国道扩建工程某大桥钢板桩围堰施工方案

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+53)m+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Ⅳ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、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、4.26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Ф600mm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Ф600mm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。Ф1.5m钻孔灌注桩采用Ф2.0m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φ=600mm，壁厚δ=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=4m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Pj的计算公式为Pj=λsUΣτiLi+λPAσR（1-1）公式中：当和hb/ds＜5时λP=0.16×hb/ds×（1-2）当和hb/ds＞5时λP=0.8×λs（1-3）Pj——钢管桩单桩轴向极限承载力λP——桩底闭塞效应系数，对于闭口钢管桩λP=1,对于敞口钢管桩，λP值参考公式（1-2）、（1-3）进行取值λs——侧阻挤土效应系数，对于闭口钢管桩λs=1,对于敞口钢管桩，λs值参考教材中的取值，钢管桩内直径φ=600mm，取λs=1hb——桩底端进入持力层的深度（m）取hb=4mds——钢管桩内直径（m）内直径φ=0.6mA——桩底投影面积（㎡）A=r2=0.283㎡U——桩的周长（m）U=2r=1.885mσR——桩底处土的极限承载力（kPa）本次计算取σR=100kPaLi——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Li=3mτi——与Li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τi=25kPa计算：因hb/ds=4/0.6=6.67，所以取λP=0.8×λs=0.8×1=0.8将上述各项参数代入公式可以计算得出：Pj=λsUΣτiLi+λPAσR=1×1.885m×3m×25kPa+0.8×0.283㎡×100kPa=1×1.885×3×25×103N+0.8×0.283×90×103N=161.7×103N=161KN≈16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=4508KN≈450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Ⅳ型，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。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75m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。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（-0.2m—62.2m），粉细砂层（-62.2m—69.6m）。