23钢板桩围堰施工方案

1观澜河大桥钢板桩围堰施工方案一、工程概况本工程为翠幽路（观澜大道~五和大道）工程观澜河大桥工程，为满足日益增长的交通量需求和解决观澜街道东西向联系不畅的问题，需要新建桥梁连接观澜河两边道路，新建桥梁为双向四车道，两侧设置4.5米宽的人行道。翠幽路道路等级为城市次干道。新建桥梁修筑的起点桩号为K0+430.460，修筑的终点桩号为K0+593.340，桥梁全长162.88米。桥梁段道路中心线平面上处于直线上，立面上处于纵坡为+0.3%和-0.4%的直线上，道路中心线与观澜河河道中心线成90°角正交。观澜河桥为单幅桥设计，斜交角0°，全桥宽24.0m，从左向右依次为4.5m（栏杆、人行道）、7.5m（机动车道）、7.5m（机动车道）、4.5m（栏杆、人行道）。跨径布置为：5×31.2=156m。新建桥梁修筑的起点桩号为K0+430.460，修筑的终点桩号为K0+593.340，桥梁全长162.88米。(1)桥梁上部结构上部结构均采用31.2m预制预应力混凝土小箱梁结构，裸梁高度为1.6m，每块预制边梁和中梁顶面宽2.85m和2.4m，底面宽1.0m。全幅桥梁横桥向宽度范围内共布置8片预制小箱梁，预制小箱梁之间设置厚度为0.18m的C50混凝土横向湿接缝。桥梁结构按A类预应力混凝土构件设计，结构体系为桥面连续的简支梁桥。(2)桥梁下部结构桥墩均采用桩柱式桥墩接盖梁形式，采用3根直径1.5m的单排钻孔灌注桩基础。桥台为一字台，桩基为直径1.2m钻孔灌注桩。桩基为嵌岩桩，持力2层为中风化花岗岩。二、工程地质条件根据钻探揭露、拟建道路沿线场地内各岩土层的原位测试数据及室内土工试验结果，对各岩土层工程地质特征评价如下：①1杂填土、①2素填土：松散～稍密状，稍湿～湿，以回填的黏性土为主，含砂，局部夹杂碎石、砖块、砼块等，孔隙比大，密实度及均匀性较差，工程力学性质差，未经处理不宜作为拟建道路路基持力层或下卧层。②1黏土：软塑～可塑状，稍湿～饱和，具高压缩性，较高含水量，局部为淤泥质土经上部荷载（上部土自重+附加荷载）压缩排水形成，属软弱土，该层工程力学性质仍较差，未经处理不应作为拟建道路路基持力层或下卧层。②2中砂：松散状，湿～饱和，该层工程力学性质差，属具有中等液化可能的饱和砂土层，未经处理不应作为拟建道路路基持力层或下卧层。②3粗砾砂:松散～稍密状，饱和，该层工程力学性质仍较差，局部属具有中等液化可能的饱和砂土层，未经处理不宜作为拟建道路路基持力层或下卧层。②4粗砂:稍密～中密状，饱和，该层工程力学性质一般，可作为拟建道路路基持力层或下卧层。②5淤泥质土、②6淤泥：流塑～软塑状，饱和，属高压缩性土，含水量高，性质极差，承载力低，工程力学性质极差；对该层上覆土层较薄地段，应针对该层进行专门处理后方可考虑作为拟建道路路基持力层或下卧层。②7黏土：可塑～硬塑状，稍湿～饱和，该层工程力学性质一般，可作为拟建道路路基持力层或下卧层。②8粗砂:稍密～中密状，饱和，该层工程力学性质一般，可作为拟建道路路基持力层或下卧层。3③黏土：可塑～硬塑状，稍湿～湿，该层工程力学性质一般，可作为拟建道路路基持力层或下卧层。④1砂质黏性土、④2砾质黏性土：花岗岩风化残积形成，呈可塑～硬塑状，工程力学性质稍好，可作为拟建道路路基持力层或下卧层。⑤1全风化花岗岩：承载力相对较高，工程力学性质相对较好，可作为拟建道路路基持力层或下卧层。⑤2强风化花岗岩：承载力较高，工程力学性质较好。⑤3中风化花岗岩：桥梁钻孔均有揭露，分布较为稳定，工程力学性质良好，承载力高，但局部岩面起伏大，为拟建桥梁桩基础良好的桩端持力层。⑤4微风化花岗岩：大部分桥梁钻孔均有揭露，工程力学性质很好，承载力极高。但该层局部岩面起伏大，分布较复杂（因为⑤3层中风化花岗岩中局部夹杂微风化花岗岩夹层，所以微风化花岗岩中夹杂中风化花岗岩夹层的可能性较大)。