同江地方铁路dk14+065中桥钢板桩围堰设计与施工

同江地方铁路dk14+065中桥钢板桩围堰设计与施工

在桥梁的基础上，板桩被广泛应用于桥梁的基本工程中。本文结合江江地铁路dk14和065中桥板堆垛的施工实践，探讨了板堆堆的设计和施工。1基础地质情况同江地方铁路DK14+065中桥,位于富锦市与同江市交界的莲花河上,设计为6孔10m低高度钢筋混凝土梁。基础均为扩大基础,最深基础座落在河床下6.5m的中砂层上。据现场调查,河道水深0.5～2m,流速0.5m/s。其地质情况是河床下0～1.5m为流塑状淤泥,1.5～5.5m为细砂。根据现场水文地质状况和施工单位现有设备情况,决定采用筑岛打钢板桩围堰,堰内设集水井排水的方法进行施工。2钢板桩的宽度模数和长度钢板桩围堰布置,一般来讲,应根据基础尺寸加堰内作业空间来考虑,同时还应考虑钢板桩的宽度模数。采用钢板桩长度,应根据基础底面标高,经过分析确定。DK14+065中桥采用的是12m拉森式Ⅳ型钢板桩。根据承台设计尺寸和承台底标高,钢板桩围堰布置见图1。3钢板堆垛阀的检算方法桥墩基础工程,挖深6.50m,采用井点降水,拉森Ⅳ型钢板桩,单撑支护,土层平均密度γ=18kN/m3,平均内摩擦角φ=30°。3.1钢板桩入土深度的检验考虑距钢板桩外2m有30kN/m2的均布荷载。(1)kp、eaq、kn/msyq的计算主动土压力系数:ka=tg2(45-φ2)=tgka=tg2(45−φ2)=tg2(45-302)=0.3332(45−302)=0.333被动土压力系数:kp=tg2(45+φ2)=tg2(45+302)=3.000eAq=qka=30×0.333=9.00?kΝ/m2kp=tg2(45+φ2)=tg2(45+302)=3.000eAq=qka=30×0.333=9.00?kN/m2yq=tg(45+302)×2=3.46(45+302)×2=3.46m当h=6.50时eAh=γhka=18×6.50×0.333=38.96kN/m2pb=eAh+eAq=38.96+9.99=48.95kN/m2(2)计算自0点以来的钢渣压力强度与挖土面之间的距离y被动土压力修正系数k取1.8,按公式y=pbγ(kkp-ka)y=pbγ(kkp−ka),当h=6.50时y=0.54m(3)yq[2h-hc]-po+h-hc]-poh-hc;b+h-hc]-poh-hc;hhc;b+h,b+eaqh-hc的计算eAc=γhcka=11.988kN/m2由∑MC=0亦即12eAhh(23h-hc)+12eAhy(h-hc+13y)+eAq(h-yq)[12(h+yq)-hc]-po(h-hc+y)=012eAhh(23h−hc)+12eAhy(h−hc+13y)+eAq(h−yq)[12(h+yq)−hc]−po(h−hc+y)=0当h=6.50时,p0=86.34kN由∑Q=0,Re=12eAhh+12eAhy+eAq(h-yq)-po∑Q=0,Re=12eAhh+12eAhy+eAq(h−yq)−po,当h=6.50时,Rc=81.17kN(4)钢板桩表面积计算由公式to=y+x‚x=√6poγ(kkp-ka)to=y+x‚x=6poγ(kkp−ka)−−−−−−−√,当h=6.50时,x=2.38m,to=2.92m,t=1.2to=3.51m。钢板桩总长L=h+t=10.01m。根据施工具体情况,当h=6.50时,选用L=12m;满足桩长要求。3.2土体粘聚力及基坑宽度采用强度验算法,假定内摩擦角φ=0,滑动面为圆筒面与平面组成,考虑基坑宽度的影响,土体粘聚力c=35kN/m2(圆角砾中砂),基坑宽度B=14.4m。由公式k=5.7cγh-√2chB≥1.4,当h=6.50时,k=2.1>1.4即基坑的抗降起稳定满足要求。3.3拉森型钢板桩计算求钢板桩所受最大弯矩Mmax,最大弯矩处即为剪力等于零处,设剪力等于零处距桩顶为X1,则Rc-12x21γrka-(x1-yq)qka=0只检算当h=6.50时178.47-12x21×18×0.333-(x1-3.46)×30×0.333=0整理得x21+3.33x1-71.08=0x1=6.93mΜmax=Rc(x1-hc)-12γx21kax13-(x1-yq)22qka=308.77kN·m采用拉森Ⅳ型钢板桩W=2037cm3f=ΜmaxW=113.69MPa<[f]=200MPa计算结果表明拉森Ⅳ型钢板桩满足强度要求(0.75为最大弯矩折减系数)。3.4内支撑和内支撑的钢渣试验围檩采用双排I32c焊接,内支撑采用双排ϕ300钢管。(1)处距a点p1=p3=889.60kN,p2=790.77kN求最大弯矩Mmax,设剪力为零处距A点为xp1=xq;x=p1q=4.98m。Μmax=(4.98-2.0)p1-12x2q=437.94kN/mI32c的截面矩Wx=760cm3σ=ΜmaxW=28.81kN/cm2=288N/mm2<[f]=300采用双排I32c围檩满足强度要求。(2)弹性屈曲试验E=206×103?N/mm2,fy=235N/mm2,比例极限fp=0.65fy切线模量Et=ηE圆管的回转半径i=0.35d=0.35(D-2t)=0.35×(300-2×12)=96.6mm杆在弹性状态屈服弯曲的长细比的限值λp=π√E/fp=115.37杆的长细比λy=ly/i=124.22λy>λp,杆在弹性状态屈曲,屈曲应力σcr=π2E/λ2y=131.63N/mm2圆管在外力N=889.60kN作用下,截面应力σ=ΝA＜σcrσ=40.99N/mm2<σcr=131.63。即,采用双排钢管支撑满足稳定性要求。4安装板桩防护(1)板桩锁口预应力试验板新旧钢板桩运到工地后,均应详加检查,丈量、分类、编号。锁口应作通过试验,试验不合格的板桩不应使用。为减少插打时的摩阻力,应在锁口内涂以黄油混合物油膏。(2)台负责运吊板桩吊车2台,1台吊振动锤插打,另1台负责运吊板桩;桩帽2个,振动锤1套,电焊机2台,切割机1台,3～5t导链滑车2台,2t滑车4只。(3)定位导向桩设计用经纬仪精确放出围堰位置,然后插打定位桩,安装导框。定位桩以32工字钢管柱制成,长度在实施时具体确定,导框由工字钢制成,定位导向桩的施工要求位置准确,垂直度、深度和刚度要求符合设计要求;导向框是沿钢板桩围堰的周边,上、下各焊一根C30a的槽钢制成,上、下框间距视具体施工作业条件决定。导框力求在一个平面上,要求水平、顺直牢固、不变形、不扭曲。(4)导向框和临时焊接第一块钢板桩,沿导向框插入,校正其位置和垂直度后,慢慢打入3～4m后,临时焊接在导向框上。检查其位置和垂直度准确无误后,方可插打下一块钢板桩。(5)钢板桩重量后变形钢板桩插入一定距离后,应注意观测检查导向框承受钢板桩重量后是否变形,因导向框和定位桩