靠8#墩附近的依次为淤泥、亚粘土（-3.1m—6.7m）、粉砂（-6.7m—17.4m）、亚粘土（-17.4m—19.8m）、亚砂土（-19.8m—28.5m）、亚粘土（-28.5m—61.4m）及粉细纱层（-61.4m—74.4m）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2I40aH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、稳定性等。粘性土：主动土压力：EEa=γzm2-2ccm被动土压力：EEp=γz+2c公式中：γγ土的自重重（KN/mm3）C土的粘聚聚力（kPPa）φφ土的内摩摩擦角Z计算点距离离土面的距距离（m）5（3）、计算参数的的确定根据设计图纸提提供的地质质资料得知知、主墩附附近的详细细地质参数数取定如下下：粘性土：自重γγ=19kN/mm、内摩擦擦角φ==30°、粘聚力C=111kPa砂性土：自重γ==19kN/mm、内摩擦擦角φ==24°、粘聚力力C=4kPPa按照朗金土压力力理论，查查相关计算算手册及通通过公式计计算可得：：粘性土:γ==19kN/mm、内摩擦擦角φ==30°、粘聚力C=11kPaa主动土压力相关关系数：mm==0.5577，m2=0.3333被动土压力相关关系数：===1..732，=3..000砂性土:γ==19kN/mm、内摩擦擦角φ==24°、粘聚力C=4kPa主动土压力相关关系数：mm==0..649，m2=0..422被动土压力相关关系数：===1..540，=2.3371xx的正常水流流速度v==1m//s，河水的的深度按8m计算8#墩承台底标高--9.3003m，封底砼砼厚度取1.5m计算，则则封底砼的的底标高为为-10..8m。钢板桩长度度为18m，顶标高为+3.0mm，底低标标高为-15mm，主墩位位置处河床床底标高约约为-6.00m左右，推推算出围堰堰内外侧基基坑高差为为4.8m。第2到围檩距离河床床底的距离离为5.0m，钢钢板桩封底底砼底有效效入土深度度4.2mm（4）、计算受力模模型及工况况示意图外侧水及主动土土压力内侧静水及被被动土压力力（5）、计算过程第一种情况：按土质为粘性土土，γ=19kN/mm、内摩擦擦角φ==30°、粘聚力C=11kPaa、桩长采用用长度为18m来计算围围堰的稳定定性。①、围堰外迎水面钢钢板桩水压压力计算P1==ρWhP——每延米板板桩壁河床床处水的压压强（kpa）。ρW———水的密度度。P1==ρWh=108=800kpa。h—水深（m）迎水面钢钢板桩水压压力合力Ea1Ea1=P1hEa1=808mm=3200KN相对于第第2道围檩的的力臂L1=5-（8）=2.3333mm②、围堰外侧钢板桩桩桩尖标高高至河床顶顶9m厚主动土土压力合力力Ea2根据朗金土压力力计算公式式：同时考虑到8mm水深在自自身压力作作用下对土土体的压力力，相当于于在河床顶顶部的土体体上外作用用一个均布布荷载q=γh=80kppa,因顶部承承受水的压压力，上部部土体将出出现部分拉拉应力区,,顶部土体体的主动土土压力为PPa2则Pa2=qm22-2cmm=（q+γh）mm2-2cmm=（80+0×9）0.3333-2×11×0.5777==13.9946kpa钢板桩桩尖标处处9m厚主动土土压力Pa3Pa3=（q++γh）m2-2cmm=（800+19×9）×0.3333-2×11×0.5777=70.8889kpa钢板桩桩尖标处处9m厚主动土土压力合力Ea2Ea2=(PPa2+Pa3)h=(13.9946kpa+70.8889kpa)×9=381..756kNEa2作用点距离离土层底的的距离为1/3土层厚相对于第2道围围檩的力臂臂L2=5+（9-9）=11m③、围堰内水面钢板板桩静水压力计计算P1//=ρWhP1//=ρWh=10（8+4..8）=1228kpaa。