×11×0.577 =13.946 kpa钢板桩桩尖标处9m 厚主动土压力P a 3 P a 3=(q+h m 2-2cm=(80+19×9×0.333-2×11×0.577=70.889 kpa 钢板桩桩尖标处9m 厚主动土压力合力E a2 E a2 = (P a 2+ P

20、 a 3h = (13.946 kpa+70.889 kpa×9=381.756 kN E a2作用点距离土层底的距离 为(32(3232a a a a P P P P h z+=相对于第2道围檩的力臂L 2=5+(9-3.49=10.51m 、围堰内水面钢板桩静水压力计算 P 1/= W hP 1/= W h=10(8+4.8= 128kpa 。 围堰内钢板桩静水压力合力E a1 E b1 = P 1/h 1/ E b1=128 12.8 m=819.2KNE b1作用点距离水面以下2/3水,则有合力点相对于第2道围檩的力臂L 2/ L 1/ =5+(4.8-1/312.8=5.5

21、33 m、钢板桩有效入土深度4.2m厚被动土压力合力E b2根据朗金被动土压力公式得:承受水的压力,上部土体在水压作用下得顶部被动土压力为P b2/P b2/=h+2c=(q+h +2c=422.104 kpah2/ =4.2m厚土层地的主动土压力P b3/P b3/=h2/+2c 被动土压力合力E b2 =(P b2/+ P b3/ h2/E b2 =0.5(422.104 kpa+661.504 kpa 4.2=2275.577 KNE b2作用点距离土层底的距离为1/3土层厚, 则有合力点相对于第2道围檩的力臂L3/L 2/=5+4.8+(4.2-1/3 4.2=12.6 m(6、围堰整

22、体稳定性验算:、在保持围堰内外侧水头差一致时,对第2道围檩支撑处取力矩来判断稳定性。、围堰外侧水及主动土压力的倾覆合力矩为 = MC1+ MC2= E b1L1+ E b2L2=320KN 2.333 m+381.756 kN11 m=4945.876 KN、围堰外侧水及主动土压力的抗倾覆合力矩为 = MC1+ MC2= E b1L1/+ E b2L2/=819.2KN 5.533 m +2275.577 KN12.6 m=33204.904KN安全系数K=33204.904÷4945.876 =6.714>2。通过验算,钢板桩封底砼底有效入土深度4.2m,安全。按照上面的计算

23、方法,考虑到地质情况的复杂性,针对不同的桩长和地质参数,得出不得同的计算结果来加以进行对比,主要体现在安全系数上的比较。第二种情况:按土质为砂性土,=19kN/m、内摩擦角=24°、粘聚力C=4kPa、桩长仍采用长度为18m来计算围堰的稳定性。主动土压力相关系数:m= = 0.649,m2 = 0.422被动土压力相关系数:= = 1.540,= 2.371、围堰外侧钢板桩桩尖标高至河床顶9m厚主动土压力合力Ea1,上部土体将出现部分拉应力区,顶部土体的主动土压力为Pa1则P a 1=qm2-2cm=(q+h m2-2cm=(80+0×9×0.422-2×

24、;4×0.649 =28.568kpa、钢板桩桩尖标处9m厚主动土压力P a 1P a2=(q+h m2-2cm=(80+19×9×0.422-2×4×0.649=100.73 kpa钢板桩桩尖标处9m厚主动土压力合力E a2 E a1 =(P a1+ P a 2h = (28.568 kpa+100.73 kpa×9=581.841 kNE a2作用点距离第2道围檩的力臂L2=5+(9-9=11m、围堰内水面钢板桩静水压力 P1/= W h= 128kpa。围堰内钢板桩静水压力合力E b1= P1/h1/=819.2KNE b1作用

25、点距第2道围檩的力臂L2/ =5+(4.8-1/312.8=5.533 m、钢板桩有效入土深度4.2m厚被动土压力合力E b2上部土体在水压作用下得顶部被动土压力为P b4/P b4/=h+2c =(q+h +2c=(128+0 4.2+24 1.54=315.808 kpah2/ =4.2m厚土层地的主动土压力P b5/ P b5/=h2/+2c=(q+h2/+2c =(128+19 4.2+24 1.54 =505.014kpa被动土压力合力E b2 =(P b2/+ P b3/ h2/E b2 =0.5(315.808 kpa+505.014 kpa 4.2=1723.726 KNE b

