秦淮河三汊河口閘工程鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)

1、文章編號(hào):100722284(20060320105203秦淮河三汊河口閘工程鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)熊江平,胡俊紅,金勇,郭久賢(上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院,上海200434摘要:秦淮河整治工程三汊河口閘工程鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)采用拉森鋼板樁,堰身為袋裝吹填土。本工程施工圍堰設(shè)計(jì)包括圍堰穩(wěn)定、抗傾、板樁剛度、拉桿強(qiáng)度以及滲透穩(wěn)定設(shè)計(jì)護(hù)等。通過設(shè)計(jì)優(yōu)化,堰身采用袋裝吹填土,減少了填土對(duì)鋼板樁的水平側(cè)壓力,使鋼板樁長度比原回填土方案縮短了約30%,同時(shí)降低了施工難度,大大縮短了圍堰施工時(shí)間和造價(jià)。關(guān)鍵詞:拉森鋼板樁圍堰;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中圖分類號(hào):TV663+.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B1工程概況秦淮河是長江南岸一條支流,其干流段長度3

2、4km,流域面積2631km2。秦淮河兩岸是南京城比較繁華的區(qū)域,但秦淮河的現(xiàn)狀與整個(gè)城市的發(fā)展已不相適應(yīng),亟待整治,以提升城市整體形象。南京市三汊河口閘工程位于秦淮河入江口段,河口閘的主要功能:非汛期關(guān)閘蓄水,抬高外秦淮河水位,形成景觀;汛期來臨則開閘放水行洪。河口閘門型在我國首次采用雙孔護(hù)鏡門(閘門為半圓形的三鉸拱結(jié)構(gòu)。三汊河口閘工程的等級(jí)為2等2級(jí)。由于河口位置的地質(zhì)情況很差,淤泥質(zhì)粘土層厚超過20m。而設(shè)計(jì)水位又很高,外河設(shè)計(jì)水位7.96m(內(nèi)河設(shè)計(jì)水位7.93m,泥面高程約為0m,施工圍堰堰高和作用水頭均很大,所以圍堰設(shè)計(jì)存在較大難度。主要?jiǎng)?chuàng)新為堰身結(jié)構(gòu)采用袋裝吹填土代替常規(guī)的回填土

3、。2場地工程地質(zhì)條件根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告,場地地層自上而下可分為:第1層,素填土;第1-3層,淤泥質(zhì)填土近期沖淤積土;第2層,淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土;第2-1層,粉質(zhì)粘土;第3層,粉質(zhì)粘土;第3-1層,淤泥質(zhì)土。表1列出了堰址處第2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。表1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)含水率/%比重重度/(kN/m3直剪c q/kPaq/(°滲透系數(shù)/(10-6cm/s垂直方向k v水平方向k h收稿日期:2005212215作者簡介:熊江平(19712,男,工程師。3板樁結(jié)構(gòu)土壓力計(jì)算板樁結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。第2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的重度= 17.9kN/m3,飽和重度sat=1

4、8.23kN/m3,土的內(nèi)摩擦角q =7.4°,粘聚力C q=11.2kPa,主動(dòng)土壓力系數(shù)K a=0.772,被動(dòng)土壓力系數(shù)K p=1.296。板樁內(nèi)及墻后均采用砂性吹填土填筑,吹填土的重度1=15.0kN/m3,吹填土的飽和重度sat =18.0kN/m3,內(nèi)摩擦角=20°,粘聚力C=0,主動(dòng)土壓力系數(shù)K a1=0.49,被動(dòng)土壓力系數(shù)K p1=2.04。水位按最危險(xiǎn)組合情況進(jìn)行計(jì)算,堰內(nèi)剩余水頭控制在2.5m高程以下。q取為35.28kPa,土壓力按文獻(xiàn)1中公式進(jìn)行計(jì)算,土壓力計(jì)算簡圖見圖2。4鋼板樁入土深度計(jì)算鋼板樁的土壓力計(jì)算參見圖2,確定由主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力

5、和水壓力對(duì)錨桿安裝點(diǎn)的力矩M Ea、M Ep和M E w,鋼板樁入土深度需滿足下面經(jīng)驗(yàn)公式2。F=M EpM Ea+M E w1.2經(jīng)計(jì)算,M Ea=15136.26kNm/m,M Ep=23813.96 kNm/m,M E w=3477.19kNm/m,F=1.28>1.2。5堰體寬度計(jì)算堰體寬度應(yīng)滿足抗剪、抗傾、抗滑、地基承載力和防止地基土管涌的要求。5.1抗剪穩(wěn)定抗剪穩(wěn)定采用下列Terzaghi公式3進(jìn)行計(jì)算:K=2B×Ea×tan3M0.7式中:B=10m;內(nèi)摩擦角=20°經(jīng)計(jì)算,E a=229.86kN; M=533.95kNm;K=1.04>