围堰内钢钢板桩静水压力合合力Ea1Eb1=P1/h1/Eb1==12812.88m=8119.2KKNEb1作用点距离离水面以下下2/3水，则有有合力点相相对于第2道围檩的的力臂L2/L1/=5+（4.8--1/3112.8）=5.533m④、钢板桩有效入土土深度4.2mm厚被动土土压力合力力Eb2根据朗金被动土土压力公式式得：承受水的压力，上上部土体在在水压作用用下得顶部部被动土压压力为Pb2/Pb2/=γh++2c=（q++γh）+2c=（1228+044.2）.0+22111.7732=4222.1044kpah2/=4.2m厚厚土层地的的主动土压压力Pb3/Pb3/=γh2/+2c=（q+γh2/）+2c=（128++194..2）.0+2111.7732=6611.5044kpaa被动土压力合力力Eb2=(Pb2/+Pb3/)h2/Eb2=0.55（422..104kpa+6661.5504kkpa）4.2==22755.5777KNEb2作用点距离离土层底的的距离为1/3土层厚,则有合力力点相对于于第2道围檩的的力臂L3/L2/=5+4.8++（4.2--1/344.2）=12..6m（6）、围堰整体稳定性性验算：①、在保持围堰内外外侧水头差差一致时，对对第2道围檩支撑撑处取力矩矩来判断稳定定性。②、围堰外侧水及主主动土压力力的倾覆合力矩矩为=MC11+MCC2=EEb1L1+Eb2L2=320KN22.3333m+3381.7756kkN11m=4945.8776KN③、围堰外侧水及主主动土压力力的抗倾覆覆合力矩为为=MMC1+MCC2==Eb1L1/+Eb2L2/=819.2KNN5.533mm+22755.5777KN12.66m=33204.9904KN安全系数KK=332204.9904÷49455.8766=6.7114＞2。通过验算，钢板板桩封底砼砼底有效入入土深度4.2m，安全。按照上面的计算算方法，考考虑到地质质情况的复复杂性，针针对不同的的桩长和地地质参数，得得出不得同同的计算结结果来加以以进行对比比，主要体体现在安全全系数上的的比较。第二种情况：按土质为砂性土土，γ=19kN/mm、内摩擦擦角φ==24°、粘聚力C=4kPa、桩桩长仍采用用长度为18m来计算围围堰的稳定定性。主动土压力相关关系数：mm==0..649，m2=0..422被动土压力相关关系数：===1..540，=2.3371①、围堰外侧钢板桩桩桩尖标高高至河床顶顶9m厚主动土土压力合力力Ea1，上部土体体将出现部部分拉应力力区,顶部土体体的主动土土压力为PPa1则Pa1=qm22-2cmm=（q+γh）mm2-2cmm=（80+00×9）×0.4222-2×4×0.6499==28.5568kppa②、钢板桩桩尖标处处9m厚主动土土压力Pa1Pa2=（q+γh）mm2-2cmm=（800+19××9）×0.4222-2×4×0.6449=100..73kpa钢板桩桩尖标处处9m厚主动土土压力合力力Ea2Ea1=(Pa1+Pa2)h==(28.5568kpa+100..73kpa)×9=581.8841kkNEa2作用点距离离第2道围檩的的力臂L2=5+（9-9）=11m③、围堰内水面钢钢板桩静水水压力P1/=ρWh=1128kppa。围堰内钢板桩静静水压力合合力Eb1=P1/h1/=8199.2KNEb1作用点距第第2道围檩的的力臂L2/=5+（4.8--1/3112.8）=5.533mm④、钢板桩有效入土土深度4.2mm厚被动土土压力合力力Eb2上部土体在水压压作用下得得顶部被动动土压力为为Pb4/Pb4/=γh+2c==（q+γh）+2c=（1228+044.2）+241.54=3155.8088kpaah2/=4.2m厚厚土层地的的主动土压压力Pb5/Pb5/=γh2/+2c=（q++γh2/）+2c=（1288+1944.2）+241.54=5055.0144kpa被动土压力合力力Eb2=(Pb2/+Pb33/)h2/Eb22=00.5（315..808kpa++505..014kpa）4.2==17233.7266KNEb2作用点距离离第2道围檩的的力臂L3/=5+44.8+（4