二、施工方案的总体设计1、桥梁桩基、承台的相关参数：1#和2#墩各计设计有3根直径为1.5m的钻孔灌注桩。桩基标高参数为：1#主墩桩顶标高37.405m、桩底标高0.595m，原地面标高37.6m，2#主墩桩顶标高36.998m、桩底标高11.498m，原地面标高37.25m。3#主墩桩顶标高36.016m、桩底标高17.016m，原地面标高36.35m。2、地质资料情况介绍根据设计院提供的地质资料，结合现场桥位情况，桥位附近靠1#墩一侧，自上而下为粗砾砂层（4.2m左右），淤泥质土层（1.5m左右），砾质黏性土层（8~10m左右）。靠2#墩附近自上而下为粗砾砂层（5.5m左右），砾质黏性土层（8~10m左右）。靠3#墩附近自上而下为粗砾砂层（2.7m左右），淤泥质土层（2.5m左右），砾质黏性土层（6.7m左右）。43、水文资料：设计洪水位为43.67m，。施工常水位按41.5m考虑，便道及主桥筑岛围堰最高水位按41.5+0.5m＝42.0m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，初步确定从两侧河堤桥梁上游修筑施工便道，再沿桥梁上游投影边修筑6m的便道，标高按42.0m，便道两侧均采用钢板桩围堰，中间预留16m的过水面。主桥墩水下承台、墩柱（身）桩基施工采用钢板桩筑岛围堰施工方案。1、2、3号主墩各打设一个水中钢板桩筑岛围堰，钢板桩围堰尺寸定为：单个主墩为12m×26m。钢板桩选用SP-Ⅳ型，1、2主墩采用长度为9m的钢板桩。3号主墩采用长度为12m的钢板桩本工程投入的拉森钢板桩采用SP-Ⅳ型拉森钢板桩，宽400mm，高170mm，厚15.5mm，理论重量76.1Kg/m，要求拉森钢板桩无穿孔，修边调直后方可使用。拉森钢板桩技术参数...型号尺寸规格单根钢板桩单根每米壁宽DimensionsPerpliePer1mofpilewallwidthType宽度/w高度/h厚度/t截面积理论重量惯性矩截面模数截面积理论重量惯性矩截面模数mmmmmmcm2Kg/mcm4cm3cm2/mKg/m2cm4/mcm4/mSP-Ⅱ40010010.561.184812401521531208740874SP-Ⅲ4001251376.42602220223191150168001340SP-Ⅳ40017015.596.9976.14670362242.5190386002270SP-ⅤL50020024.3133.81057960520267.621063003150SP-ⅥL50022527.61531201140068030624086003820SP-ⅡW60013010.378.761.82110203131.2103130001000SP-ⅢW60018013.4103.981.65220376173.2136324001800SP-ⅣW60021018135.31068630539225.5177567002700拉森钢板桩两侧用HW250*250*11*11H型钢围檩进行连接，围檩与每根拉森钢板桩之间空隙需打入木楔抵紧。转角需设置专用构件，外侧采用φ32钢5筋对两侧钢板桩进行对拉，对拉水平间距为3.0m，高度在钢板桩下1.0m。围堰内填筑透水性较好的砂砾材料。详见观澜河大桥筑岛围堰平面布置图及结构图。1、2主墩及施工便道采用长度为9m的钢板桩63主墩及施工便道采用长度为12m的钢板桩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，需要对围堰的稳定性、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。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3号主墩的最不利情况下的工作状况为混凝土搅拌运输车：通过便桥车辆荷载按10m3（447吨）混凝土搅拌运输车（满载）考虑。