承臺(tái)鋼板樁圍堰的設(shè)計(jì)與施工

摘要本文詳細(xì)論述了珠江黃埔大橋39#主墩69m（寬）×19m（長(zhǎng)）×6m（厚）啞鈴型承臺(tái)施工用鋼板樁圍堰的設(shè)計(jì)分析及計(jì)算過(guò)程，鋼板樁的計(jì)算工況需要緊密結(jié)合其實(shí)際的施工工序。關(guān)鍵詞獨(dú)塔斜拉橋39#主墩承臺(tái)鋼板樁圍堰施工設(shè)計(jì)廣州市黃埔珠江大橋北汊主橋?yàn)閱嗡p索面鋼箱梁斜拉橋，跨徑布383m+197m+63m+62m（見(jiàn)圖1門(mén)型橋位處于珠江下游，河道略彎曲，河道分支復(fù)合頻繁，河面寬崗巖，主要由花崗巖變質(zhì)而成的混合巖形成，自上到下依次為全風(fēng)化混合巖、強(qiáng)風(fēng)化混合巖、弱風(fēng)化混合巖和微風(fēng)化混合巖。主塔39＃墩位于北汊河道邊緣，靠大濠洲島防洪大堤將鋼板樁進(jìn)入的全風(fēng)化混合巖簡(jiǎn)化為粉砂計(jì)算，因全風(fēng)化混合巖內(nèi)摩擦角和粘聚力均比粉砂大，因此計(jì)算結(jié)果偏安全的。根據(jù)基坑滲水情況采用封底和不封底兩種備選方案。承臺(tái)及系梁混凝土沿高度方向分兩高定為＋7m,底標(biāo)高定為－11.0m；單根鋼板樁長(zhǎng)18米，樁底嵌入全風(fēng)化混合巖4.0~6.0m；機(jī)為主，對(duì)砂層可用砂石泵抽吸等方法除土；在標(biāo)高+1.5m處安裝第二道內(nèi)支撐；繼續(xù)基坑開(kāi)挖至基底，直至完成；□、基底進(jìn)行基本整平、對(duì)砼樁周進(jìn)行清理；進(jìn)行封底砼或施工墊層的澆注，進(jìn)行承臺(tái)第一次砼施工；三、鋼板樁圍堰的設(shè)計(jì)計(jì)算：板樁在開(kāi)挖過(guò)程中和承臺(tái)施工中主要承受外圍主動(dòng)土壓力、靜水壓力和圍堰周?chē)┕ぼ?chē)輛引起的側(cè)壓力等荷載。土壓力根據(jù)各工況計(jì)算模式的不同分別采用相應(yīng)的公式予以計(jì)算。以下分各工況取一米板寬列出。尚未安裝，鋼板樁處于懸臂狀態(tài)。土壓力采用朗金土壓力公式計(jì)算，主動(dòng)土壓力基本計(jì)算公式為：砂性土：pa=；粘性土：pa=m2-2cm被動(dòng)土壓力基本計(jì)算公式為：A、破壞棱體的長(zhǎng)度l0=H(tanε+ctgα)其中：ε、α——為鋼板樁的傾角（0°)和土體滑動(dòng)面的傾角；eBly其中：l——汽車(chē)重車(chē)或平板掛車(chē)的前后軸軸距（履帶車(chē)為零a地長(zhǎng)度；H——擋土墻高度。算土壓力荷載見(jiàn)圖4。由于在開(kāi)挖過(guò)程中鋼板樁受主動(dòng)土壓力的作用，向基坑內(nèi)側(cè)傾斜，這時(shí)鋼板樁后土體達(dá)不到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)，土壓力圖形呈中間大、上下小的拋物線(xiàn)形狀分布，其變化在靜止土壓力與主動(dòng)土壓力之間，因此土壓力不能直接按庫(kù)侖或朗金理論計(jì)算。太沙基和潑克根據(jù)實(shí)測(cè)及模型試驗(yàn)結(jié)果，提出了作用在板樁墻上的土壓力分布經(jīng)驗(yàn)圖形（詳見(jiàn)土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)，洪毓康主編此經(jīng)驗(yàn)公式假定墻后土體為一種土的情況，而本承臺(tái)處的土體為分層不同性質(zhì)的土體，分布不均且復(fù)雜，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，仍然采用了朗金主動(dòng)土壓力公式計(jì)算。