.2--1/344.2）=12..6m（6）、围堰整体稳稳定性验算算：围堰外侧水及主主动土压力力的倾覆合力矩矩为=MC11+MCC2=EEb1L1+Eb22L2=320KN22.3333m+5581.8841kkN11m=7146.8111KN围堰外侧水及主主动土压力力的抗倾覆覆合力矩为为=MMC1+MCC2==Eb11L1/+Eb22L2/=819.2KKN5.533mm+17723.7726KKN12.66m=26251.5581KN安全系数K=2262511.5811÷71466.8111=3.6773＞2。安全第三种情况：按土质为粘性土土，γ=19kN/mm、内摩擦擦角φ==30°、粘聚力C=111kPa、桩桩长采用长长度为24m来计算围围堰的稳定定性。①、Pa4=qm22-2cmm=（q+γh）mm2-2ccm=（80+00×9）×0.3333-2××11×0.5777==13.9946kppa②、钢板桩桩尖标标处15m厚主动土土压力Pa5Pa5=（q++γh）m2-2cmm=（800+19××15）×0.3333-2××11×0.5777=1008.8551kppa钢板桩桩尖标处处9m厚主动土土压力合力力Ea2Ea2=(PPa2+Pa33)h==(13.9946kkpa+1108.8851kkpa)××15=9920.9978kkNEa2作用点距离离第2道围檩的的力臂L2=5+（15-15）=15m③、围堰内水面钢钢板桩静水水压力P4/=ρWh=1128kppa。围堰内钢板桩静静水压力合合力Ea4=P1/h1/=8199.2KNEb1作用点距第第2道围檩的的力臂L2/=5+（4.8--1/3112.8）=5.533mm④、钢板桩有效入土土深度100.2m厚被被动土压力力合力Eb4上部土体在水压压作用下得得顶部被动动土压力为为Pb4/Pb4/=γh++2c=（q+γh）+2c=（1228+0110.2）+2111.7322=4222.1044kpaah2/=10.2mm厚土层地地的主动土土压力Pb3/Pb3/=γh22/+2c=（q+γh2/）+2c=（1288+19110.2）+2111.7732==10033.5044kpa被动土压力合力力Eb2=(Pb2/+Pb33/)h2/Eb22=00.5（422..104kpa++10033.5044kpa）10.2==72700.6011KNEb2作用点距离离第2道围檩的的力臂L3/=5+44.8+（10.2--1/3110.2）=16.6mm围堰外侧水及主主动土压力力的倾覆合力矩矩为=MC11+MCC2=EEb1L1+Eb22L2=320KN22.3333m+9920.9978kkN15m=14561..23KKN围堰外侧水及主主动土压力力的抗倾覆覆合力矩为为=MMC1+MCC2==Eb11L1/+Eb22L2/=819.2KKN5.533mm+72270.6601KKN16.6mm=125224..610KKN安全系数K=11252224.6110÷145661.233=8.6077＞2。安全第四种情况：按土质为砂性土土，γ=19kN/mm、内摩擦擦角φ==24°、粘聚力C=4kPPa、桩长长采用长度度为24m来计算围围堰的稳定定性。①、围堰外侧钢板板桩桩尖标标高至河床床顶15m厚主动土土压力合力力Ea4，上部土土体将出现现部分拉应应力区,顶部土体体的主动土土压力为Pa4则Pa4=qm22-2cmm=（q+γh）mm2-2ccm=（80+00×15）×0.4222-2××4×0.6449==28.5568kppa②、钢板桩桩尖标标处9m厚主动土土压力Pa5Pa5=（q++γh）m2-2cmm=（800+19××15）×0.4222-2××4×0.6449=1448.8338kppa钢板桩桩尖标处处9m厚主动土土压力合力力Ea2Ea2=(PPa2+Pa33)h==(28.5568kkpa+1148.8838kkpa)××15=13300.5455kNEa2作用点距离离第2道围檩的的力臂L2=5+（15-15）=15m③、围堰内水面钢钢板桩静水水压力P4/=ρWh=1128kppa。