6、;0.7。501中國農(nóng)村水利水電2006年第3期圖1板樁結(jié)構(gòu)簡圖(高程:m;其余:cm圖2土壓力計(jì)算簡圖(單位:m 5.2抗傾穩(wěn)定抗傾穩(wěn)定應(yīng)滿足下列公式3:K=0.5B×G+B×TM1.4經(jīng)計(jì)算,G=276.14kN,T=330.0kNm,K=15.18> 1.4。5.3抗滑穩(wěn)定抗滑穩(wěn)定應(yīng)滿足下列公式3:K=G×f+2SE w+E s1.4式中:G=276.14kN;f=tan7.4°=0.13;S=A;A=156 cm2;=200MPa;E w為水壓力,E w=306.25kN;E s為土壓力,E s=0。經(jīng)計(jì)算,K=20.78>1.4。5

7、.4地基承載力計(jì)算根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo),按下列公式4確定地基土承載力特征值:f dh=12N rr rb+N qq r0d+N cc C df d=d f dh經(jīng)計(jì)算,地基土承載力特征值f a=416.45kPa,max=299.61kPa,地基承載力穩(wěn)定。5.5地基土管涌計(jì)算地基土的管涌計(jì)算應(yīng)滿足下列公式3:K=l1+l2+Bh3.5式中:l1=11m,l2=11m,B=10m,h=7.96m。經(jīng)計(jì)算,K=4.02。6錨桿和鋼板樁的內(nèi)力計(jì)算6.1錨桿的內(nèi)力計(jì)算錨桿的內(nèi)力采用比較符合實(shí)際情況的變位法計(jì)算。即假定鋼板樁內(nèi)、外側(cè)板樁由于外力作用產(chǎn)生變位,在拉桿處的內(nèi)向變位相等。計(jì)算簡圖見圖3。計(jì)算

8、公式3如下:Z=(P1+P2×(10H3-10H2C+5H C2-C3/(80H CP1=(2P a-P水/H P 2=(2P a +P 水/H式中:P a 為泥面以上主動(dòng)土壓力之和;P 水為泥面以上水壓力之和;C 為泥面以上水深;H 為泥面以上樁長。 圖3變位法計(jì)算簡圖經(jīng)計(jì)算,錨桿拉力52.29kN ,根據(jù)設(shè)計(jì)資料,錨桿的直徑為32,f y =310N/mm 2,根據(jù)公式N f y A s ,可求出f y A s =249.3kN 。若取安全系數(shù)為1.5,并考慮到錨桿的間距為0.8m ,可求出錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值N =207.8kN 。經(jīng)驗(yàn)算,錨桿的拉力滿足強(qiáng)度要求。6.2鋼板樁的內(nèi)

9、力計(jì)算鋼板樁內(nèi)力計(jì)算可先確定鋼板樁剪力為零的位置(高程-0.45m 處,然后計(jì)算該點(diǎn)的彎矩,即鋼板樁的最大彎矩。計(jì)算簡圖見圖4。經(jīng)計(jì)算,鋼板樁最大彎矩分別為36.31kN m/m。 圖4彎矩計(jì)算簡圖根據(jù)鋼板樁的結(jié)構(gòu)型式,查得鋼板樁的W =850cm 3,=200MPa 。按照下列公式驗(yàn)算: =M max W經(jīng)驗(yàn)算,鋼板樁的內(nèi)力為42.72MPa ,滿足強(qiáng)度要求。7堰體整體穩(wěn)定性分析采用瑞典圓弧法對(duì)堰體進(jìn)行穩(wěn)定性分析,穩(wěn)定安全系數(shù)采用建筑基坑支護(hù)規(guī)程公式計(jì)算,圖5為采用河海大學(xué)土石壩穩(wěn)定分析系統(tǒng)V4.0軟件對(duì)堰體整體穩(wěn)定性驗(yàn)算簡圖。計(jì)算結(jié)果表明,堰體整體穩(wěn)定性符合規(guī)范要求。K =ni =1(W

10、icos itan i+c i l in i =1W i sin i圖5堰體整體穩(wěn)定性驗(yàn)算參考文獻(xiàn):1尉希成編著.支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)M .北京:中國建筑工業(yè)出版社,1995.2龔曉南.深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)M .北京:中國建筑工業(yè)出版社,1998.3周連有.雙排鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)實(shí)例Z.天津市交通委員會(huì).4洪毓康主編.土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)M .北京:人民交通出版社,1989.(上接第66頁高抑制性的有機(jī)物則需長時(shí)間進(jìn)水,同時(shí)只要控制污染的積累量使污染物達(dá)到的最高濃度不超過抑制濃度,將有利于提高過程的反應(yīng)速度,由表6可見,進(jìn)水時(shí)間1h 時(shí)恰好既能提高反應(yīng)速度,又能控制污染的積累量,因此,推薦采用進(jìn)水時(shí)間為1h 。3結(jié)語(1強(qiáng)化填料SBR 工藝對(duì)處理高濃度制藥廢水較常規(guī)SBR 工藝不僅可以提高COD 去除率近20%,而且可以縮短反應(yīng)時(shí)間10h 左右。(2對(duì)于這種難降解且對(duì)微生物有抑制性的高濃度制藥廢水進(jìn)水方式宜采用非限制方式,進(jìn)水時(shí)間為1h 。(3強(qiáng)化填料SBR 工藝處理高濃度制藥廢水的最佳運(yùn)行工序?yàn)橐恢芷?8h ,其中反應(yīng)26h (含非限制曝