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吴淞江特大桥围堰设计与施工方案

将其换算为当量亚砂土层厚:

h′=q/=30.6/25=1.224mγ:亚砂土取17KN/m3

Pa′=2×c×Kp1/2=2×5×tg(45°+20°/2)

新汶矿业集团总部办公楼室内装修施工组织设计=14.428KN/m

Pb=γ·h·Kp1/2

=17×(h1+h11′)·Kp+2cKp1/2

=17×(4.2+1.224)×tg2(45+20/2)+2×5×tg(45+20/2)=202.4KN/m

Ep=1/2γ·h2·Kp+2c·h·Kp1/2

=1/2×17×5.424×2.04+2×5×5.424×1.428

被动土压力作用点位置:

yc=h/3·(a+2b)/（a+b）

=5.4/3×｛202+2×14.428｝/(202+14)=1.92m

根据主动土压力及位置，被动土压力及位置、动水压力及位置，验算钢板桩的入土深度，选择钢板桩截面。

L=11.4+1.2=12.6m

根据计算的主动土压力与被动土压力，主动土压力及其作用位置，简化受力模式如下:

RA=（l1+l2）/（l1+l2+l3）×Ea+（l3+l2）/（l1+l2+l3）×E水

M=RAl3=22.79t·m

w=22.79t·m/140Mpa=1627.8cm3

查钢板桩规格、型号，可选用德国位森II型，t=15mmb=40mm槽型结构。

D、计算封底砼施工时，围堰的受力计算

根据变更后的地质情况和变更后的图纸，确定如右图标的情况。

封底砼结束后，抽水深3.2m时，即加焊第二道支撑时，围堰的受力分析：

水压力：与以上的动水压力相等。

土压力：外侧土对围堰产生的主动土压力：

当Z=4.5时，Pb=22.796t/m2

=4/17×0.916

内侧封底砼所受的压力：根据上述水压力与主动土压力：取1/2封底混凝土厚度做为支点。

R混凝土=(2.13+2.59+1.51)/7.75×E水2+2.13/7.75×E水1

=0.8038×1/2×22.796×2.155+0.609×1/2×3.2×0.2748×1/2×3.2×3.2=24.85t/m

δ=R/A=24.85t/1m2＜C20

对顶支撑处取矩，水产生的力矩与主动土压力产生的力矩

Mw+M主=E水1×2.13+E水2×（2.59+2.13）+Ea

×(1.51+2.59+2.13)

