圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南

1、圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南1前言橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)大多位于地表水位以下,有時(shí)水流較大，施工時(shí)都希望在無(wú)水或靜止水條件下進(jìn)行， 橋梁水中基礎(chǔ)最常用的施工方法是圍堰法?；A(chǔ)、墩臺(tái)修筑出水面后即可將其拆除，以免堵截水流 或航道，是一種施工用的臨時(shí)性結(jié)構(gòu)。由于各橋梁墩臺(tái)處的水文、地質(zhì)、氣象、航道等條件不同， 不可能有一種適合于所有橋梁基礎(chǔ)修建的圍堰結(jié)構(gòu)形式和施工方法。目前，橋梁基礎(chǔ)修建中采用的 防水圍堰大致有以下幾種：土石圍堰、鋼板樁圍堰、鎖口鋼管樁圍堰、有無(wú)底鋼套箱圍堰、雙壁鋼 圍堰等，以下作簡(jiǎn)要介紹。1.1圍堰工程的主要作用圍堰的主要作用是在河流中構(gòu)筑一個(gè)封閉的隔水區(qū)域保證施工在干地上進(jìn)行，有時(shí)起著支撐施 工平臺(tái)

2、和基坑坑壁的作用。1.2圍堰工程的類(lèi)型及適用條件圍堰類(lèi)型的選擇應(yīng)根據(jù)河道的水文、地形、地質(zhì)及地方材料、施工技術(shù)和裝備等因素，常見(jiàn)圍 堰類(lèi)型及適用條件見(jiàn)表1：表1常見(jiàn)圍堰類(lèi)型及適用條件見(jiàn)表分類(lèi)適用條件土 土圍堰水深小于2m，流速小于0.3m/s。河床透水性較小的土壤。坡面加固防護(hù)時(shí)，流速小于1.0m/S。石n 草土圍堰與上相同。流速小于1.0m/S。圍y 草（麻袋）圍堰水深小于3m，流速小于1.5m/S，河床透水性較小。堰木（竹）樁編條圍堰水深小于3m，流速小于2.0m/S，河床透水性較小，可以打小木樁。竹籬圍堰同上竹籠片石圍堰水深34m，流速較大，河床無(wú)法打樁。堆石圍堰石塊就地取材，流速小于3

3、.0m/S。河床堅(jiān)實(shí)，透水性較水。木木板圍堰水深2m，流速小于0.3m/S，河床透水性較小。質(zhì)木籠圍堰適用于深水，流速較大處。河床堅(jiān)實(shí)平坦，不能打樁，或有少量流水的河流。圍木套箱基礎(chǔ)埋設(shè)較淺，面積不大，流速小于2.0m/S。堰木板樁圍堰水深34m，坑底至水面5m左右，河床透水性較大，但可以打樁。鋼板（管）樁圍堰水深為4m以上，河床為硬土、卵石層或軟質(zhì)巖層。適用較深基坑，防水性能較好。鋼筋混凝土圍堰適用于河灘淺基開(kāi)挖不穩(wěn)定性土壤?；蛟诩扔芯€(xiàn)旁開(kāi)挖橋涵基坑，用以代替板樁，保護(hù)既有建筑物。雙壁鋼圍堰適用于水深在56m以上深水基礎(chǔ)2圍堰工程的一般技術(shù)要求（1）圍堰高度應(yīng)高出施工期間可能出現(xiàn)的最高水位（

4、包括浪高）0.50.7m，鉆孔樁基礎(chǔ)時(shí)，其圍 堰頂標(biāo)高應(yīng)結(jié)合護(hù)筒埋設(shè)情況，宜高出施工水位1.5m以上。（2）圍堰外形應(yīng)考慮河流斷面被壓縮后，流速增大引起水流對(duì)圍堰、河床的集中沖刷及影響通 航、導(dǎo)流等因素，并應(yīng)滿(mǎn)足堰身強(qiáng)度和穩(wěn)定的要求。（3）堰內(nèi)平面尺寸應(yīng)滿(mǎn)足基礎(chǔ)施工的需要。（4）圍堰要求防水嚴(yán)密，減少滲漏。2.1圍堰頂標(biāo)高的控制圍堰頂高應(yīng)高出施工期間可能出現(xiàn)的最高水位（包括浪高）0.50.7m,鉆孔樁基礎(chǔ)時(shí)，其圍堰 頂標(biāo)高應(yīng)結(jié)合護(hù)筒埋設(shè)情況，宜高出施工水位1.5m以上，用于防御地下水的圍堰宜高出水位或地面 0.2 0.4m2.1.1明挖基礎(chǔ)圍堰頂標(biāo)高的控制一次開(kāi)挖距基坑底面以上要預(yù)留2030c

5、m，待驗(yàn)槽前人工一次清除至標(biāo)高，以保證基坑頂面堅(jiān) 實(shí)。同時(shí)保證基底應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求的嵌巖。明挖基礎(chǔ)圍堰頂標(biāo)高控制在高出施工期間可能出現(xiàn)的最 高水位0.51m。2.1.2鉆孔樁基礎(chǔ)圍堰頂標(biāo)高的控制鉆孔樁基礎(chǔ)時(shí)，其圍堰頂標(biāo)高應(yīng)結(jié)合護(hù)筒埋設(shè)情況，宜高出施工水位1.5m以上。圍堰頂?shù)臉?biāo)高 偏差控制在30mm。2.2圍堰平面尺寸的控制圍堰的外形應(yīng)適應(yīng)水流排泄，大小不應(yīng)壓縮流水?dāng)嗝孢^(guò)多，以免壅水過(guò)高危害圍堰安全，以及 影響通航、導(dǎo)流等。圍堰內(nèi)形應(yīng)適應(yīng)基礎(chǔ)施工的要求，并留有適當(dāng)?shù)墓ぷ髅娣e。堰身斷面尺寸應(yīng)保 證有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使基坑開(kāi)挖后，圍堰不致發(fā)生破裂，滑動(dòng)或傾覆。2.2.1明挖基礎(chǔ)圍堰平面尺寸的控制

6、基坑下口開(kāi)挖的大小應(yīng)滿(mǎn)足基礎(chǔ)施工的要求，在基底平面尺寸應(yīng)適當(dāng)加寬50100cm，便于設(shè) 置集水井、排水溝和安裝模板。2.2.2鉆孔樁基礎(chǔ)圍堰平面尺寸的控制鉆孔樁基礎(chǔ)的鋼圍堰平面圖尺寸根據(jù)承臺(tái)的外形尺寸確定，可直接用鋼圍堰內(nèi)壁作承臺(tái)施工時(shí) 的模板，圍堰平面尺寸可設(shè)計(jì)比承臺(tái)各面尺寸大10cm。2.3圍堰防止?jié)B漏和沖刷的技術(shù)措施對(duì)圍堰外圍的邊坡和河床防沖刷一般是采取在圍堰迎水面拋投塊石，形成塊石防沖體平臺(tái)。當(dāng) 汛期水流沖刷防沖體迎水面時(shí)，可能在圍堰腳形成掏刷坑，防沖體上部塊石可自行塌滑覆蓋沖刷坑， 不致危及圍堰迎水坡面穩(wěn)定。圍堰防滲漏措施：一是控制封底混凝土與鋼圍堰內(nèi)壁之間粘結(jié)良好，一般是在結(jié)合段的

