公路大桥桥墩钢板桩围堰方案设计及受力

2019-02-25

中国公路 2019年1期

7号墩为江西某大桥的过渡墩，墩身处于江西赣江中，施工期水位约96.5m，水深约3m～4m，承台分左右幅设置，承台平面尺寸均为7.5m×7.5m，顶标高为95m，承台底标高为92.5m，承台高度为2.5m，单个承台需混凝土140.6m3。墩位处地层按照地勘资料从筑岛顶面往下依次为：粉质黏土：筑岛时填筑，顶面标高99.1m，层厚约6.2m。稍密-中密卵石层：顶面标高92.9m，厚度约1.8m～3.3m，卵石含量约60%，其他40%为细砂和泥质，卵石粒径10mm～180mm不等。该地层实际经由采砂船长采捞河砂后遗弃在河道中的砾石组成，砾石粒径较粗，孔隙率大，透水性极强，对围堰止水非常不利。微风化白云质灰岩：岩石层顶面标高90.9m，基岩为微风化白云质石灰岩，强度较高。

承台基坑钢板桩围堰方案设计

7号墩设计承台底标高为92.5m，施工时水位标高约96.5m，基坑处于常水位以下约4m，卵石地层透水性大，坑壁稳定性差，综合考虑工期及施工成本，采用钢板桩围堰施工。钢板桩施工前首先要平整筑岛顶面，标高整体下降至97.0m，减小钢板桩受力，并将筑岛顶面积扩大到862m2，为钢板桩施工创造工作面，然后再进行钢板桩施工。

本工程采用拉森Ⅲ型钢板桩，打设范围为10.5m×24.8m，钢板桩距承台边缘1.3m，拉森Ⅲ型钢板桩参数为：400mm×125mm×13mm，每米重60kg，每延米的截面面积为198cm2，截面惯性矩为1.82万cm4，截面抵抗矩为1350cm4。根据岩层分布情况选择长度为6m～9m的钢板桩。按照设计计算，7号墩承台围堰须要求将钢板桩插打到封底混凝土以下1.0m，为确保安全，在有条件的情况下将钢板桩插打至封底混凝土以下4.0m，即88.0m位置，其余位置钢板桩打到不能打入为止，但至少保证打入封底混凝土以下1.0m。

内支撑设置：第一道内支撑位于钢板桩下1m，即96m标高位置，围囹及支撑均采用双拼40b工字钢，第二道内支撑拉于钢板桩下3.5m，即93.5m位置，围囹采用三拼56b工字钢，对撑及角撑采用双拼40b工字钢。

钢板桩围堰设计受力分析

采用理正深基坑设计计算软件7.0版计算。以绝对标高97m为软件计算中对应的±0.000m标高，与筑岛顶标高97.0m相同，覆盖层顶标高对应为-4.1m，坑底标高为-5m（对应绝对标高为92m，较承台底标高低50cm，即考虑开挖过程中有50cm超挖，后再做50cm封底混凝土）。相关参数如下：黏土层相关指标参数：层厚97m-92.9m=4.1m，饱和容重取18kN/m3，黏聚力标准值取15kPa，水上内摩擦角取φ=28°，水下内摩擦角取φ=18°，水位线以下黏聚力标准值取10kPa。

卵石层相关指标参数：层厚92.9m-90.9m=2.0m，稍密-中密卵石含量约60%，其他40%为细砂和泥质，卵石粒径10mm～180mm不等，饱和容重取22kN/m3，黏聚力标准值取0kPa，水上和水下内摩擦角均取φ=37°。

岩石层相关指标参数：软件计算中按最不利情况取岩层最高点90.9m计算。饱和容重取24kN/m3，水下黏聚力标准值取400kPa，水下内摩擦角取φ=45°。

坑顶通常有汽车吊等作业，预计最大可能为50t汽车吊，一般为25t，起吊重量一般在5t以内，计算时按50kN/m2的条形荷载计算，条形荷载的分布宽度为4m，内侧位于基坑边。