围堰内钢板桩静静水压力合合力Ea4=P1/h1/=8199.2KNEb1作用点距第第2道围檩的的力臂L2/=5+（4.8--1/3112.8）=5.5333m④、钢板桩有效入土土深度100.2m厚被被动土压力力合力Eb4上部土体在水压压作用下得得顶部被动动土压力为为Pb4/Pb4/=γh++2c=（q+γh）+2c=（1228+0110.2）+241.544=3155.8088kpaah2/=10.2mm厚土层地地的主动土土压力Pb3/Pb3/=γh22/+2c=（q+γh2/）+2c=（1288+19110.2）+241.544=7775.3008kpaa被动土压力合力力Eb2=(Pb2/+Pb33/)h2/Eb22=00.5（315..808kpa++775..308kpa）10.2==55644.6911KNEb2作用点距离离第2道围檩的的力臂L3/=5+44.8+（10.2--1/3110.2）=16.6mm（6）、围堰整体稳稳定性验算算：围堰外侧水及主主动土压力力的倾覆合力矩矩为=MC11+MCC2=EEb1L1+Eb22L2=320KN22.3333m+11330..545kN15m=20704.7735KN围堰外侧水及主主动土压力力的抗倾覆覆合力矩为为=MMC1+MCC2==Eb11L1/+Eb22L2/=819.2KKN5.533mm+55564.6691KKN16.6mm=96906.5504KN安全系数K=9969066.5044÷207004.7335=4.68＞2。安全各种地质、桩长长情况下安安全系数对对比表桩长18m第1种情况第2种情况桩长24m第3种情况第4种情况粘性土砂性土粘性土砂性土γ=19kN/mmγ=19kN/mmγ=19kN/mmγ=19kN/mmφ=30°φ=24°φ=30°φ=24°C=11kPaaC=4kPaC=11kPaaC=4kPa封底砼1.5mm封底砼1.5mm封底砼1.5mm封底砼1.5mm围堰整体稳定性性安全系数数K=6.72围堰整体稳定性性安全系数数K=3.67围堰整体稳定性性安全系数数K=8..60围堰整体稳定性性安全系数数K=4..68按照内支撑得安装装顺序，安安装第2道内支撑撑时，需对对围堰内抽抽水，但第第2道支撑安安装完毕后后，将水回回灌，以保保持围堰内内外得水头头一致。此此工序完成成后，方可可进行下步步的水下吸吸泥、封底底砼的施工工。当内外水头差33m时，对此此工况加以以验算，以以确定围堰堰是否安全全。当内外水头差33m时：（按最最不利的砂砂性土来计计算）围堰内水面钢板板桩静水压压力计算P1//=ρWhP1//=ρWh=10（5+4..8）=988kpa围堰内钢钢板桩静水水压力合力力Ea1Eb1=P1/h1/Eb1==989.88m=4480.22KNEb1作用点距离离水面以下下2/3水，则有有合力点相相对于第2道围檩的的力臂L2/L1/=5+（4.8--1/399.8）=6.5533mm钢板桩有效入土土深度4.2mm厚被动土土压力合力力Eb2承受水的压力，上上部土体在在水压作用用下得顶部部被动土压压力为Pb2/Pb2/=γh++2c=（q++γh）+2c=（988+04..2）+241.5440=2444.678kkpah2/=4.2m厚厚土层地的的主动土压压力Pb3/Pb3/=γh22/+2c=（q+γh2/）+2c=（98+1994.2）+241.5400=4333.8844kpaa被动土压力合力力Eb2=(Pb2/+Pb33/)h2/Eb22=00.5（480..2kppa+4333.8884kpa）4.2==19199.5766KNEb2作用点距离离第2道围檩的的力臂L3/L2/=5+44.8+（4.2--1/344.2）=12..6m围堰外侧水及主主动土压力力的倾覆合力矩矩为=MC11+MCC2=EEb1L1+Eb22L2=3220KN2.3333m++381..756kN111m=49945.8876KKN围堰外侧水及主主动土压力力的抗倾覆覆合力矩为为=MMC1+MCC2==Eb11L1/+Eb22L2/=480.2KNN6.5333m++19199.5766KN12.66m=27323.8804KN安全系数K=2273233.8044÷49445.8776=5.525＞2。