7、鋼圍堰內(nèi)壁設(shè)置剪力釘或 抗剪環(huán)板。二是河床土質(zhì)滲透系數(shù)小時(shí)，雜土體圍堰中加填粘土芯墻；三是圍堰本體無(wú)滲漏，但河床土質(zhì)滲透系數(shù)大，可以采用在圍堰上沿基坑四周鉆孔壓注水泥漿 的措施。3圍堰工程的結(jié)構(gòu)形式及簡(jiǎn)要施工方法3.1 土圍堰(填土圍堰、草土圍堰、草麻袋圍堰)3.1.1技術(shù)特性土圍堰適用于水深1.5m以?xún)?nèi)、水流流速0.5m / s以?xún)?nèi)，河床土質(zhì)滲水較小時(shí)。具體技術(shù)參數(shù) 如下表2：表2 土圍堰技術(shù)參數(shù)分類(lèi)填料頂寬(m)邊坡內(nèi)側(cè)外側(cè)填土圍堰粘土、砂粘土木1.51:12:31:21:3草土圍堰粘性土及草木1.51:12:31:21:3草、麻袋圍堰粘性土1 21:0.21:0.51:0.51:13.1

8、.2結(jié)構(gòu)形式土圍堰主要結(jié)構(gòu)形式如下:土圍堰結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1圖1土圍堰結(jié)構(gòu)示意圖圖2草、麻袋圍堰結(jié)構(gòu)示意圖草、麻袋圍堰結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖23.1.3施工方法填土圍堰施工方法：先清除堰底河床上的樹(shù)根、石塊等，自上游開(kāi)始填筑至下游合龍。處 于岸邊的的應(yīng)自岸邊開(kāi)始，填土?xí)r應(yīng)將土倒在已出水面的堰頭上再順坡送入水中。水面以上的填土 要分層夯實(shí)。草土圍堰施工方法：用麥秸、稻草或莖桿較長(zhǎng)的雜草夾填粘性土，以一層土(2030cm) 夾一層草，分層鋪填夯實(shí)。其他同填土圍堰。草、麻袋圍堰施工方法：用草袋(或麻袋)盛裝松散粘性土，裝填量為袋容量的/21/3, 袋口用細(xì)麻線(xiàn)或鐵絲縫合。用粘性土心墻時(shí)，也可用砂性土裝袋。施工時(shí)要求土袋平

9、放，上下左右 互相錯(cuò)縫堆碼整齊。流速較大處，外圍草袋可改用小卵石或粗砂，以免流失，必要時(shí)也可拋片石防 護(hù)或用竹簍或柳條筐裝盛砂石在堰外防護(hù)。3.2鋼板樁圍堰鋼板樁圍堰是一種比較傳統(tǒng)的深水基礎(chǔ)施工方法。鋼板樁是從國(guó)外引進(jìn)的一種制式產(chǎn)品，主要 為德國(guó)拉森式鋼板樁。鋼板樁可以打入土中或連到物件上，組成承載及防水結(jié)構(gòu)，工作結(jié)束后，拔 出或拆下重復(fù)使用。鋼板樁圍堰主要由鋼板樁和鋼圍囹組成，鋼板樁起防水、擋土及水下封底混凝 土模板的作用；鋼圍囹作為下沉導(dǎo)管柱的懸掛和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，同時(shí)用作鋼板樁的支撐，其頂層又作施 工平臺(tái)，它是一種臨時(shí)輔助結(jié)構(gòu)。3.2.1技術(shù)特性鋼板樁圍堰技術(shù)特性：（1）由于是組拼式結(jié)構(gòu)，整體

10、剛度較小，因此其抗水流及沖刷能力差，不宜于在流速較大的情 況下使用；（2）由于其本身強(qiáng)度、剛度局限，在承臺(tái)埋置較深時(shí)，需設(shè)置強(qiáng)而密的支撐，對(duì)后續(xù)的承臺(tái)及 墩身施工干擾很大，因此，不宜于在水位較高的情況下使用；（3）其三，因?yàn)橐貜?fù)使用，不宜灌注封底混凝土，因此，在既要滿(mǎn)足底部支撐力，又要滿(mǎn)足 較小滲流的情況下，對(duì)河床提出了較高的要求，因此，不宜在透水性強(qiáng)，承載力小的地層條件下使 用。3.2.2結(jié)構(gòu)形式（1）鋼板樁圍堰平面形式：有矩形、圓形、多邊形、圓端形。矩形及多邊形圍堰在轉(zhuǎn)角處使用 特制的同類(lèi)型角樁，圓形及圓端形圍堰，在板樁鎖口聯(lián)結(jié)時(shí)能轉(zhuǎn)一定的角度，使板樁聯(lián)結(jié)成圓形。（2）鋼板樁類(lèi)型規(guī)格按斷

11、面形狀分四類(lèi)：平型、槽形、Z形、工字鋼或槽鋼。（3）按鋼板樁鎖口分為三類(lèi)：陰陽(yáng)鎖口、環(huán)形鎖口、套形鎖口。3.2.3施工方法（1）鋼板樁運(yùn)到工地后，應(yīng)進(jìn)行檢查、分類(lèi)、編號(hào)及登記。鎖口檢查：用一塊長(zhǎng)1.52m符合類(lèi)型規(guī)格的鋼板樁作標(biāo)準(zhǔn)將所有同類(lèi)型的鋼板樁作鎖口通過(guò) 檢，凡鋼板樁有彎曲、破損、鎖口不合、長(zhǎng)度不夠的均應(yīng)進(jìn)行整修、接長(zhǎng)直至合格。（2）插打鋼板樁應(yīng)用固定的臨時(shí)導(dǎo)向架插打鋼板樁，在穩(wěn)定的條件下安置樁錘。一般宜插樁到全部合龍，然后 再分段、分次打到標(biāo)高。插樁順序，在無(wú)潮汐河流一般是從上游中間開(kāi)始分兩側(cè)對(duì)稱(chēng)插打至下游合 龍，在潮汐河流，有兩個(gè)流向的關(guān)系，為減少水流阻力，可采取從側(cè)面開(kāi)始，向上、下

12、游插打，在 另一側(cè)合龍。樁錘一般采用振動(dòng)樁錘。（3）堵漏鋼板樁插打到位后，可在其外側(cè)圍一圈彩條布，在布的下端綁扎鋼管沉入河床，并用砂袋壓住， 堰內(nèi)抽水時(shí)，外側(cè)水壓可將彩條布緊貼板樁，起到一定的防水作用；在板樁側(cè)鎖口不密的漏水處用 棉砂嵌塞，堵漏效果明顯。（4）吸泥、硬化基層在水抽干后，即可人工挖泥，或不抽水采用高壓水槍配合泥漿泵吸泥至設(shè)計(jì)標(biāo)高，之后回填片 石，澆注30cm的混凝土硬化基底，進(jìn)行承臺(tái)施工。見(jiàn)圖3板樁及內(nèi)支撐對(duì)構(gòu)示意圖。圖3板樁及內(nèi)支撐對(duì)構(gòu)示意圖。（5）拔樁施工完成后需要拔樁，在拔除鋼板樁前，應(yīng)先將圍堰內(nèi)的支撐，從上到下陸續(xù)拆除，并陸續(xù)灌 水使內(nèi)外水壓平穩(wěn)，使板樁擠壓力消失，并與部

13、分混凝土脫離（指有水下混凝土部分）拔樁設(shè)備可 用吊船、吊機(jī)、拔樁機(jī)、千斤頂?shù)取?.3鎖口鋼管樁圍堰鎖口鋼管樁（日本叫鋼管板樁）是以帶鎖口的鋼管樁代替鋼板樁，通過(guò)導(dǎo)向樁下沉到位，并可 視作將鋼圍堰“化整為零”，由各根鋼管樁來(lái)穿過(guò)片石等地下障礙物。鎖口鋼管樁的新技術(shù)廣泛應(yīng)用 在岸墻、護(hù)岸、防波堤、圍堰、擋土墻基礎(chǔ)等工程中。3.3.1技術(shù)特性（1）鋼管樁截面大，具有很強(qiáng)的抗彎能力，可大大簡(jiǎn)化圍堰的內(nèi)支撐體系，方便施工；（2）鋼管樁的剛度和穩(wěn)定性好，可采用強(qiáng)制下沉式，因此它更適用于有地下障礙物，密集孤石， 片石堆積的地方使用；（3）鎖口鋼管樁圍堰綜合了鋼板樁圍堰和雙壁鋼圍堰的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)；（4）施工速