26、2作用点距离第2道围檩的力臂L3/=5+4.8+(4.2-1/3 4.2=12.6 m(6、围堰整体稳定性验算:围堰外侧水及主动土压力的倾覆合力矩为 = MC1+ MC2= E b1L1+ E b2L2=320KN 2.333 m+581.841 kN11 m=7146.811 KN围堰外侧水及主动土压力的抗倾覆合力矩为 = MC1+ MC2= E b1L1/+ E b2L2/=819.2KN 5.533 m +1723.726 KN12.6 m=26251.581KN安全系数K=26251.581÷7146.811 =3.673>2。安全第三种情况:按土质为粘性土,=19kN

27、/m、内摩擦角=30°、粘聚力C=11kPa、桩长采用长度为24m来计算围堰的稳定性。、P a 4=qm2-2cm=(q+h m2-2cm=(80+0×9×0.333-2×11×0.577 =13.946kpa、钢板桩桩尖标处15m厚主动土压力P a 5P a 5=(q+h m2-2cm=(80+19×15×0.333-2×11×0.577=108.851 kpa钢板桩桩尖标处9m厚主动土压力合力E a2 E a2 =(P a 2+ P a 3h = (13.946 kpa+108.851 kpa

28、5;15=920.978 kNE a2作用点距离第2道围檩的力臂L2=5+(15-15=15m、围堰内水面钢板桩静水压力 P4/= W h= 128kpa。围堰内钢板桩静水压力合力E a4 = P1/h1/=819.2KNE b1作用点距第2道围檩的力臂L2/ =5+(4.8-1/312.8=5.533 m、钢板桩有效入土深度10.2m厚被动土压力合力E b4上部土体在水压作用下得顶部被动土压力为P b4/P b4/=h+2c =(q+h +2c=(128+010.2+211 1.732=422.104 kpah2/ =10.2m厚土层地的主动土压力P b3/ P b3/=h2/+2c=(q+

29、h2/+2c=(128+1910.2+211 1.732 =1003.504kpa被动土压力合力E b2 =(P b2/+ P b3/ h2/E b2 =0.5(422.104 kpa+1003.504 kpa10.2=7270.601 KNE b2作用点距离第2道围檩的力臂L3/=5+4.8+(10.2-1/310.2=16.6 m围堰外侧水及主动土压力的倾覆合力矩为 = MC1+ MC2= E b1L1+ E b2L2=320KN 2.333 m+920.978 kN15 m=14561.23 KN围堰外侧水及主动土压力的抗倾覆合力矩为 = MC1+ MC2= E b1L1/+ E b2L

30、2/=819.2KN 5.533 m +7270.601 KN16.6 m=125224.610KN安全系数K=125224.610÷14561.23 =8.607>2。安全第四种情况:按土质为砂性土,=19kN/m、内摩擦角=24°、粘聚力C=4kPa、桩长采用长度为24m来计算围堰的稳定性。、围堰外侧钢板桩桩尖标高至河床顶15m厚主动土压力合力Ea4,上部土体将出现部分拉应力区,顶部土体的主动土压力为Pa4则P a 4=qm2-2cm=(q+h m2-2cm=(80+0×15×0.422-2×4×0.649 =28.568k

31、pa、钢板桩桩尖标处9m厚主动土压力P a 5P a 5=(q+h m2-2cm=(80+19×15×0.422-2×4×0.649=148.838 kpa钢板桩桩尖标处9m厚主动土压力合力E a2 E a2 =(P a 2+ P a 3h = (28.568 kpa+148.838 kpa×15=1330.545 kNE a2作用点距离第2道围檩的力臂L2=5+(15-15=15m、围堰内水面钢板桩静水压力 P4/= W h= 128kpa。围堰内钢板桩静水压力合力E a4 = P1/h1/=819.2KNE b1作用点距第2道围檩的力臂L2

32、/ =5+(4.8-1/312.8=5.533 m 、钢板桩有效入土深度10.2m厚被动土压力合力E b4上部土体在水压作用下得顶部被动土压力为P b4/P b4/=h+2c =(q+h +2c=(128+010.2+24 1.54=315.808 kpah2/ =10.2m厚土层地的主动土压力P b3/ P b3/=h2/+2c=(q+h2/+2c=(128+1910.2+24 1.54 =775.308kpa被动土压力合力E b2 =(P b2/+ P b3/ h2/E b2 =0.5(315.808 kpa+775.308 kpa10.2=5564.691 KNE b2作用点距离第2道围