经计算，在安装装第2到内支撑撑时，即围围堰内抽干干3m深的水后后，在最不不利的砂性性土情况下下，采用18m的钢板桩桩，此工况况下围堰的的稳定安全全系数为KK=5.5525。此工况况安全，18m的钢板桩桩满足要求求。通过对各种地质质情况下、采采用不同桩桩长的围堰堰稳定性分分析和计算算，项目部部认为采用用18m的钢板桩桩打设xxx大桥的主主墩水中围围堰，是可可行的，满满足施工及及安全要求求。（7）、围堰封底砼砼厚度验算算将围堰看作近似似密封体，在在抽干围堰堰内水时，则则有整个围围堰将在水水的浮压力力作用下，有有可能封底底砼连同钢钢板桩向上上位移，出出现失稳现现象。因此此，以来计计算围堰的的抗浮稳定定性。围堰封底厚度取取1.5m，采用近近似计算的的方法来验验算。①、封底砼自重G11=ρv=2..4510013m288mx1..5m=1133777KN②、封底砼与钻孔桩桩之间的摩摩擦力F1计算取砼与与钻孔桩之之间的摩擦擦应力K1=180Kpaa砼与钻孔桩之间间的接触面面积S1：S1=2rh18=20.75mm1.5=127..235mm2摩擦力力F1=S1K=180Kpa1227.2335m2=222902KN③、钢板桩迎水面面与围堰外侧9m厚土体之间间的摩擦力力F2取钢板桩与土体体之间的摩摩擦应力K2=25Kpaa钢板桩与9m厚厚土体之间间的接触面面积S2S22=(133+28))29=738m2摩擦力F2=S2K2=25Kpa7338m2=188450KN④、钢板桩和围堰堰内支撑等等材料自重重：F3拉森Ⅳ钢板桩每延米自自重：57kgg/m,单个围堰堰总延米数数为了LLL=（（13+228）2）/0.4）18=33690mm总自重G2=3369000.0599=21777KN内支撑自重G33=35000KNFF3=21777KN+35500KN=56677KN抗浮合力F=G1+F1+F2+F3F=133777KN+229002KN+184550KN+56677KN==604006KN⑤、整个围堰总体所所受的向上上的水的浮浮力F/F//=ρvg=1.0133m28（8+4..8+1..5）10=520552KN计算可得最终浮浮力F/=520552KN由计算结果可得：：抗浮合力F==604006KN水的浮力F/=520552KN安全系数K=6604066/520552=1.16，安全全。将围堰看作近似似密封体，则则有围堰底底部在水的的压力作用用下将上浮浮。实际中中，钢板桩桩打入土体体，在粘土土和砂土中中所受的水水的浮力，远远达不到在在近视于受受纯水的浮浮力520552KN，实际际上安全系系数还比现现在计算要要大。故围围堰封底厚厚度取1.5m安全。（8）、围堰内支撑受力力计算内支撑的受力计计算采用电电算程序计计算，计算算结果如下下：弯矩图轴力图①、内支撑抗弯计计算根据《钢结构设设计规范》GB50017-2003方法，通过输入计算参数得之：内支撑最大计算算弯矩：3396.88kN，内内支撑计算算最大应力力：96..9MPaa查规范可得：桩身受弯设计值值为：3770.3kkN，设计抗弯强强度：2110MPaa内支撑情况满足足安全要求求（8）、钢板桩围堰施施工：钢板桩围堰施工工流程：测量放线→清理理钢板桩→设置导桩桩框架→插打定位位钢板桩→插打钢板板桩→抽水→设置第1、2道内支撑撑→水下吸泥泥→水下砼封封底→等砼封底底强度→继续抽水→设置第3、4道内支撑→堵漏→承台和墩墩身施工→拆除内支支撑→拔除钢板板桩。完成设备进场，检检查振动锤锤。