14、度快。制作、加工、運(yùn)輸、吊插、下沉等方便靈活，工藝簡(jiǎn)單，所需設(shè)備少。（5）可根據(jù)需要，組裝成各種形式的圍堰。3.3.2結(jié)構(gòu)形式鋼管樁結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖4圖4鎖口鋼管結(jié)構(gòu)示意圖3.3.3施工方法（1）鎖口鋼管樁的插打及圍堰合龍1）在鉆孔灌注樁施工平臺(tái)周邊安裝導(dǎo)向框。設(shè)上、下兩層，控制樁的傾斜。2）為了控制鎖口縫隙，在導(dǎo)向框上分別標(biāo)出每根鋼管樁鎖口的中心位。3）在樁下插前于鎖口槽口下端先焊坡度1:6的擋板，阻止碎石和硬土進(jìn)入鎖口。4）插打從圍堰上游中部上游中部開(kāi)始，順次逐根向兩側(cè)插至角樁，再逐次從上游向下游插，最 后在下游中部合龍。5）整個(gè)鋼管樁圍堰合龍并插打到位后，將導(dǎo)向平臺(tái)拆除，在管管樁上焊牛腿，

15、按設(shè)計(jì)要求安裝 內(nèi)支撐。完成從單樁受力到形成整體圍堰的內(nèi)支撐體系轉(zhuǎn)換。（2）鋼管樁內(nèi)除土和圍堰內(nèi)除土主要除工具是吸泥機(jī)、抓泥土和高壓射水設(shè)施等。若有沉船部分的管樁內(nèi)采取沖擊和汲泥交替的方法進(jìn)行，圍堰內(nèi)開(kāi)挖：泥土用抓斗沖抓或射水 吸泥。沉船用沖擊鉆機(jī)和旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)破碎，船梆的大方木由潛水工人水下切割。孤石由潛水工水下作 業(yè)消除。片石因堆砌整齊，且用砂漿鉤縫，故在于挖時(shí)用鋼纖鑿開(kāi)或用撬棍撬松，人工清除。圍堰 內(nèi)吸泥應(yīng)注意采用邊吸邊補(bǔ)水的方法。（3）鎖口鋼管樁圍堰的排水與止水鎖口鋼管樁的止水是此種圍堰成功的關(guān)鍵，鋼管樁的止水主要依靠精密加工的鎖口來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 并在鎖口加設(shè)填料或壓漿，具體根據(jù)施工決定。（4

16、）灌注封底混凝，施工承臺(tái)、墩身（5）鋼管樁的拔除在用震動(dòng)打樁機(jī)震松鎖口的漿體后，用液壓千斤頂頂出。3.4有（無(wú)）底鋼套箱圍堰3.4.1技術(shù)特性有底鋼套箱又名鋼吊箱，是深水高樁承臺(tái)施工的臨時(shí)隔水結(jié)構(gòu)，其作用是通過(guò)套箱側(cè)板和底板 上的封底混凝土圍水，為高樁承臺(tái)施工提供無(wú)水的施工環(huán)境。同雙壁鋼圍堰比較，鋼套箱具有施工 工期短、水流阻力小、利于通航、不需沉入河床、施工難度小、材料用量少、經(jīng)濟(jì)合理等特點(diǎn)，因 而在大跨深水大型橋梁中得到廣泛的應(yīng)用。無(wú)底鋼套箱下沉施工干擾小，不受樁基影響。其結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單，封底混凝土直接與河床接觸， 套箱承受荷載小，壁板重復(fù)利用率高。較之雙壁鋼圍堰，鋼套箱具有施工工期短、水流

17、阻力小、利 于通航、施工難度小、材料用量少、經(jīng)濟(jì)合理等特點(diǎn)。但是，無(wú)底鋼套箱下沉定位難度大，套箱圍 堰需著床，對(duì)河床表面的地質(zhì)情況及大面平整要求較高。3.4.2結(jié)構(gòu)形式鋼套箱圍堰按形狀可分為矩形（圓端形），其中每種圍堰又有單壁、雙壁以及單雙壁組合式鋼圍 堰。單、雙壁的構(gòu)造主要是考慮鋼圍堰下沉的需要而設(shè)計(jì)，由于鋼圍堰重量輕，在需要人土較深的 情況下僅靠自重難以下沉，需灌注配重混凝土，因此必須設(shè)置雙壁結(jié)構(gòu)；如果下沉較淺，借自重可 以下沉，可設(shè)計(jì)為單壁結(jié)構(gòu)；如在滿(mǎn)足下沉需要的前提下，又要節(jié)省材料，可設(shè)計(jì)成單、雙壁組合 式結(jié)構(gòu)。鋼圍堰結(jié)構(gòu)形式的確定受多種因素的制約，如水文、地質(zhì)、起重設(shè)備等。平面形狀的

18、確定主要 受承臺(tái)平面尺寸的影響以及水深的影響。3.4.3施工方法（1）套箱的加工為運(yùn)輸方便，一般選擇船運(yùn)比較方便的工廠(chǎng)進(jìn)行加工。為減少墩位處拼裝工作量，一般根據(jù)現(xiàn) 場(chǎng)起吊能力分節(jié)在工廠(chǎng)加工。其加工順序?yàn)椋确謫卧谔ゾ呱霞庸こ尚?，然后在浮體上組拼。矩 形圍堰由于較輕，一般是分塊加工，一次拼裝成型。（2）套箱的浮運(yùn)圍堰的浮運(yùn)根據(jù)下沉的設(shè)備情況而定，如果采用大型浮吊下沉，可用平駁進(jìn)行浮運(yùn)；如果采用 組拼的龍門(mén)浮吊下沉，可直接用浮吊進(jìn)行浮運(yùn)。（3）套箱的下沉矩形套箱圍堰由于重量較輕，可一次拼裝到位，因此，精確定位后，可一次放置于河床上。而 雙壁或單、雙壁組合式圍堰由于體積大，需在水中邊下沉邊接高。其

19、作業(yè)步驟為：將第一節(jié)放入水 中定位，利用雙壁所產(chǎn)生的浮力自浮于水中，然后接高第二節(jié)，灌水或混凝土下沉，再繼續(xù)接高下 一節(jié)，直至圍堰全高。在圍堰上搭設(shè)吸泥平臺(tái)，布置吸泥機(jī)進(jìn)行下沉。圍堰設(shè)計(jì)時(shí)，雙壁間應(yīng)設(shè)隔 倉(cāng)，灌注時(shí)應(yīng)分倉(cāng)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，以防鋼圍堰的偏移。（4）封底混凝土的施工鋼圍堰沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，灌注封底混凝土之前，要求潛水員用高壓水槍進(jìn)行清理，整平河床面， 同時(shí)，為了保證封底混凝土與樁身、箱壁的良好結(jié)合，達(dá)到止水效果，潛水員應(yīng)用高壓水槍將樁身 和箱壁上附著的泥漿沖洗干凈。封底混凝土的施工采用垂直導(dǎo)管法。水下混凝土靠自身流動(dòng)性向四周攤開(kāi)。導(dǎo)管一般采用 300mm無(wú)縫管，頂部設(shè)漏斗，導(dǎo)管數(shù)量根據(jù)鋼圍堰內(nèi)