33、檩的力臂L3/=5+4.8+(10.2-1/310.2=16.6 m(6、围堰整体稳定性验算:围堰外侧水及主动土压力的倾覆合力矩为 = MC1+ MC2= E b1L1+ E b2L2=320KN 2.333 m+1330.545 kN15 m=20704.735KN围堰外侧水及主动土压力的抗倾覆合力矩为 = MC1+ MC2= E b1L1/+ E b2L2/=819.2KN 5.533 m +5564.691 KN16.6 m=96906.504KN安全系数K=96906.504÷20704.735 =4.68>2。安全各种地质、桩长情况下安全系数对比表按照内支撑得安装顺序

34、,安装第2道内支撑时,需对围堰内抽水,但第2道支撑安装完毕后,将水回灌,以保持围堰内外得水头一致。此工序完成后,方可进行下步的水下吸泥、封底砼的施工。当内外水头差3m时,对此工况加以验算,以确定围堰是否安全。当内外水头差3m时:(按最不利的砂性土来计算围堰内水面钢板桩静水压力计算P1/= W hP1/= W h=10(5+4.8= 98kpa围堰内钢板桩静水压力合力E a1E b1 = P1/h1/ E b1= 98 9.8 m=480.2KNE b1作用点距离水面以下2/3水,则有合力点相对于第2道围檩的力臂L2/ L 1/ =5+(4.8-1/39.8=6.533 m钢板桩有效入土深度4.

35、2m厚被动土压力合力E b2承受水的压力,上部土体在水压作用下得顶部被动土压力为P b2/P b2/=h+2c=(q+h +2c=(98+0 4.2+24 1.540=244.678 kpah2/ =4.2m厚土层地的主动土压力P b3/P b3/=h2/+2c =(q+h 2/+2c =(98+19 4.2+24 1.540=433.884 kpa被动土压力合力E b2 =(P b2/+ P b3/ h2/E b2 =0.5(480.2 kpa+433.884kpa 4.2=1919.576 KNE b2作用点距离第2道围檩的力臂L3/L 2/=5+4.8+(4.2-1/3 4.2=12.6

36、 m围堰外侧水及主动土压力的倾覆合力矩为 = MC1+ MC2= E b1L1+ E b2L2=320KN 2.333 m+381.756 kN11 m=4945.876 KN围堰外侧水及主动土压力的抗倾覆合力矩为 = MC1+ MC2= E b1L1/+ E b2L2/=27323.804KN安全系数K=27323.804÷4945.876 =5.525>2。经计算,在安装第2到内支撑时,即围堰内抽干3m深的水后,在最不利的砂性土情况下,采用18m的钢板桩,此工况下围堰的稳定安全系数为K=5.525。此工况安全,18m的钢板桩满足要求。通过对各种地质情况下、采用不同桩长的围堰

37、稳定性分析和计算,项目部认为采用18 m的钢板桩打设xx大桥的主墩水中围堰,是可行的,满足施工及安全要求。(7、围堰封底砼厚度验算将围堰看作近似密封体,在抽干围堰内水时,则有整个围堰将在水的浮压力作用下,有可能封底砼连同钢板桩向上位移,出现失稳现象。因此,以来计算围堰的抗浮稳定性。围堰封底厚度取1.5m,采用近似计算的方法来验算。、封底砼与钻孔桩之间的摩擦力F1计算取砼与钻孔桩之间的摩擦应力K1=180Kpa砼与钻孔桩之间的接触面积S1:S 1=2r h18=20.75m 1.5=127.235m2摩擦力F 1= S1K=180 Kpa127.235m2=22902 KN、钢板桩迎水面与围堰外

38、侧9m厚土体之间的摩擦力F2取钢板桩与土体之间的摩擦应力K2=25Kpa钢板桩与9m厚土体之间的接触面积S2S 2=(13+2829=738m2摩擦力F 2= S2K2=25 Kpa738m2=18450 KN、钢板桩和围堰内支撑等材料自重:F3拉森钢板桩每延米自重:57kg/m,单个围堰总延米数为了L L=(13+282/0.418=3690m总自重G 2=36900.059=2177 KN内支撑自重G3=3500 KNF3=2177 KN+3500 KN=5677 KN抗浮合力F= G1 +F1 +F2+F3F=13377KN+22902KN+18450 KN+5677 KN =60406