振动锤锤是打拔钢钢板桩的关关键设备，在在打拔前一一定要进行行专门检查查，确保线线路畅通，功功能正常。①、钢板桩的整理理钢板桩船运到场场后，用一一块长1.5～2.0m类型型规格均相相同、锁口口标准的钢钢板桩对所所有同类型型的钢板桩桩做锁口通通过检查，检检查用卷扬扬机拉动标标准钢板桩桩平车，从从桩头至桩桩尾进行。若若发现钢板板桩有弯曲曲、破损、锁锁口不合的的均需要修修整，桩身身扭曲及弯弯曲用油压压千斤顶顶顶压校正。在施打钢板桩前前，在顶层层内导环上上用红线划划分桩位，为为不使钢板板桩在插打打和搬运过过程中弄错错顺序，根根据锁口套套联情况，将将钢板桩分分为甲、乙乙两组，再再用红线标标出。钢板板桩两侧锁锁口均在插插打前涂满满黄油以减减少插打时时的摩阻力力，同时在在不插套的的锁口下端端打入硬木木楔，防止止沉入时泥泥砂堵塞锁锁口，钢板板桩插打时时发生跑位位现象。夹夹板在板桩桩插打过程程中逐副拆拆除。钢板桩的准备工工作完成以以后，从运运输船上用用25t汽吊转运运上钻孔平平台，按插插桩顺序堆堆码。堆码码层数最多多不超过四四层，每层层用垫木搁搁置，垫木木高差不得得大于100mm，上上、下层垫垫木中线应应在同一垂垂直线上，允允许偏差不不得大于220mm。②、导桩打设导桩选用Ф600cm、壁厚厚8mm的钢管桩桩，长度拟拟为12m，钢管采采用打桩船船配D90振动锤沉沉设，原钻钻孔平台的的钢管桩作作为部分导向桩桩。③、安装导梁在导桩上焊接22[10水平支撑撑，各水平平支撑的顶顶标高相同同，标高值值初定为+3.0m。在水平撑上安装装导梁，导导梁选用边边线顺直的的钢板桩。安安装及调整整导梁的轴轴线及内边边净距，将将导梁与水水平支撑临临时焊接固固定。④、插打第一根边边桩施工时可选岸侧侧水浅、流流速小的地地方开始，第第一根边桩桩的定位及及双向垂直直度是控制制钢板桩围围堰位置及及后期钢板板桩施工的的关键，施施工时须从从严控制。精确测设第一根根边桩的方方位，以此此指挥打桩桩履带吊车车的移位，定定位后，打打桩锤的锤锤心必须与与第一根桩桩的中心重重合。起吊钢板桩呈垂垂直状态下下完成插桩桩，考虑到到水流的影影响，第一一根桩插设设时需留置置一定的预预留量。插插桩稳定后后，精确复复测桩的位位置与双向向垂直度，不不符合要求求时需重新新插桩，直直至合格为为止。第一根桩插桩稳稳定后，用用挡块等顶顶塞调整后后的空隙使使钢桩稳固固，间歇启启动振动锤锤，对第一一根桩实施施小位移量量沉设，并并跟踪复核核桩体的垂垂直度，直直至桩体下下沉入土超超过3m后，方可可连续沉设设至设定的的桩顶+3.0m的标高。⑤、其它钢板桩的的插打顺着事先固定好好的导梁依依次插打其其它钢板桩桩，钢板桩桩顺前一根根钢板桩的的锁口插入入，插桩到到位后加塞塞固定，启启动振动锤锤分次沉设设至设计标标高。钢板桩吊起后用用人工扶持持顺着前一一块的锁口口下插，当当下插困难难时，可采采用强迫插插桩法，即即桩吊起插插入锁口后后快速放松松桩绳，借借桩自重急急下插入。项项目部采用用带有液压压夹桩装置置的D90振拔锤，能能与钢桩作作钢性联接接，可克服服对桩的摩摩阻力，下下沉较快且且桩尖不致致上卷，提提高钢板桩桩的防水性性能和完好好率。钢板桩沉设时，采采用全站仪仪跟踪测量量，随时检检查钢板桩桩的偏位情情况，当钢钢板桩发生生偏斜时及及时用倒链链校正，以以利及时纠纠偏，当偏偏斜过大不不能用拉挤挤的方法调调整时，应应拔起重插插。钢板桩插打过程程中，可能能遇到另外外的问题有有共连、扭扭转及水平平伸长等，在在此将相应应的预防措措施及处理理方法列举举如下表：：常见问题预防及纠正措施共连（施打时和和已打入的的邻桩一起起下沉）发生桩体倾斜及及时纠正，先预留50cm，合拢后再打至设计标高。桩体扭转安装好桩帽，尽尽量保证桩桩体全截面面受力均匀匀；将两块块板桩锁口口搭扣两边边固定牢靠靠。水平伸长（沿打打桩行进方方向长度增增加）不可能避免；施施打时提前前考虑伸长长值，在轴轴线修正时时纠正。⑥、钢板桩的合拢拢钢板桩围堰在合合拢时，两两侧锁口很很难保证在在一条直线线上。