20、凈空面積確定。對(duì)于矩形鋼圍堰由于封底混 凝土數(shù)量巨大，可分成幾個(gè)倉(cāng)，分次灌注封底混凝土?；炷烈话阌砂渡习韬险净虼笮桶韬洗?yīng)， 泵送至澆注位置。3.5雙壁鋼圍堰3.5.1技術(shù)特性雙壁鋼圍堰即是鉆孔樁平臺(tái)的基礎(chǔ)，又是承臺(tái)施工的擋水結(jié)構(gòu)。因?yàn)橛袕?qiáng)度很高的雙壁鋼殼， 可承受更大的圍堰內(nèi)、外水頭差。雙壁鋼圍堰的上部均能重復(fù)使用，可充分發(fā)揮材料的利用率。3.5.2結(jié)構(gòu)形式雙壁鋼圍堰根據(jù)承臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式不同，外形也不同，一般有圓形、圓端形、矩形及其它形式。圓形圍堰：由于在水壓力作用下，只產(chǎn)生環(huán)向軸力，可不設(shè)內(nèi)支撐，因此能夠提供足夠的施工 空間，另外，由于其截面可以導(dǎo)流，因此抗水流能力強(qiáng)，它適用于流速較大的

21、深水河流的低樁承臺(tái) 的施工中。但是，由于承臺(tái)尺寸一般為矩形，因此，其封底的截面積較大，封底混凝土的量較大。 當(dāng)承臺(tái)的平面尺寸長(zhǎng)寬比小于1.5時(shí)，采用圓形圍堰更為合理，但水深大于15m的情況下，若采用 矩形圍堰，需加設(shè)多層內(nèi)支撐，施工空間難以保證，同時(shí)也大大增加了鋼材的用量，此時(shí)采用圓形 圍堰更為合理。3.5.3施工方法（1）雙壁鋼圍堰加工制作及運(yùn)輸雙壁鋼圍堰按設(shè)計(jì)在岸上加工，加工完成并經(jīng)試拼質(zhì)量檢驗(yàn)合格后，再進(jìn)行每節(jié)組裝焊接或纜 索吊至墩身拼裝現(xiàn)場(chǎng)。在圍堰鋼塊件加工場(chǎng)組裝工作平臺(tái)，桿件集中下料，在平臺(tái)上放大樣后焊接塊件骨架，安裝隔 艙板、焊接內(nèi)外壁板檢查節(jié)間、塊間接縫及隔倉(cāng)板是否滲水、漏水并及

22、時(shí)處理滲水部位，確保鋼圍 堰的水密性。組拼工序?yàn)椋和獗诎?、豎向加勁角鋼、水平桁架、水平撐、隔艙板、內(nèi)壁加勁角鋼、內(nèi)壁板、 脫胎模翻身、焊接成件。拼裝時(shí)要求：上下隔艙板對(duì)齊，各相鄰水平桁架弦板對(duì)齊，上、下豎向加勁角鋼允許不對(duì)準(zhǔn)， 但必須和水平桁架弦板焊牢。內(nèi)外壁鋼板拼縫不能對(duì)接焊時(shí)，允許采用搭接焊或貼板焊接，但必須 滿(mǎn)焊，并保證全焊水密結(jié)構(gòu)的可靠性。（2）鋼圍堰的組拼及下放水鋼圍堰根據(jù)起吊能力不同可在就近施工場(chǎng)所或在鉆孔平臺(tái)上組拼。若在就近拼裝成圍堰整體可 采用纜索或浮吊整體運(yùn)至墩位處入水就位。在墩位個(gè)作業(yè)平臺(tái)拼裝，應(yīng)先在作業(yè)平臺(tái)上放出鋼圍堰 底層的安裝線(xiàn)，做好組拼前的準(zhǔn)備工作，底節(jié)圍堰組拼完成

23、后下放入水步驟如下：（3）鋼圍堰的接高在首節(jié)鋼圍堰鎖定后，向其隔倉(cāng)內(nèi)灌注混凝土和向夾壁內(nèi)加抽水等措施以調(diào)平圍堰，并預(yù)留一 定的干舷高度，使其處于待拼次節(jié)圍堰的狀態(tài)。以后每一節(jié)段船運(yùn)到圍堰旁，由起吊設(shè)備起吊與首 節(jié)或上一節(jié)進(jìn)行焊接，每接高一節(jié)既均勻下沉，并予留相應(yīng)的干舷高度，以便接高下一節(jié)時(shí)施焊作 業(yè)。（4）鋼圍堰的下沉和著床穩(wěn)定雙壁鋼圍堰在水中是以在隔倉(cāng)內(nèi)灌水下沉。在切入覆蓋層時(shí)應(yīng)在刃角內(nèi)灌壁倉(cāng)砼，起到加重又 可增加刃腳強(qiáng)度作用。（5）鋼圍堰的豎向定位鋼圍堰下沉?xí)r的豎向定位是通過(guò)在作業(yè)平臺(tái)上設(shè)輔助措施實(shí)施。鋼圍堰著床是鋼圍堰施工中的 一道重要關(guān)鍵工序，鋼圍堰著床后的位置和傾斜率對(duì)鋼圍堰以后的下

24、沉，乃至鋼圍堰落到設(shè)計(jì)高程 時(shí)的質(zhì)量都有重要影響。一般應(yīng)選擇在平潮時(shí)，基本沒(méi)有多大流速的條件下著床。通過(guò)在鋼圍堰的 隔艙內(nèi)灌水以調(diào)平圍堰這樣可以反復(fù)幾次。當(dāng)圍堰接高下沉至刃尖距河床0.5米左右即停灌水下沉， 通過(guò)反復(fù)糾偏以實(shí)現(xiàn)圍堰的精確定位。然后均勻灌水，快速實(shí)現(xiàn)圍堰刃腳的著床，繼之以均勻吸泥 下沉使圍堰下沉到位。若圍堰著床后發(fā)現(xiàn)偏位較大，可排除隔艙內(nèi)的水使圍堰上浮再進(jìn)行第二次準(zhǔn)確著床，直到精度 符合設(shè)計(jì)要求。（6）圍堰內(nèi)清基鋼圍堰下沉確認(rèn)合格后，既可進(jìn)行清基工作。圍堰內(nèi)清基采用抓泥斗、或空氣吸泥機(jī)高壓射水 龍頭清除，清基到位后，則可進(jìn)行水下混凝土封底。（7）圍堰內(nèi)灌注水下封底混凝土采用泵送多

25、點(diǎn)用導(dǎo)管澆筑封底混凝土，因封底混凝土數(shù)量大，為提高混凝土流動(dòng)性和延長(zhǎng)混凝 土的初凝時(shí)間，混凝土中摻加適量的緩凝型減水劑(30小時(shí)緩凝時(shí)間)和粉煤灰。水下混凝土澆筑過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)：用測(cè)深錘每隔一段時(shí)間，測(cè)出混凝土表面標(biāo)高，將原始 資料記錄下來(lái)，隨時(shí)告訴現(xiàn)場(chǎng)值班技術(shù)員，用以指導(dǎo)各導(dǎo)管提升及下料，要求混凝土均勻上升，以 免造成混凝土面高低偏差過(guò)大，同時(shí)，也避免導(dǎo)管埋置過(guò)淺而使導(dǎo)管懸空，混凝土澆筑終結(jié)時(shí)，盡 量調(diào)平混凝土表面平整度。灌注水下混凝土?xí)r，準(zhǔn)備多套導(dǎo)管提升裝置，防止混凝土堵管。封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行圍堰抽水，邊抽水邊完成剩余支撐。在承臺(tái)底設(shè)計(jì)標(biāo)高以上 鋼護(hù)筒割除，將封底混凝土表面

26、找平。4常見(jiàn)圍堰施工方案比選深水橋梁墩臺(tái)的圍堰形式是多種多樣的，每種圍堰都有其各自的特點(diǎn)和適用條件，施工中應(yīng)根 據(jù)各自橋梁不同的水文、地質(zhì)、材料以及設(shè)備等條件，綜合考慮各種因素進(jìn)行比選。鋼板樁圍堰：鋼板樁插打和吊裝不需大型起吊和下沉設(shè)備。但由于其截面特性，限制了應(yīng)用。 鋼板樁圍堰內(nèi)支撐間距密集到1.52.0m。由于其截面是敞口，在孤石和片石地層中插打，下端極 易出卷邊或被撕裂，造成圍堰不能止水。雙壁鋼圍堰：它自70年代九江長(zhǎng)江大橋首次采用在鉆孔樁基礎(chǔ)施工后，由于其整體性。剛度和 強(qiáng)度大、圍堰內(nèi)無(wú)支撐、止水效果、抽水水頭、抗水流沖擊力和波浪襲擊都較其他圍堰優(yōu)越。所以 廣泛應(yīng)用于深水鉆孔灌注樁基礎(chǔ)