39、KN、整个围堰总体所受的向上的水的浮力F/F/=vg=1.013m28(8+4.8+1.510=52052 KN计算可得最终浮力F/=52052 KN由计算结果可得:抗浮合力F =60406 KN 水的浮力F/=52052KN安全系数K=60406/52052=1.16,安全。将围堰看作近似密封体,则有围堰底部在水的压力作用下将上浮。实际中,钢板桩打入土体,在粘土和砂土中所受的水的浮力,远达不到在近视于受纯水的浮力52052KN,实际上安全系数还比现在计算要大。故围堰封底厚度取1.5m安全。(8、围堰内支撑受力计算内支撑的受力计算采用电算程序计算,计算结果如下:弯矩图 轴力图、内支撑抗弯计算根

40、据钢结构设计规范GB50017-2003方法,通过输入计算参数得之:内支撑最大计算弯矩:396.8kN,内支撑计算最大应力:96.9MPa查规范可得:桩身受弯设计值为:370.3kN,设计抗弯强度:210MPa内支撑情况满足安全要求(8、钢板桩围堰施工:钢板桩围堰施工流程:测量放线清理钢板桩设置导桩框架插打定位钢板桩插打钢板桩抽水设置第1、2道内支撑水下吸泥水下砼封底等砼封底强度继续抽水设置第3、4道内支撑堵漏承台和墩身施工拆除内支撑拔除钢板桩。完成设备进场,检查振动锤。振动锤是打拔钢板桩的关键设备,在打拔前一定要进行专门检查,确保线路畅通,功能正常。 、钢板桩的整理钢板桩船运到场后,用一块长

41、1.52.0m类型规格均相同、锁口标准的钢板桩对所有同类型的钢板桩做锁口通过检查,检查用卷扬机拉动标准钢板桩平车,从桩头至桩尾进行。若发现钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均需要修整,桩身扭曲及弯曲用油压千斤顶顶压校正。在施打钢板桩前,在顶层内导环上用红线划分桩位,为不使钢板桩在插打和搬运过程中弄错顺序,根据锁口套联情况,将钢板桩分为甲、乙两组,再用红线标出。钢板桩两侧锁口均在插打前涂满黄油以减少插打时的摩阻力,同时在不插套的锁口下端打入硬木楔,防止沉入时泥砂堵塞锁口,钢板桩插打时发生跑位现象。夹板在板桩插打过程中逐副拆除。钢板桩的准备工作完成以后,从运输船上用25t汽吊转运上钻孔平台,按插桩顺序

42、堆码。堆码层数最多不超过四层,每层用垫木搁置,垫木高差不得大于10mm,上、下层垫木中线应在同一垂直线上,允许偏差不得大于20mm。、导桩打设导桩选用60cm、壁厚8mm的钢管桩,长度拟为12m,钢管采用打桩船配D90振动锤沉设,原钻孔平台的钢管桩作为部分导向桩。、安装导梁在导桩上焊接210水平支撑,各水平支撑的顶标高相同,标高值初定为+3.0m。在水平撑上安装导梁,导梁选用边线顺直的钢板桩。安装及调整导梁的轴线及内边净距,将导梁与水平支撑临时焊接固定。、插打第一根边桩施工时可选岸侧水浅、流速小的地方开始,第一根边桩的定位及双向垂直度是控制钢板桩围堰位置及后期钢板桩施工的关键,施工时须从严控制

43、。精确测设第一根边桩的方位,以此指挥打桩履带吊车的移位,定位后,打桩锤的锤心必须与第一根桩的中心重合。起吊钢板桩呈垂直状态下完成插桩,考虑到水流的影响,第一根桩插设时需留置一定的预留量。插桩稳定后,精确复测桩的位置与双向垂直度,不符合要求时需重新插桩,直至合格为止。第一根桩插桩稳定后,用挡块等顶塞调整后的空隙使钢桩稳固,间歇启动振动锤,对第一根桩实施小位移量沉设,并跟踪复核桩体的垂直度,直至桩体下沉入土超过3m后,方可连续沉设至设定的桩顶+3.0m的标高。、其它钢板桩的插打顺着事先固定好的导梁依次插打其它钢板桩,钢板桩顺前一根钢板桩的锁口插入,插桩到位后加塞固定,启动振动锤分次沉设至设计标高。

44、钢板桩吊起后用人工扶持顺着前一块的锁口下插,当下插困难时,可采用强迫插桩法,即桩吊起插入锁口后快速放松桩绳,借桩自重急下插入。项目部采用带有液压夹桩装置的D90振拔锤,能与钢桩作钢性联接,可克服对桩的摩阻力,下沉较快且桩尖不致上卷,提高钢板桩的防水性能和完好率。钢板桩沉设时,采用全站仪跟踪测量,随时检查钢板桩的偏位情况,当钢板桩发生偏斜时及时用倒链校正,以利及时纠偏,当偏斜过大不能用拉挤的方法调整时,应拔起重插。钢板桩插打过程中,可能遇到另外的问题有共连、扭转及水平伸长等,在此将相应的预防措施及处理方法列举如下表:安装好桩帽,尽量保证桩体全截面受力均匀;将两块板桩锁口搭扣两边固定牢靠。、钢板桩