此时时采取的措措施为：在在钢板桩合合拢而剩下下几组还未未插打时，提提前考虑合合拢情况，可可将围堰短短边的钢板板桩全部插插入导梁内内，然后再再逐次打设设钢桩，由于水流影响或或其它原因因，采取上上述措施仍仍无法合拢拢时，可以以根据实际际需要制作作异形钢板板桩进行合合拢。⑦、钢板桩围堰的的内支撑设设置经验算，主墩承承台的钢板板桩围堰共共需设置4道水平内内支撑，内内支撑的设设计标高及及使用材料料见附件。内支撑的设置时时间4道内支撑根据施施工受力验验算的需要要，分4次进行设设置：a、顶层内支撑钢板桩围堰合龙龙后，立即即予以设置置，以提高高钢板桩围围堰在抽水水过程中的的整体受力力效应。第2层内支撑钢板桩围堰内抽抽水时，板板桩须承受受较大的内内、外侧压压力差，为为确保施工工安全，利利用顶层内内支撑的支支撑，围堰堰内进行抽抽水至第22层内支撑撑标高，待待第2层内支撑撑设置完毕毕后，围堰堰内继续抽抽水。第3层内支撑当抽水至第3层层支撑标高高后，同时时，水下封封底砼达到到设计强度度后，设置置第3层支撑。待待第3层内支撑撑设置完毕毕后，才可可以继续抽抽水至围堰堰底标高。第4层内支撑当抽水至最后第第4层支撑标标高后，即即承台顶部部时，设置置第4层道支撑撑。待第4层内支撑撑设置完毕毕后，方可可进行下道道工序的施施工。内支撑的设置方方法围堰内抽水（抽抽水时要随随时进行堵堵漏）至该该层内支撑撑的设计标标高下500cm处，维维持围堰内内的水面标标高，焊接接牛腿、安安装围囹进进行该层内内支撑的设设置。a、先在钢板桩围围堰内壁按按测定的标标高焊接内内支撑圈梁梁的三角支支撑，三角角支撑采用用10#槽钢制作作，支撑顶顶面标高相相同。b、起吊并水平安安放由双拼拼50#工字钢焊焊接而成的的圈梁，并并连接固定定，圈梁与与板桩之间间的空隙可可用铁块或或硬木予以以垫塞。c、吊车配合人工工安装水平平支撑，将将水平支撑撑与圈梁焊焊接固定，以以形成平面面桁架结构构。⑧、围堰内除土钢围堰内基础开开挖，拟采采用水下吸吸泥。钢板板桩插打完完成后，安安装完第1、2道内支撑撑后。开始始前吸泥前前，先清理理围堰中钻钻孔灌注桩桩施工时地地遗留物。本本围堰清基基拟采用水水下吸泥机机进行，吸吸泥机开动动时注意围围堰内外水水头保持平平衡，靠近近钢板桩和和灌注桩附附近的泥较较难吸出，可可由潜水员员用高压水水枪冲刷，吸泥至承承台底下11.5米处。围堰内内经过吸泥泥整平后进进行测量，基基底标高要要符合设计计要求，局局部高低允允许误差为为±30ccm，围堰壁壁和灌注桩桩壁不能有有淤泥。为为了防止污污染水体，吸吸出的泥浆浆，通过泥泥浆泵运至至指定地方方处理。⑨、围堰封底由于基底土层较较软，为了了防止抽水水后，钢板板桩围堰向向内滑移，同同时为了防防止抽水后后，基底发发生隆起，须须进行水下下砼封底。按设计要求进行行封底砼浇筑筑。浇筑封封底砼前，检检察内支撑撑的状况。混凝土配合比：：本工程围围堰封底混混凝土的设设计强度等等级为C20，混凝土土到现场的的坍落度不不小于22cm，初凝时时间不小于于30小时。根根据这三项项基本指标标，通过多多组试验，选选择满足要要求的配合合比。混凝土供应：封封底混凝土土需连续施施工，单个个围堰封底底混凝土方方量约5880m3，要确保保在混凝土土初凝前浇浇筑完成。施施工前，砼拌合站站备足材料料，检查好好混泥土泵泵车和运输输车辆，同同时还需要要有备用车车辆。浇筑平台：利用用钻孔灌注注桩施工平平台的钢管管桩，横桥桥向搭设两两路贝雷。纵纵桥再搭设设贝雷梁作作为漏斗承承重梁。漏漏斗安装在在平台上，导导管需要转转移位置时时，利用浮浮吊整体起起吊安装制制定位置。浇浇筑平台见见附图。导管的布置：围围堰基坑长长28米，宽宽13米。按按每根导管管控制的半半径为3.5m计算，沿沿宽度方向向布置2根导管，由由于采用汽汽车泵，将将不设大储储料斗，每每根导管配配一个料斗斗，料斗的的容量需满满足首灌混混凝土数量量要求，首首灌要求导导管埋深不不小于655cm，通过计算算，首灌量量根据计算算不少于111m3