27、施工中。但它體積龐大，需大型起吊設(shè)備。在覆蓋層下沉亦需較多 設(shè)備，且下沉速度比樁要慢，若遇土層中障礙物，必須水中在刃腳下清除，勢(shì)必影響工期。雙壁鋼 殼在墩身出水后，承臺(tái)頂以上部分可切割回收或倒用，以下部分不能取出。鉆孔樁圍堰：它是在深水基礎(chǔ)施工中鋼板樁和鉆孔樁并舉的圍堰。它在復(fù)雜地層中做圍堰穿透 能力強(qiáng)，圍堰內(nèi)無(wú)支撐、止水效果好。但須先做鋼板樁圍堰，在板樁圍堰內(nèi)填土筑島，在島上板樁 內(nèi)緣做深基坑護(hù)壁鉆孔樁，樁頂設(shè)圈梁，再開(kāi)挖基坑等；工序多，設(shè)備多，時(shí)間長(zhǎng)，造價(jià)高。鎖口式鋼管樁圍堰由于綜合了鋼板樁圍堰和雙壁鋼圍堰的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，該項(xiàng)新技術(shù)廣泛應(yīng)用 在岸墻、護(hù)岸、防波堤、圍堰、擋土墻基礎(chǔ)等工程中，

28、鋼管樁能穿過(guò)水下地層中的障礙物、孤石和 片石。4.1結(jié)合工程項(xiàng)目的特點(diǎn)我公司近幾年圍堰施工廣泛用于橋梁深水基礎(chǔ)施工中：廣深準(zhǔn)高速鐵路石龍?zhí)卮髽?，橫跨東江南、北干流。24、25號(hào)墩位施工處水深約68m， 流速2m/s，且受潮汐影響，水位落差2m。河床面以下地質(zhì)情況為57m的細(xì)砂層，以下為2m左右 的中粗砂，下為泥質(zhì)砂巖承臺(tái)底面位于河床面以上11.8m。經(jīng)過(guò)方案比選選用單壁無(wú)底鋼套箱圍 堰施工水中基礎(chǔ)。由于該墩位處無(wú)水上施工設(shè)備，選用鋼管樁棧橋和作業(yè)平臺(tái)，施工期不受漲落潮 影響。套箱圍堰分塊吊裝施工，從而避免使用大型運(yùn)輸車(chē)和吊車(chē)。圍堰全高6.5m，分兩節(jié)(4.5m+4m) 平面尺寸為12.05X7

29、.85m。下放靠在吊箱周邊布置10個(gè)5t的鏈條滑車(chē)，將套箱放入水中就位。套 箱封底成功后采用邊抽水邊加內(nèi)支撐。湘黔線(xiàn)渠江大橋、高橋2號(hào)墩為低樁承臺(tái)，庫(kù)區(qū)內(nèi)水深流速小，淺覆蓋層。南昆線(xiàn)左江大 橋等均在方案比選選定為纜索吊裝雙壁鋼圍堰深水基礎(chǔ)施工，浮箱施工作業(yè)平臺(tái)。渝懷鐵路溪門(mén)口大橋選用單壁鋼吊箱圍堰基礎(chǔ)施工，纜索吊裝，萬(wàn)能桿件鉆機(jī)作業(yè)平臺(tái)。 浮箱作業(yè)平臺(tái)。瀘納鐵路沱江大橋6號(hào)墩由于承臺(tái)位置的特殊性，不可能采用全封底，同時(shí)由于河床高低 差達(dá)2m，在方案比選中選定為雙壁鋼圍堰高低刃腳環(huán)形封底技術(shù)，纜索吊裝、導(dǎo)向船浮式作業(yè)平臺(tái)。廣珠城際軌道西江大橋主橋73、74#墩水深31.1227.42m，高樁承臺(tái)

30、，承臺(tái)尺寸22.6X 16.6方形。施工水位+4.164m，承臺(tái)底標(biāo)高-10.064m，經(jīng)過(guò)多次方案比選，最后選定為雙壁鋼吊箱 圍堰(即有底鋼套箱)，鋼管樁固定式作業(yè)平臺(tái)基礎(chǔ)施工方案。吊箱分塊在工廠(chǎng)加工，駁殼船運(yùn)至平 臺(tái)，墩位現(xiàn)場(chǎng)拼裝，分節(jié)整體用千斤頂下放再臨時(shí)固結(jié)后拼裝第二節(jié)，至整體拼裝完成。4.2結(jié)合本單位施工技術(shù)特點(diǎn)由于本單位纜索設(shè)備成套，吊裝施工經(jīng)驗(yàn)較為豐富，因此在深水基礎(chǔ)施工的吊裝中若地形條件 許可，將優(yōu)先選用纜索整體吊裝。同時(shí)在圍堰的施工中雙壁鋼圍堰施工經(jīng)驗(yàn)較其它圍堰經(jīng)驗(yàn)成熟。但近幾年來(lái)鋼板樁圍堰由于施 工快捷、經(jīng)濟(jì)已得到了大量使用，如廣州鳧洲大橋、太澳容南特大橋、廣珠西江大橋40

31、#墩。下一 步將在公司基礎(chǔ)施工中重點(diǎn)推廣。圍堰工程設(shè)計(jì)5.1概述圍堰工程設(shè)計(jì)一般應(yīng)結(jié)合工程所處的水文、地質(zhì)情況，對(duì)圍堰本體的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、抗浮能力 等進(jìn)行必要的驗(yàn)算，滿(mǎn)足相應(yīng)規(guī)范和規(guī)定的要求，并應(yīng)有一定的安全儲(chǔ)備。5.2 土圍堰設(shè)計(jì)5.2.1 土圍堰設(shè)計(jì)原則及標(biāo)準(zhǔn)圍堰要求安全可靠、能滿(mǎn)足穩(wěn)定、抗?jié)B及抗沖要求；結(jié)構(gòu)要求簡(jiǎn)單，施工方便，宜于拆除并能 充分利用當(dāng)?shù)夭牧霞伴_(kāi)挖料碴，同時(shí)能滿(mǎn)足工期要求。圖5抗滑穩(wěn)定計(jì)算5.2.3主要檢算項(xiàng)目及方法圍堰土體強(qiáng)度、穩(wěn)定性驗(yàn)算土體抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算見(jiàn)圖5：1 -水壓力：p = - H2y滲透壓力：P= 2 H00水抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：K0 = f (GP P)式中f

32、 一壩體與河床摩擦系數(shù)，取0.4；G0一壩體重量KK 0一般可取1.151.30局部沖刷驗(yàn)算基坑滲水量計(jì)算當(dāng)基坑底為一般碎石土、砂類(lèi)土，并處于干河床時(shí)，其總涌水量Q (m3/d)可按下式計(jì)算:K滲透系數(shù)(m/d)八1.366KH 2Q =lg(R + r0) - lg r0H穩(wěn)定水位至基坑底的深度(m)，當(dāng)基底以下為深厚透水層時(shí)，H值可酌加34m，以保安全。R影響半徑(m)當(dāng)為不均勻的粗粒、中粒和細(xì)粒砂，K = 56m / d R = 80150 m ；當(dāng)為碎石、卵石類(lèi)地層，混有大量細(xì)顆粒，K = 2060m / d R =100 - 200m ；當(dāng)為碎石、卵石類(lèi)地層，無(wú)細(xì)顆?；祀s，均勻的粗砂

