公路大橋橋墩鋼板樁圍堰方案設(shè)計(jì)及受力

7號(hào)墩為江西某大橋的過(guò)渡墩，墩身處于江西贛江中，施工期水位約96.5m，水深約3m～4m，承臺(tái)分左右幅設(shè)置，承臺(tái)平面尺寸均為7.5m×7.5m，頂標(biāo)高為95m，承臺(tái)底標(biāo)高為92.5m，承臺(tái)高度為2.5m，單個(gè)承臺(tái)需混凝土140.6m3。墩位處地層按照地勘資料從筑島頂面往下依次為：粉質(zhì)黏土：筑島時(shí)填筑，頂面標(biāo)高99.1m，層厚約6.2m。稍密-中密卵石層：頂面標(biāo)高92.9m，厚度約1.8m～3.3m，卵石含量約60%，其他40%為細(xì)砂和泥質(zhì)，卵石粒徑10mm～180mm不等。該地層實(shí)際經(jīng)由采砂船長(zhǎng)采撈河砂后遺棄在河道中的礫石組成，礫石粒徑較粗，孔隙率大，透水性極強(qiáng)，對(duì)圍堰止水非常不利。微風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r：巖石層頂面標(biāo)高90.9m，基巖為微風(fēng)化白云質(zhì)石灰?guī)r，強(qiáng)度較高。

承臺(tái)基坑鋼板樁圍堰方案設(shè)計(jì)

7號(hào)墩設(shè)計(jì)承臺(tái)底標(biāo)高為92.5m，施工時(shí)水位標(biāo)高約96.5m，基坑處于常水位以下約4m，卵石地層透水性大，坑壁穩(wěn)定性差，綜合考慮工期及施工成本，采用鋼板樁圍堰施工。鋼板樁施工前首先要平整筑島頂面，標(biāo)高整體下降至97.0m，減小鋼板樁受力，并將筑島頂面積擴(kuò)大到862m2，為鋼板樁施工創(chuàng)造工作面，然后再進(jìn)行鋼板樁施工。

本工程采用拉森Ⅲ型鋼板樁，打設(shè)范圍為10.5m×24.8m，鋼板樁距承臺(tái)邊緣1.3m，拉森Ⅲ型鋼板樁參數(shù)為：400mm×125mm×13mm，每米重60kg，每延米的截面面積為198cm2，截面慣性矩為1.82萬(wàn)cm4，截面抵抗矩為1350cm4。根據(jù)巖層分布情況選擇長(zhǎng)度為6m～9m的鋼板樁。按照設(shè)計(jì)計(jì)算，7號(hào)墩承臺(tái)圍堰須要求將鋼板樁插打到封底混凝土以下1.0m，為確保安全，在有條件的情況下將鋼板樁插打至封底混凝土以下4.0m，即88.0m位置，其余位置鋼板樁打到不能打入為止，但至少保證打入封底混凝土以下1.0m。

內(nèi)支撐設(shè)置：第一道內(nèi)支撐位于鋼板樁下1m，即96m標(biāo)高位置，圍囹及支撐均采用雙拼40b工字鋼，第二道內(nèi)支撐拉于鋼板樁下3.5m，即93.5m位置，圍囹采用三拼56b工字鋼，對(duì)撐及角撐采用雙拼40b工字鋼。

鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)受力分析

采用理正深基坑設(shè)計(jì)計(jì)算軟件7.0版計(jì)算。以絕對(duì)標(biāo)高97m為軟件計(jì)算中對(duì)應(yīng)的±0.000m標(biāo)高，與筑島頂標(biāo)高97.0m相同，覆蓋層頂標(biāo)高對(duì)應(yīng)為-4.1m，坑底標(biāo)高為-5m（對(duì)應(yīng)絕對(duì)標(biāo)高為92m，較承臺(tái)底標(biāo)高低50cm，即考慮開挖過(guò)程中有50cm超挖，后再做50cm封底混凝土）。相關(guān)參數(shù)如下：黏土層相關(guān)指標(biāo)參數(shù)：層厚97m-92.9m=4.1m，飽和容重取18kN/m3，黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值取15kPa，水上內(nèi)摩擦角取φ=28°，水下內(nèi)摩擦角取φ=18°，水位線以下黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值取10kPa。

卵石層相關(guān)指標(biāo)參數(shù)：層厚92.9m-90.9m=2.0m，稍密-中密卵石含量約60%，其他40%為細(xì)砂和泥質(zhì)，卵石粒徑10mm～180mm不等，飽和容重取22kN/m3，黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值取0kPa，水上和水下內(nèi)摩擦角均取φ=37°。

巖石層相關(guān)指標(biāo)參數(shù)：軟件計(jì)算中按最不利情況取巖層最高點(diǎn)90.9m計(jì)算。飽和容重取24kN/m3，水下黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值取400kPa，水下內(nèi)摩擦角取φ=45°。

坑頂通常有汽車吊等作業(yè)，預(yù)計(jì)最大可能為50t汽車吊，一般為25t，起吊重量一般在5t以內(nèi)，計(jì)算時(shí)按50kN/m2的條形荷載計(jì)算，條形荷載的分布寬度為4m，內(nèi)側(cè)位于基坑邊。

設(shè)計(jì)結(jié)果

截面計(jì)算

表1 內(nèi)力取值