45、的合拢钢板桩围堰在合拢时,两侧锁口很难保证在一条直线上。此时采取的措施为:在钢板桩合拢而剩下几组还未插打时,提前考虑合拢情况,可将围堰短边的钢板桩全部插入导梁内,然后再逐次打设钢桩,由于水流影响或其它原因,采取上述措施仍无法合拢时,可以根据实际需要制作异形钢板桩进行合拢。、钢板桩围堰的内支撑设置经验算,主墩承台的钢板桩围堰共需设置4道水平内支撑,内支撑的设计标高及使用材料见附件。内支撑的设置时间4道内支撑根据施工受力验算的需要,分4次进行设置:a、顶层内支撑钢板桩围堰合龙后,立即予以设置,以提高钢板桩围堰在抽水过程中的整体受力效应。第2层内支撑钢板桩围堰内抽水时,板桩须承受较大的内、外侧压力差

46、,为确保施工安全,利用顶层内支撑的支撑,围堰内进行抽水至第2层内支撑标高,待第2层内支撑设置完毕后,围堰内继续抽水。第3层内支撑当抽水至第3层支撑标高后,同时,水下封底砼达到设计强度后,设置第3层支撑。待第3层内支撑设置完毕后,才可以继续抽水至围堰底标高。第4层内支撑当抽水至最后第4层支撑标高后,即承台顶部时,设置第4层道支撑。待第4层内支撑设置完毕后,方可进行下道工序的施工。内支撑的设置方法围堰内抽水(抽水时要随时进行堵漏至该层内支撑的设计标高下50cm 处,维持围堰内的水面标高,焊接牛腿、安装围囹进行该层内支撑的设置。a、先在钢板桩围堰内壁按测定的标高焊接内支撑圈梁的三角支撑,三角支撑采用

47、10#槽钢制作,支撑顶面标高相同。b、起吊并水平安放由双拼50#工字钢焊接而成的圈梁,并连接固定,圈梁与板桩之间的空隙可用铁块或硬木予以垫塞。 c、吊车配合人工安装水平支撑,将水平支撑与圈梁焊接固定,以形成平面桁架结构。、围堰内除土钢围堰内基础开挖,拟采用水下吸泥。钢板桩插打完成后,安装完第1、2道内支撑后。开始前吸泥前,先清理围堰中钻孔灌注桩施工时地遗留物。本围堰清基拟采用水下吸泥机进行,吸泥机开动时注意围堰内外水头保持平衡,靠近钢板桩和灌注桩附近的泥较难吸出,可由潜水员用高压水枪冲刷,吸泥至承台底下1.5米处。围堰内经过吸泥整平后进行测量,基底标高要符合设计要求,局部高低允许误差为

48、7;30cm,围堰壁和灌注桩壁不能有淤泥。为了防止污染水体,吸出的泥浆,通过泥浆泵运至指定地方处理。、围堰封底由于基底土层较软,为了防止抽水后,钢板桩围堰向内滑移,同时为了防止抽水后,基底发生隆起,须进行水下砼封底。按设计要求进行封底砼浇筑。浇筑封底砼前,检察内支撑的状况。混凝土配合比:本工程围堰封底混凝土的设计强度等级为C20,混凝土到现场的坍落度不小于22cm,初凝时间不小于30小时。根据这三项基本指标,通过多组试验,选择满足要求的配合比。混凝土供应:封底混凝土需连续施工,单个围堰封底混凝土方量约580m3,要确保在混凝土初凝前浇筑完成。施工前,砼拌合站备足材料,检查好混泥土泵车和运输车辆,同时还需要有备用车辆。浇筑平台:利用钻孔灌注桩施工平台的钢管桩,横桥向搭设两路贝雷。纵桥再搭设贝雷梁作为漏斗承重梁。漏斗安装在平台上,导管需要转移位置时,利用浮吊整体起吊安装制定位置。浇筑平台见附图。导管的布置:围堰基坑长28米,宽13米。按每根导管控制的半径为3.5m 计算,沿宽度方向布置2根导管,由于采用汽车泵,将不设大储料斗,每根导管配一个料斗,料斗的容量需满足首灌混凝土数量要求,首灌要