33、和中砂，K = 2060m / dR = 150 250m。L + Br0 引用基坑半徑(m)矩形：r 0=侃一-形狀不規(guī)則時(shí)：r 0= FL、B、F一分別為基坑的長(zhǎng)、寬(m)和面積(m2)u 一系數(shù)，當(dāng)-=0.10.2 u = 1.0 ； - = 0.3 u = 1.12 ； - = 0.4 u = 1.16 ；LLL-=0.6-1 u = 1.18L基坑底涌砂、基坑底板隆起驗(yàn)算基坑底涌砂驗(yàn)算基坑底板隆起驗(yàn)算如基坑為一厚度不大的不透水層，其下層是承壓水層，則應(yīng)考慮坑底是否會(huì)被承壓水頂壞的圖6基坑底板隆起驗(yàn)算危險(xiǎn)，其安全條件可用公式驗(yàn)算見(jiàn)圖6：y y (h +1)式中：y 坑底不透水的容重。y

34、卬一水的容重5.3鋼板樁圍堰、鎖口鋼管樁圍堰設(shè)計(jì)(1)鋼管樁圍堰總的設(shè)計(jì)原則：計(jì)算圍堰內(nèi)挖土和抽水時(shí)鋼管樁和支撐的是否安全;確定圍堰內(nèi)封底混凝土的強(qiáng)度和厚度以確定鎖口的形式，使其能注漿止水。確保鎖口在復(fù) 雜受力狀態(tài)下不被破壞；圍堰在水流、風(fēng)力、波浪作用下抗傾覆性檢算。(2)鋼板樁圍堰總的設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)板樁圍堰需要求算板樁的橫斷面、最小入土深度、支撐間距及尺寸等。板樁受力除土壓、水 壓等外力外，還與支撐有關(guān)。5.3.1水文地質(zhì)技術(shù)參數(shù)的選擇鋼板樁圍堰整體剛度大防水性能好，適用于在粘性土層深水河床基礎(chǔ)施工。鋼管樁適用于水深020m，流速03m/s，適用于各種復(fù)雜地質(zhì)、地層，特別是有障礙物的地層。5

35、.3.2樁體、圍囹、內(nèi)外導(dǎo)環(huán)、支撐系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)的選擇鎖口管的尺寸通常采用中165.2mm，壁厚11mm。在實(shí)際施工中可根據(jù)需要自行選用管樁，設(shè)計(jì)鎖口，以適用施工需要。鎖口鋼管樁主要尺寸截面見(jiàn)下表3：表3鎖口鋼管樁主要尺寸截面外徑mm厚度mm截面積cm2單位重量Kg/m參考值截面慣性矩cm4截面模量cm3截面回轉(zhuǎn)半徑cm外表面積m2/m80012297. 1233230X103576X1027.92.5114345. 7271267X103667X1027.82.5116394. 1309302X103757X1027.72.5190012334.8263330X103733X1031.42.8

36、314389.7306382X103849X1031.32.8316444.3349434X103964X1031.32.8319525.9413510X103113X10231.22.83100012372.5292454X103909X1034.93.1414433.7340527X103105X10234.93.1416494.6388598X103119X10234.83.1419585.6460704X103140X10234.732322606X103110X10238.53.4614477.6375704X103128X10238.43.4616544.

37、9428800X103145X10238.33.4619645.3506942X103171X10238.23.46120014521.6409917X103152X10241.93.7716595.1467104X104173X10241.93.7719704.9553122X104204X10241.83.7722814.2639141X104135X10241.73.77（2）鋼板樁都是按支承在各層導(dǎo)環(huán)上的連續(xù)梁計(jì)算，其下端則按鋼板樁打入土中的深度或封底 混凝土的情況分別視作鉸或固端，最常用的方法是力矩分配法。鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)時(shí)，平面尺寸多按上部結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)的尺寸擬定，以不妨礙施工和安裝模

38、板為 原則，但至少應(yīng)大于基礎(chǔ)輪廓尺寸1.5m，另外還需考慮抽水設(shè)備和其匯水井安裝所需之尺寸；立面 尺寸主要考慮施工階段的最高水位、抽水最高水位、洪峰最高水位等計(jì)算。（3）支撐系統(tǒng)選擇；支撐間距布置原則是：當(dāng)板樁強(qiáng)度已定，可按支撐之間最大彎矩值相等的 原則進(jìn)行布置；當(dāng)把支撐作為常備構(gòu)件使用時(shí)，可按支撐各層的斷面都相等時(shí)可把各層支撐設(shè)計(jì)成 相等。當(dāng)計(jì)算得導(dǎo)環(huán)支點(diǎn)反力R.后，支撐可按在軸向力R.作用下的壓桿設(shè)計(jì)。（4）內(nèi)、外導(dǎo)環(huán)：鋼板樁圍堰內(nèi)導(dǎo)環(huán)可用方木或型鋼制作其作用是插打鋼板樁時(shí)起導(dǎo)向作用， 頂層導(dǎo)框可兼作施工平臺(tái)；最主要作用是作為鋼板樁圍堰的內(nèi)部立體支撐，直接承受鋼板樁傳來(lái)的 水、土壓力，因此

39、斷面尺寸應(yīng)能滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)內(nèi)力設(shè)計(jì)要求。外導(dǎo)環(huán)則只起導(dǎo)向作用。內(nèi)導(dǎo)環(huán)可視作一支承在支撐上的連續(xù)梁或框架，簡(jiǎn)化成鉸支在支撐上的簡(jiǎn)支梁用設(shè)計(jì)也是安全 的。通常圓形導(dǎo)環(huán)設(shè)計(jì)很強(qiáng)可考慮支撐。鋼管樁圍堰設(shè)計(jì)時(shí)，因鋼管樁鋼度大，為了考慮圍堰的經(jīng)濟(jì)性，一般應(yīng)按淺埋樁圍堰設(shè)計(jì)，可近似按剛性基礎(chǔ)計(jì)算，由此確定鋼管樁的最佳入土深度。5.3.3主要檢算項(xiàng)目及方法樁身入土深度確定、強(qiáng)度及穩(wěn)定性驗(yàn)算樁身入土計(jì)算分以下幾種情況:懸壁式板樁計(jì)算懸壁式板樁指頂端不設(shè)支撐，完全依靠打入足夠的入土深度保證其穩(wěn)定性，見(jiàn)圖7。試算確定埋入深度t先假定埋入深度t然后將凈主動(dòng)土壓力acd和凈被動(dòng)土壓力def對(duì)e點(diǎn) 取力矩，要求由def產(chǎn)生的抵

40、抗力矩大于由acd所產(chǎn)生的傾覆力 矩的2倍，即防傾覆的安全系數(shù)不小于2。將通過(guò)試算求得的t1 增加15%，即得樁身的入土深度，確保樁的穩(wěn)定。求出樁身剪力為零點(diǎn)，再求出該點(diǎn)的彎矩為最大彎矩，根據(jù)彎 矩選擇板樁的截面和型號(hào)。單錨淺埋板樁計(jì)算圖7懸壁式板樁計(jì)算簡(jiǎn)圖(b)疊加后的土壓力分布圖(C)彎矩圖(a) 土壓力分布圖(d)板樁變形圖計(jì)算模式按上端簡(jiǎn)支，下端為自由支承模式，這種板樁相當(dāng) 于單跨簡(jiǎn)支梁，作用在樁后為主動(dòng)土壓力，作用在樁前為被動(dòng)土 壓力，見(jiàn)圖8。圖8單錨淺埋板樁計(jì)算圖最小入土深度t：式中Ep 一被動(dòng)土壓力Ea 主動(dòng)土壓力A點(diǎn)的支撐力為:(3E - 2Ea)H2(E -E )E = -