=1/2×3.2×3.2×2.13+1/2×3.2×3.8×4.72+1/2×0.116×0.13×6.23=10.91+28.7+0.05=39.66t/m

封底混凝土产生的力矩：

M砼=5.117×7.75=39.656t·m

由以上水压力、主动土压力计算可知，钢板桩受力如下情况：

钢板桩型号、规格选择：

按对B点取矩求支反力Ra

Ra=[E动水×1.33+E水1×3.46+E水2×6.05+Ea×7.57]/9.08=25.57t

Mmax=25.57×1.51+2.262×1.52=42.05tm

W=42.05tm/160Mpa

=2628cm3＜2962cm3

德国拉森V型满足要求。

水压力强度：P水=γ·h=1t/m3×7.75m=7.75t/m2

Pb=22.796t/m2

Ea=1/2×22.796×2.155=24.57t/m

荷载近似等量简化如图：

Pb=γ·h1=1×3.2=3.2t/m2

Pc水=γ·（h1+h2）=1×7.75=7.75t/m2

Pc2=22.796t/m2

q1=1/2Pb=1/2×3.2t/m2=1.6t/m2

=5.475+10.35=15.83t/m2

按两不等跨连续梁计算：

n=1.1875按1.2取值

Mbc=0.134×q2·l1

=0.134×15.83×3.82

钢板桩型号、规格的确定：

δ=Mb/ww=35.43/160=2214cm3

用拉森V型可以满足要求。

综合以上三种情况对钢板桩型号的计算，采用德国拉森V型才能满足要求。

VB左=K·q·l1=0.655×15.83×3.8=39.4t

VB右=K·q2·l2=0.729×1.6×3.2=3.73t

V=VB左+VB右=43.13t/m

因此第二层支撑每延米顶力要求Ra=43.13t/m

Rb正=20×43.13×=862.6t

短边：18mR′B正=18×43.13=776.34t

支撑按4.25m间距布设。

每根支撑力：N=4.25×43.13=183.3t

围堰四周用2H400b做为圈梁，中间用Φ80钢管，壁厚8mm焊成网状支撑结构，并将第一层与第二层通过20×20的方钢焊成整体空间结构，计算支撑稳定：

受压钢管按4.5m自由长度计，且安全系数取2.0，受压稳定验算：

长度系数按两端铰接μ=1

λ=μ·l/r=1×4.5/(1/4×d)=0.5

δ=N/(Aφ)=183.3t/0.017584m2=103.7Mpa＜140Mpa

根据上述计算结果，每根顶撑受压力为183.3t

说明每跨环梁受均布荷载作用力：q=N/1=43.13t/m2

Mmax=ql2/8=43.13/16/8=86.26t·m

δ=86.26t·m/(2886×2cm3)=149.4Mpa

τ=N/A=183.3t/(197.8×2cm2)=46.3Mpa

δ总＝（δ2+3τ2）1/2=169.56Mpa

封底砼结束后，抽堰内外的水、土压力差作用，验算封底砼所受作用力情况。

由于有封底砼，因此这时不考虑涌砂、管涌、基底隆起现象，只验算整体抗浮稳定和强度。

由于围堰内抽干水后，内外水压力差形成的力将对其产生向上浮力，将由围堰自重、支护自重、围堰与土的摩阻力及混凝土自重来平衡。

计算安全系数：K=PK总抗浮力/Pf浮力

Pf上浮力=V混凝土+V空

=18×20×1.5×7.0×18×20=3060t

PK总抗浮力=G混凝土+P摩阴力+P锚力

=2.5t/m3×18×20×1.5+λ·L·∑fi·hi+C·πD·L

=1350+0.4×76×(4.3×10+35×4.2)+0.67×3.14×1.2×1.4×28

=1350+5776+99=7225

摩阻力按4KN/m2计

代入上式K=PK/Pf=7225/3060=2.36＞1.05安全

b、封底混凝土强度验算

封底混凝土在水压作用下，可以视为简支单向板计算，封底层顶因下底面水压向上作用，产生弯曲拉应力。

取1.0m宽一条作为研究对象。根据液体压强理论，一定深度压强相同。

=513t/m2=5.31Mpa＞1.2Mpa

考虑由于桩的间距比较小，将封底砼分切成若干片，按简支的双向板计算：

lx/ly=1.0，λ0=1

M=0.0368λ0×qclx2

=0.0368×γ0×4.75×3.12

δ=M/W=1.6798t·m/(1×1.52/6)=0.4479Mpa＜1.2Mpa

为了保证业主项目的工期，我们将围堰施工与钻孔施工工序并行，到平台拆除前完成围堰的下打与第一道顶撑，平台拆除后【精品】雨季施工方案，清淤。

钢板桩施打前，测量组放样定位，控制围堰长、短边的钢板桩位置，定出围堰的角点及长、短边的是间点。每点处打两根钢板桩，两相邻点的钢板桩用槽钢焊接，做为打钢板桩的导向。

施打时先将钢板桩逐根施打到稳定深度，然后依次打到设计深度，并由上游分两头向下游合龙，注意检查桩身的垂直度。由于左右两幅基础承台错位近12m，桥梁中心处两承台相距不到3.0m(如图)，右幅围堰合拢于A点。

钢板桩打完后，及时支顶最上一层内支撑，内支撑的材料采用Φ80的钢管成425×425方格形式布置，然后再进行清淤。由于上下两幅基础承台标高不同，下游承台高出上游承台2.1m，而且上下两幅承台内侧间距只有1.065m，上下两幅围堰同时施工的难度很大。因为围堰稳定的前提外侧四周压平衡，若两承台同时施工，就会破坏围堰外侧压力平衡。因此施工时先施工一侧，考虑到围堰外侧的主动土压力很大，采用先施工下游标高低的承台，待承台砼结束施工时再抽排上游围堰内的水。

继续抽水直至堰内水抽完后客运专线接地电阻、连通性检测施工组织设计，进行承台施工。

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