混凝土搅拌运输车后轴单侧为4轮，单轮宽30cm，双轮横向间距10cm。两后轴间距135cm，左侧后双轮与右侧后双轮间距190cm，车总宽度250cm。混凝土搅拌运输车前轴重F1=88KN，后轴重F2=352KN。荷载图式如下：q：按70吨考虑，换算后为30KN/m2。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8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，考虑到此时围堰的围檩拉已经安装，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。主动土压力：A点（h=0）:PaA=0Ea=γzm2-2cm被动土压力：Ep=γz+2c公式中：γ土的自重（KN/m3）C土的粘聚力（kPa）φ土的内摩擦角Z计算点距离土面的距离（m）5（3）、计算参数的确定根据设计图纸提供的地质资料得知、主墩附近的详细地质参数取定如下：粘性土：自重γ=19kN/m、内摩擦角φ==30°、粘聚力C=11kPa按照朗金土压力理论，查相关计算手册及通过公式计算可得：主动土压力相关系数：m==0.577，m2=0.333被动土压力相关系数：==1.732，=3.000第2到围檩距离河床底的距离为5.0m，钢板桩封底砼底有效入土深度4.2m9（4）、计算受力模型及工况示意图围堰外侧水及主动土压力围堰内静水及被动土压力（5）、计算过程①、围堰外迎水面钢板桩水压力计算P1=ρWhP—每延米板桩壁河床处水的压强（kpa）。ρW——水的密度。P1=ρWh=108=80kpa。h—水深（m）迎水面钢板桩水压力合力Ea1Ea1=P1hEa1=808m=320KN相对于第2道围檩的力臂L1=5-（8）=2.333m②、围堰外侧封底砼标高至河床顶4.8m厚主动土压力合力Ea2根据朗金土压力计算公式：h2=4.8m厚土层地的主动土压力Pa2Pa2=γh2m2=19×4.8×0.333=30.37kpa。10主动土压力合力Ea2Ea2=γh22m2=×19×4.82×0.333=72.887kNEa2作用点距离土层底的距离为1/3土层厚相对于第2道围檩的力臂L2=5+4.8-（4.8）=8.2m③、钢板桩封底砼底有效入土深度4.2m厚主动土压力合力Ea3h3=4.8m厚土层地的主动土压力Pa3拉应力与压应力得临界高度h0=,计算可得h0===2m,可求得h3=4.2-2=2.2mPa3=γh3m2+Pa2=19(4.2-2)0.333+30.37=44.29kpa主动土压力合力Ea3Ea3=h3Pa3=2.244.29=48.719kNEa3作用点距离土层底的距离为1/3土层厚h3/=2.2=0.733m相对于第2道围檩的力臂L3=5+4.8+2+(2.2-0.733)=13.627m④、围堰内水面钢板桩静水压力计算P1/=ρWhP1/=ρWh=10（8+4.8）=128kpa。11围堰内钢板桩静水压力合力Ea1Eb1=P1/h1/Eb1=12812.8m=819.2KNEb1作用点距离水面以下2/3水，则有合力点相对于第2道围檩的力臂L2/L1/=5+（4.8-1/312.8）=10.333m⑤、钢板桩有效入土深度4.2m厚被动土压力合力Eb2根据朗金被动土压力公式得：h2/=4.2m厚土层地的主动土压力Pb2/Pb2/=γh+2c=γh2/2+2c=194.2.0+2111.732=277.504kpa被动土压力合力Eb2=Pb2/h2/Eb2=0.5277.5044.2=582.758KNEb2作用点距离土层底的距离为1/3土层厚,则有合力点相对于第2道围檩的力臂L3/L2/=5+4.8+（4.2-1/34.2）=12.6m（6）、稳定性判断①、在保持围堰内外侧水头差一致时，对第2道围檩支撑处