41、y 12 K p 2 pE = 2y (H +1)2 KKp 一被動(dòng)土壓力系數(shù)K a 主動(dòng)土壓力系數(shù)，=tg 2(45。+ ?)K= tg 2(45 o-?2)Ra= Ea - Ep求出該點(diǎn)最大彎矩來(lái)選用根據(jù)求得之入土深度t的支撐力R，并依此可求得剪力為零的點(diǎn)板樁截面。被動(dòng)土壓力（三角形BCD） 一般只取其一部分，即安全系數(shù)取2。3）單錨深埋板樁計(jì)算計(jì)算模式簡(jiǎn)化為上端簡(jiǎn)支，下端為固定支承，其計(jì)算常用等值梁法，見(jiàn)圖9。（a）等值梁法（b）板樁上土壓力分布圖（C）板樁彎矩圖（d）板樁變形圖圖9用等值梁法計(jì)算單錨埋板樁簡(jiǎn)圖等值梁法計(jì)算板樁，為簡(jiǎn)化計(jì)算，常用土壓力等于零的位置來(lái)代替正負(fù)彎矩轉(zhuǎn)折點(diǎn)的位置

42、，其 計(jì)算方法如下：最小入土深度將t = y + xPx = ：6P。Y （K - K - K ） （K - K - K ）板樁實(shí)際埋深t: t = (1.11.2)t式中：P 一挖土面處板樁墻后的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度值。 bP 一支反力0K一被動(dòng)土壓力修正系數(shù)見(jiàn)表4表4被動(dòng)土壓力修正系數(shù)土的內(nèi)摩擦角中40353025201510K2.32.001.801.701.601.401.20K，0.350.400.470.550.640.751.00按簡(jiǎn)支梁計(jì)算等值梁的最大彎矩M響和兩個(gè)支反點(diǎn)（R和p）4）多支撐等彎矩布置式板樁計(jì)算根據(jù)施工條件，選定一種類(lèi)型的板樁，查得截面模量W,計(jì)算出懸壁部分的最大允許

43、跨度h,見(jiàn)圖10：a6fW式中：f 一板樁的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)Y 一板樁墻后的土的重度K a 主動(dòng)土壓力系數(shù)再計(jì)算下部各層支撐的跨度，即支撐的間距。把板樁視作一個(gè)承受三角形荷載的連續(xù)梁，各支點(diǎn)近似的假定為不動(dòng)，圖10多支撐的等彎矩布置As =0.61*=0.51 A即把每跨都視作兩端固定，可按一般力學(xué)計(jì)算算出各支點(diǎn)最大彎矩都等于懸壁端彎矩時(shí)的跨度，確定支撐層數(shù)，復(fù)核板樁截面。5）多跨支撐等反力布置板樁計(jì)算這種布置是使各層橫梁和支撐所受的力都相等，計(jì)算支撐間距時(shí)，把板樁視作承受三角荷載的 連續(xù)梁，除頂部壓力為0.15P，其它支撐承受反力均為p，見(jiàn)圖11。其值計(jì)算見(jiàn)下式：P =Kah22( n - 0.

44、85)通常按第一跨的最大彎矩進(jìn)行 板樁截面的選擇。實(shí)際施工中則將板樁視作承受 三角形荷載的連續(xù)梁，用力矩分配 法計(jì)算板樁的彎矩和反力，用來(lái)驗(yàn) 算板樁截面和選擇支撐規(guī)格。6）多層支撐板樁入土深度計(jì) 算入土深度有兩種計(jì)算方式法盾恩計(jì)算法先繪出板樁上土壓力分布圖經(jīng) 簡(jiǎn)化后土壓力公布如圖：假定作用在板樁FB段上的荷0.15 P圖11多支撐的等反力布置圖載FGN B，一半傳至F點(diǎn)上，另一半由坑底土壓力MBR承受，得：2 y K H (L5 + x) = 2 y (K - K ) x 2(Kp - Ka)x2 - KHx - K HL5 = 0 ,解之即得入土深度 x。等值梁法計(jì)算5其計(jì)算步驟及方法同單錨

45、板樁。圍囹、內(nèi)外導(dǎo)框、支撐系統(tǒng)驗(yàn)算板樁圍囹驗(yàn)算可根據(jù)公路橋涵上冊(cè)(四)板樁圍堰計(jì)算進(jìn)行。內(nèi)、外導(dǎo)框當(dāng)導(dǎo)梁做成框架形式時(shí)，導(dǎo)梁除承受板樁傳來(lái)的均布荷載外，并承受軸向力，此時(shí)導(dǎo)梁的最 大彎矩：M = M + NY式中：麟一均布荷載作用下的最大彎矩。N 一軸向力Y均布荷載與軸向力共同作用下產(chǎn)生的撓度一般情況下可取M max = M當(dāng)為圓導(dǎo)框是軸向力N：N = pR式中：N 一軸向力p 一板樁墻單位長(zhǎng)度(每米)上的水平壓力；R一圍堰的半徑，由圓心算至鋼板樁鎖口軸線(xiàn)圓導(dǎo)框支撐系統(tǒng)局部沖刷驗(yàn)算基坑滲水量計(jì)算圖12基坑涌沙計(jì)算簡(jiǎn)圖基坑底涌砂、基坑底板驗(yàn)算1)基坑底涌砂驗(yàn)算當(dāng)坑底土為粉砂、細(xì)砂等，在基坑內(nèi)抽水

46、時(shí)，可能引起涌砂的 危險(xiǎn)，因此要避免產(chǎn)生涌砂現(xiàn)象出現(xiàn)，則要求(基坑涌砂計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn) 圖 12)：y K j 或 K = 1- 1.5j式中：K 一抗涌沙的安全系數(shù)，一般取1.52.0y -土的浮容重，y=yywy 土的容重yw地下水的容重j一最大滲流力（動(dòng)水壓力）i 水頭梯度，i=h/（h +2t）；h地下水至坑底的距離2）基坑底板隆起驗(yàn)算圖13剛度較小淺樁基坑隆起計(jì)算圖開(kāi)挖基坑時(shí)，在坑壁土體自重及外荷載作用下，坑底軟 土可能受擠壓坑底發(fā)生隆起現(xiàn)象，則抗隆起安全系數(shù)見(jiàn)下式 （剛度較小淺樁基坑隆起計(jì)算見(jiàn)圖13）：K =（兀 + 2a ）t /（y h+q）式中： K 一安全系數(shù)，K 1.25.4有

47、底鋼套箱圍堰設(shè)計(jì)本章節(jié)主要介紹有底方形鋼套箱圍堰。該種套箱圍堰一般 由底板、壁板、內(nèi)支撐、懸吊及定位系統(tǒng)組成。5.4.1水文地質(zhì)技術(shù)參數(shù)的選擇當(dāng)承臺(tái)底面距河床面較高，或承臺(tái)以下為較厚的軟弱土層、且水深流急時(shí)，目前多采用有底鋼 套箱作為防水措施來(lái)進(jìn)行深水基礎(chǔ)施工。5.4.2鋼套箱壁板及加勁肋、底板、支撐系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)的選擇鋼套箱壁板結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)按最不利受力狀態(tài)計(jì)算選取，壁板計(jì)算荷載為靜水壓力和動(dòng)水壓力及 風(fēng)力。沿圍堰高度將側(cè)板取出單位水平環(huán)體進(jìn)行受力分析，壁板可以看作是由加勁肋支撐的多跨連 續(xù)梁。一般壁板選取56mm厚。根據(jù)壁板的計(jì)算，可確定豎向加勁肋間距。底板主要承受恒載灌注封底砼重量，底板由底