工況四：承臺(tái)第一次砼灌注完畢，在砼強(qiáng)度達(dá)到后，在已澆筑砼上設(shè)置轉(zhuǎn)換支撐，況二，土壓力計(jì)算同工況三，計(jì)算圖式見(jiàn)圖6。不排水開(kāi)挖與排水開(kāi)挖的計(jì)算過(guò)程類(lèi)似，只是需考慮靜水壓力的相互抵消作用，此處不再贅述。2、鋼板樁圍堰的計(jì)算：根據(jù)以上的荷載工況采用等值梁法或側(cè)向彈性地基反力法況下鋼板樁的內(nèi)力和內(nèi)支撐的反力，然后確定鋼板樁的型號(hào)。鋼板樁計(jì)算結(jié)果匯總表（選用拉森□型）6非軟性土，因此不需進(jìn)行此類(lèi)驗(yàn)算。對(duì)鋼板樁圍堰的內(nèi)支撐的計(jì)算，則按照平面桁架采用Sap2000建模，荷載為鋼板樁計(jì)算的支點(diǎn)處的反力，這里不再贅述。樁。鋼板樁插打應(yīng)采用導(dǎo)向裝置使鋼板樁保持垂直狀態(tài)。邊開(kāi)挖邊抽水。當(dāng)基坑開(kāi)挖至+3.5m時(shí)，先安裝第二道內(nèi)支撐圈梁及斜撐，然后在其上安裝第一道內(nèi)支撐圈梁及斜撐。第一道內(nèi)支撐安裝完成后，用木塊將圈梁與鋼板樁抄緊續(xù)開(kāi)挖基坑，第二道內(nèi)支撐隨著下降，下降過(guò)程中要采取措施保證內(nèi)支撐不偏斜。當(dāng)開(kāi)挖至+1.0m時(shí)，調(diào)整第二道內(nèi)支撐平面呈水平狀態(tài)，再用木塊將鋼板樁和內(nèi)支撐圈梁抄緊使其受力，將第二道內(nèi)支撐支撐于鋼管樁上，同時(shí)安裝兩道內(nèi)支撐間的聯(lián)結(jié)系，以保證內(nèi)支撐平面外的穩(wěn)定。筑的承臺(tái)和鋼板樁之間按設(shè)計(jì)要求安裝臨時(shí)內(nèi)支撐，完成后，拆除第二道內(nèi)支撐。繼續(xù)進(jìn)行第二次承臺(tái)砼的施工。板樁拔出。合的，施工方案決定了計(jì)算的工況。因此應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況和地下滲水情況確定合理的施工方案，選擇排水或不排水開(kāi)挖，是否灌注封底砼，對(duì)于多支撐鋼板樁是否需要轉(zhuǎn)換支撐等確定基坑開(kāi)挖和基礎(chǔ)的施工步驟。際施工需要基坑周?chē)亩演d，車(chē)輛荷載、水壓力等都要考慮到計(jì)算中去，此外根據(jù)地質(zhì)情況還要考慮水對(duì)基坑周?chē)馏w的浮力作用。對(duì)于砂土和液性指數(shù)大于1的粘性土（如淤泥）等透水層，采用水、土分算的原則計(jì)算；對(duì)于液性指數(shù)小于1的粘土、亞粘土等不透水層可以采用水、土合算的原則計(jì)算。鋼板樁在不同的狀態(tài)下，其周?chē)翂毫?yīng)該采用不同的計(jì)算方法，對(duì)于鋼板樁懸臂或單支撐狀態(tài)的土壓力可以采用朗金或庫(kù)侖土壓力理論進(jìn)行計(jì)算，但是對(duì)于多支撐的土每一個(gè)施工工況都對(duì)應(yīng)著不同的受力狀況。以本工程為例，此處基坑采用了排水開(kāi)挖分層支護(hù)，承臺(tái)施工分為兩次澆注砼，擬訂計(jì)算工況見(jiàn)上述。的形式，既要保證受力簡(jiǎn)單合理，又要使得基坑開(kāi)挖有足夠的操作空間。內(nèi)支撐的計(jì)算可以按照平面桁架或剛架的模式來(lái)建立計(jì)算模型，其荷載就是鋼板樁計(jì)算所得的支撐點(diǎn)反力。方案進(jìn)行基坑開(kāi)挖。從總的施工過(guò)程來(lái)看，鋼板樁圍堰及內(nèi)支撐是安全可靠的。施工中兩道內(nèi)支撐是在基坑開(kāi)挖至+3.0米的時(shí)候同時(shí)安裝的，第一道支撐與鋼板樁抄緊受力，第二道支撐在開(kāi)挖中靠自重整體下沉到位。由于實(shí)際的巖層埋深較淺，和設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)資料有差