湘潭特大桥某栋某栋墩钢板桩围堰施工模板

1、一、工程概况湘江特大桥北起湘潭市岳塘区易家湾镇张家湾村，西至湘潭市雨湖 区护潭乡湘潭既有车站，桥址位于湘潭市城区，人口稠密，人为活动频繁, 交通便利。湘潭特大桥桥址于 XDK45+243.07XDK46+074.80（ 294#一305#墩） 处跨越湘江，上游有湘黔既有线铁路桥为（42+10 x75+42） m连续梁。为 保证本区段湘江的通航能力，本桥采用（42+10 x75+42） m连续梁，与既 有铁路的连续梁墩进行对孔布置。主墩采用二级承台,294#墩下层矩形承 台结构尺寸为15.4m（长）x11.8m（宽）x3.5m（高），上层圆端形承台结构尺 寸为12.0m（长）x 6.5m（宽）x

2、 1.5m（高），295#墩下层矩形承台结构尺寸为 19.1m（长）x12.4m（宽）x3.5m（高），上层圆端形承台结构尺寸为12.0m（长） x 6.5m（宽）x1.5m（高）。二、地质情况1、294#主墩承台底标高36.096m，填土标高42.4m，地质情况如下:（1）人工填土：由素填土及杂填土构成，层厚6m。（2）填筑土：紫红色，比较松散，局部有杂石，其中7.4m为填石，杂 色。（3）粉质粘土：深灰色-灰色-浅灰色，土质比较均匀。其中16.9-17.6 为褐黄色-青灰色。（4）细圆砾土：灰色，密实，饱和，其中直径为20-40mm占70%左右, 直径为2-20mm占25%左右，粗砂占5%

3、左右。强风化泥质砂岩：紫红色，岩芯层块状及碎石状。其中 19.9-20.1m为全风化。弱风化泥质砂岩：紫红色-棕红色，岩芯呈短柱状及柱状，节长 10-63cm,局部呈块状，节理比较发育，采取率比较高。同时岩芯含少量钙 质和泥质构造，基本承载力a0=450KPa。2、295#主墩承台底标高20.096m，填土标高28.5m，地质情况如下:人工填土：由素填土及杂填土构成，层厚4m。粗圆砾土：灰色-褐黄色，密实，其中直径为20-40mm占65%左 右，直径为2-20mm占25%左右，粗砂占10%左右，其磨圆度为棱形和浑 圆形。强风化泥质砂岩：紫红色，强风化，岩芯呈块状及碎石状。弱风化泥质砂岩:紫红色

4、-棕红色，岩芯呈短柱状及柱状，节长 10-100cm不等，局部呈块状，节理比较发育，泥质构造，砂质构造，基本 承载力a 0=450KPa。承台钢板桩围堰结构设计承台钢板桩围堰结构设计根据承台的结构尺寸及地质情况，采用钢板桩围堰进行主墩承台施 工。294#墩钢板桩围堰尺寸为18.4m x 14.8m，钢板桩采用拉森IV型，钢 板桩采用9m长。围堰内设两层围囹，第一层围囹采用三拼3I50b,内支撑 采用9 38cm x 8mm钢管；第二层围囹采用三拼2I63a,内支撑采用9 60cm x 10mm钢管。295#墩钢板桩围堰尺寸为23.3m x 15.4m，钢板桩采 用拉森IV型，钢板桩采用9m长。

5、围堰内设两层围囹，第一层围囹采用三 拼3I50b,内支撑采用（p 38cm x 8mm钢管；第二层围囹采用三拼3I63a,内 支撑采用P 60cm x 10mm钢管。其布置图见附件。四、承台钢板桩施工及计算步骤295#围堰内设两层内支撑,第一层设在标高26.5处，第二层设在标 高24.0m处。承台分两次浇筑，第一次浇筑3.5m,第二次浇筑1.5m。在 施工完第一层结构混凝土之后，第二层内支撑会对承台施工有妨碍，需 拆除。拆除前基坑内回填部分土。具体施工步骤如下：1、插打钢板桩；2、开挖基坑至第一层内支撑位置后切割桩基钢护筒；3、安装第一层内支撑。4、继续开挖基坑至第二层内支撑位置后切割桩基钢护

