土围堰与双层钢板桩围堰相结合的支护技术

（江西省交通工程集团有限公司,江西 南昌 330000）

一、工程概况

泰和北赣江特大桥全桥长1075.08m，中心里程DK239+251.21。全桥孔跨布置为：1-(75+125+75)m连续梁+24-32m简支梁。桥址处为丘陵地貌，两桥台位于山坡上，小里程侧山坡较陡峭。桥梁主要为跨越舞水和低洼山谷地带而设。本文主要对2#墩水中基础施工支护方法进行研究，2#墩采用桩基接承台基础，承台结构尺寸为20.7m(横桥向)×15.2m×5m，墩高51m。

桥位处布克赛尔设计为Ⅳ级航道，双向通航尺寸为90m(宽)×8m(高)。施工区域近五年最高水位发生在7月份，水位+219。

2#墩所在河底土层为卵石土和泥质粉砂岩，其中卵石土的覆盖层厚度约1.3m，其余均为泥质粉砂岩。

二、支护方案

2#墩距岸边40m，且2#墩承台底面到极限设防水位的高度有14m，水头高度＞10m不宜采用单层钢板桩围堰。由于项目有现成的钢板桩可用，并考虑方案的经济性，采用双层钢板桩围堰。同时由于河床土层主要为泥质粉砂岩，钢板桩需要有一定的入土深度，故采用土围堰与双层钢板桩围堰相结合的支护形式。

筑岛式双层钢板桩围堰作为水中基础施工的挡水结构。筑岛设计堰顶高程为+214.5m，筑岛堰顶宽5m，迎水面坡度1：3～1：5之间，采用片石笼防护。

钢板桩底面高程为+208.6m，内层钢板桩采用9m长拉森-Ⅳ型止水钢板桩，外层钢板桩围堰采用12m长拉森-Ⅳ型止水钢板桩。围堰平面形状为长方形，外层尺寸40.2m×45.7m。考虑钢板桩围堰入岩深度仅20cm左右，增加钢板桩围堰内支撑两道，且内外两层钢板桩之间采用钢管连接（如图1所示）。

图1.围堰立面图

三、围堰施工步骤介绍

（一）施工步骤一

1、土围堰填筑：采用长臂挖掘机进占法进行围堰填筑，优先挖取舞水河底既有卵石土进行土围堰填筑。若施工区域卵石土不足，自料场开挖土料由自卸车运输至现场进行填筑，按照环保部门要求，填筑土需经检测合格，对水源无污染后方可使用。同步进行土围堰注浆，保证围堰止水效果。

2、插打钢板桩：土围堰施工完成后，采用150振动锤进行钢板桩插打，优先进行外侧钢板桩插打，后进行内侧钢板桩插打。同步进行两层钢板桩之间内支撑与钢栈桥施工。(注浆与钢板桩围堰施工可同步进行)。

（二） 施工步骤二

1、钢板桩围堰施工完成后，采用大功率自吸泵抽出围堰内的积水，同时采用挖掘机清理内侧钢板桩围堰内填土。

2、填土清理至+213.7m高程时，安装设顶层圈梁和内支撑。

（三）施工步骤三

1、顶层内支撑施工完成后，采用挖掘机继续清理基坑内填土。

2、填土清理至+210.7m高程时，安装底层内支撑和圈梁。

（四）施工步骤四

进行承台施工区域机械放坡开挖，开挖至设计标高后。埋设桩基护筒，为避免护筒偏位，可采用型钢将12个桩基护筒连接，连接完后回填至基岩顶面。

（五）施工步骤五

1、修筑围堰进出土坡便道，临时切除土坡便道处外漏钢板桩围堰。围堰内土坡便道长20.6m，高6.3m，坡度30%，满足旋挖钻(最大爬坡能力35%)出行需要，围堰外便道接U型围堰施工便道。

2、旋挖钻进入围堰,进行钻孔桩施工。

（六）施工步骤六

1、钻孔桩施工完成，采用钢板封闭旋挖钻进出坡道开口，再次进行承台基础开挖。

2、凿除桩头，绑扎承台钢筋，立模板，浇筑承台。

（七）施工步骤七

1、承台施工完成，填土至承台顶面。

2、施工墩身，墩身施工期间的最高水位+219m。

四、围堰计算分析

（一）材质

钢板桩材质为Q295bz，截面特性w=2270cm3，允许应力[σ] =295/1.7=175MPa。

（二）土层

根据现场提供地质资料，承台面以下覆盖层均为粉质泥沙岩。本计算根据规范提供参考值取值计算(《公路桥涵地基与基础设计规范》P56)。砂土容重取γ=19.5kN/m3，浮容重近似取γ=9.5kN/m3,内摩擦角取φ=35°。

（三）计算

1、钢板桩入土深度计算

入土t0=1.56×1.15=1.79m,现场采用9m长钢板桩，桩底标高208.6m，设计入土深度为：

（210.7-208.6）=2.1m＞t0=1.79m，符合要求。

2、钢板桩受力计算

钢板桩弯矩图见2。

σ=M/W=28.7kN·m/2270cm3=12.6MPa＜175MPa，符合要求。

图2.钢板桩弯矩图

3、圈梁和内支撑计算

圈梁弯矩和内支撑轴力图见图3、图4。

圈梁计算：

σ=M/W=1285900000/17977418=71.8MPa＜170MPa，符合要求。

内支撑计算：

σ=F/φA=1986000/0.807/31101=79.1MPa＜170MPa，符合要求。

图3.圈梁弯矩图

图4.内支撑轴力图

五、结语

布克赛尔大桥跨越舞水处采用1-(75+125+75)m连续梁，该连续梁2#墩位于水中，因承台底面到极限设防水位的高度有14m，并考虑到钢板桩的入土深度，采用土围堰与双层钢板桩相结合的支护形式。本文对该围堰的施工步骤及计算分析进行详细介绍，通过计算可知，钢板桩、圈梁及内支撑的强度均满足要求，所选用的杆件截面未造成材料的浪费。该方案适用于深水基础施工，可为以后类似工程提供可参考依据。