6、筒；5、安装第二层内支撑；6、继续开挖基坑至基底后凿除桩头；7、浇筑C20混凝土垫层，施工第一级承台；8、待第一级承台施工完毕后基坑内回填部分土，拆除第二道内支撑, 进行第二级承台施工。钢板桩主要承受水压力及土压力（外侧为主动土压力，内侧为被动 土压力）,在透水层中采用水土分算，非透水层中采用水土合算。五、钢板桩受力计算根据主墩处地质钻孔情况，从偏安全的角度考虑，主墩处选择地质 条件最差的土层粗圆砾土作为计算依据。主动土压力公式为：Pa =yhtg 2(45 -) - 2c tg(45。-里)22被动土压力公式为：Pe = yhtg2(45。+-) + 2c tg(45 +-)22式中：h为土

7、层的厚度，Y为土层容重，当采用水土分算时，Y采用浮 容重,C为土层凝聚力，成为土层摩擦角。粗圆砾土的计算参数：h=8.5m，y =20KN，当采用水土分算时，土体 应采用浮容重 Y 土 =20-9.8=10.2KN，C=0，p=35o1、水中钢板桩的受力计算295#墩处简化后的粗圆砾土层8.5m，水位标高为28.5m。水中钢板桩受压计算示意地面标高及水位标高28.5m第一层内支撑标高26.5m-粗圆砾土层20.0m基坑底标高20.096m.第二层内支撑标高24.0m粗圆砾土层20.0m基坑底标高20.096m23.5Kpa83.3Kpa钢板桩受到的水压力为：P水=水*h = 9.8*8.5=8

8、3.30 Kpa钢板桩基底部位土体的主动土压力，土体容重按浮容重计算：P = tan2( 45 -35 /2) xy 土、xh = 23.49Kpa2、钢板桩受力验算钢板桩围堰使用拉森IV型钢板桩，单片钢板桩的抗弯模量 W=388cm3(单片钢板桩宽度0.4m)，钢板桩按1m宽截面的抗弯模量取 W=388 x 1/0.4=970cm3。常见容许弯曲应力a =180MPa。钢板桩受力简化计算：安装第一层框架梁、支撑杆时，基坑取土至其下1.0m,即基坑底 高程为25.5m,支点在土下0.5m,即25.0m,钢板桩受力按悬臂梁计算，三 角形荷载分布，悬臂长3.5m,最大弯矩为：q1=9.8 x 3.

9、5+( 20-9.8) x 3.5 x 0.5212=43.99KN/m2Mmax=q1 l2/6=43.99 x 3.52/6=89.81KN m/m钢板桩最大应力：a = Mmax/W=89.81 x 103/970 x 10-6=92.59Mpa v a =180Mpa安装第二层框架梁、支撑杆时，基坑取土至其下1.0m,即基坑底 高程为23.0m,支点在土下0.5m,即22.5m，钢板桩受力按两端铰接一端 悬臂计算，梁长6.0m,经过受力分析计算，最大弯矩在地面以下4.242m 处，最大弯矩为：q2=9.8x 6.0+( 20-9.8) x 6.0 x 0.5212=75.41KN/m(

10、钢板桩取 1m 宽度 范围的均布荷载)Mmax= 113.4x4.242-226.8-2.1 x4.2423=93.94KNm(钢板桩取 1m宽 度范围的弯矩值)钢板桩最大应力：a = Mmax/W=93.94 x 103/970 x 10-6=96.85 MPa v a =180MPa3、框架梁受力简化计算当基坑第二层开挖至标高23.0m时，第一层框架梁受力达到最大 值，支点取高程22.5m,水深6.0m,水压力为58.80 KN/m2,浮土深度6.0m, 浮土压力为16.61 KN/m2。第一层框架梁为支点，钢板桩下端为锚固端：5f1=ql2/65 x f1=( 58.80+16.61)

11、x 6.02/6=452.47f1=90.49KN/m当基坑开挖至基坑底时，第二层支撑受力达到最大值，基底反力 点标高取20.0m,按基底简支计算，得：4 x f2=83.30 x 8.52/6+23.49 x 8.52/6-f1 x 6.5f2=174.44KN/m基底反力f3=8.5 x 83.30/2+8.5 x 23.49/2-f1-f2=188.93 KN/m4、框架梁承载力计算第一层框架梁验算第一层框架梁最大弯矩为：M1=f1xl2/8=90.49x8.302/8=779.23 KN/m取框架梁型钢的容许弯曲应力a =170MPa型钢的抗弯模量为：W1= M1/ a =779.23/170 x 103=4583.72cm3可选用3根I50b工字钢平置W3I50b=1942.24*3=5826.72cm3,安全系数 k=1.27。第二层框架梁验算第