48、板、底板吊梁、底板加勁肋構(gòu)成，底板一般為10mm 鋼板，吊梁和加勁肋根據(jù)計(jì)算布設(shè)。內(nèi)支撐系統(tǒng)計(jì)算與圍堰壁板計(jì)算相關(guān)，所以在側(cè)板驗(yàn)算的同時(shí)完成內(nèi)支撐的計(jì)算。5.4.3錨碇系統(tǒng)的選擇由于有底鋼套箱是在鉆孔灌注樁完成后的后續(xù)工序、只是承臺(tái)施工的擋水結(jié)構(gòu)、它的定位、導(dǎo) 向和施工期的穩(wěn)定都依托于已成群樁。在套箱下沉就位時(shí)的導(dǎo)向、定位依靠圍堰自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 只在水流較急的施工水域下沉?xí)r設(shè)置糾偏纜，但僅用于少量的調(diào)整。5.4.4封底混凝土選擇封底砼的選擇條件為吊箱抽水后在高潮位時(shí)的抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算。5.4.5主要檢算項(xiàng)目及方法單壁鋼吊箱結(jié)構(gòu)構(gòu)造尺寸擬定后，根據(jù)施工時(shí)段分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算。下面主要介紹計(jì)算思

49、 路：計(jì)算內(nèi)容為：吊箱拼裝（包括滑移入水、浮運(yùn)）下沉計(jì)算；吊箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算；封底混凝土施 工階段計(jì)算；抽水后吊箱抗浮計(jì)算（1）鋼套箱壁板及加勁肋、底板、支撐及懸吊系統(tǒng)驗(yàn)算1）鋼套箱壁板及加勁肋驗(yàn)算壁板承受水平荷載。其最不利工況為抽水施工承段，取此工況受力荷載組合進(jìn)行壁板計(jì)算。其所受荷載組合為：風(fēng)力+靜水壓力+動(dòng)水壓力+波浪力荷載壁板計(jì)算時(shí)可看作由加勁肋角鋼支撐的多跨連續(xù)梁，荷載為均布水壓力q,按塑性結(jié)構(gòu)分析，則計(jì)算彎矩取M = -1 ql 2。選定鋼板厚度，按公式即可確定豎向加勁肋間距。壁板水平大肋的間距16布置用以確定加勁肋規(guī)格。2）底板主要承受灌注封底混凝土恒載和吊箱靜載，最不利受力工況為

50、封底混凝土灌注階段。底板荷載：P =混凝土荷載+底板荷載=H + G浮式中：Y浮一混凝土浮容重H-混凝土灌注高度G一單位面積底板重量底板結(jié)構(gòu)布置為格構(gòu)形式，底板根據(jù)格構(gòu)布置，可按雙向板兩端簡(jiǎn)支，兩端固定計(jì)算。底板梁計(jì)算按底板吊桿的設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)算。3）支撐及懸吊系統(tǒng)計(jì)算內(nèi)支撐系統(tǒng)與套箱側(cè)板計(jì)算相關(guān)，計(jì)算思路為作用在兩水平橫肋之間的力按簡(jiǎn)支計(jì)算，得出支座反力即為兩層之間的力作用在豎向大肋的力。根據(jù)擬定的內(nèi)支撐的布置進(jìn)行驗(yàn)算。懸吊系統(tǒng)以承受豎向荷載為主，分兩種工況進(jìn)行驗(yàn)算。起吊下放是懸吊系統(tǒng)構(gòu)件計(jì)算，計(jì)算方法同常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算。承擔(dān)灌注的封底混凝土重量。利用有限元分析各吊桿的受力，確定吊桿規(guī)格。（2）封

51、底混凝土驗(yàn)算1）封底砼強(qiáng)度計(jì)算：荷載取值：q =水-y混% + p式中：y水一水的容重h一計(jì)算水深y混一混凝土的容重 h2 一封底混凝土容重P一考慮波浪力作用將封底砼按連續(xù)梁模式用有限元分析方法計(jì)算封底混凝土拉、剪應(yīng)力符合要求。拉應(yīng)力驗(yàn)算：M = f W M計(jì)式中：M 一封底混凝土容許彎矩f 一封底混凝土容許拉應(yīng)力M 一封底混凝土計(jì)算彎矩Q剪應(yīng)力驗(yàn)算：匚=KA式中：Q 一封底混凝土剪力A一封底混凝土剪切面積t 一容許剪應(yīng)力2）吊箱在最低水位條件下沿樁身下滑的檢算K= F / G式中：G一鋼套箱自重、內(nèi)支撐自重、封底混凝土重、承臺(tái)自重F一鋼吊箱所受浮力（浮力計(jì)算扣出鋼護(hù)筒排開(kāi)水的體積產(chǎn)生的浮力）

52、、封底混凝土握裹力（握裹系數(shù)取10 m2）K 一安全系數(shù)，取1.11.2（3）鋼套箱抗浮計(jì)算計(jì)算抗浮穩(wěn)定性應(yīng)考慮在最高水位條件下的浮力式中：G 一鋼套箱自重、內(nèi)支撐自重、封底混凝土重、封底混凝土握裹力（握裹系數(shù)取10t/m2）F一鋼吊箱所受浮力（浮力計(jì)算扣出鋼護(hù)筒排開(kāi)水的體積產(chǎn)生的浮力）K 一安全系數(shù)，取1.11.2（4）錨碇系統(tǒng)驗(yàn)算5.5無(wú)底鋼套箱圍堰設(shè)計(jì)無(wú)底鋼套箱圍堰設(shè)計(jì)與有底鋼套箱區(qū)別是無(wú)底鋼套箱底部直接落在河床上。無(wú)底鋼套箱主要結(jié) 構(gòu)由壁板、外圈梁、內(nèi)支撐、導(dǎo)向架組成。無(wú)底鋼套箱施工工藝流程圖：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一進(jìn)料一套箱加工試拼一檢查套箱加工質(zhì)量一準(zhǔn)備起吊設(shè)備一套箱吊裝就位一套箱下 沉就位一

53、潛水員入水碼袋堵漏一灌注封底混凝土一抽水查堵漏一清理樁頭鑿平封底混凝土至設(shè)計(jì)標(biāo) 高一作灌注承臺(tái)混凝土前的準(zhǔn)備工作。5.5.1水文地質(zhì)技術(shù)參數(shù)的選擇5.5.2鋼套箱壁板及加勁肋、支撐系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)的選擇廣深準(zhǔn)高速鐵路石龍?zhí)卮髽虿捎脝伪跓o(wú)底鋼套箱。設(shè)計(jì)時(shí)按照抽水作承臺(tái)時(shí)最不利工況計(jì)算。圍堰考慮在墩位拼裝，受起吊限制，考慮分節(jié)分塊拼裝。鋼套箱設(shè)計(jì)高度為8.5m，平面尺寸為12.05X7.85m。高度方向分二節(jié)施工(4.5+4m),栓接拼 裝加橡膠墊封水。側(cè)板是肋板式結(jié)構(gòu)，采用5mm鋼板作圍水壁板，壁板支撐豎肋用14a槽鋼，橫肋用Z75X50X 8,壁板圍肋用75X75X8。水平內(nèi)支撐采用邊抽水邊加內(nèi)支

54、撐的方法。5.5.3錨碇系統(tǒng)的選擇一般單壁鋼套箱施工時(shí)，鉆孔樁鋼管平臺(tái)均為固定時(shí)，且一般工序均為先下鋼護(hù)筒再下鋼套箱， 因此鋼護(hù)筒的定位均依靠鋼管工作樁或鋼護(hù)筒，錨碇較為簡(jiǎn)單，有以下兩種定位方式：水流流速較小時(shí)的簡(jiǎn)易定位措施根據(jù)水流速度，計(jì)算水流沖擊力，在鉆孔平臺(tái)每邊鋼管支撐樁上設(shè)置倒鏈葫蘆，鋼套箱邊下沉， 邊用倒鏈葫蘆調(diào)整，以調(diào)整好套箱水平位置。水流流速較大時(shí)的定位措施當(dāng)水流流速較大時(shí)，水面以上的水平定位可以用設(shè)置于鉆孔平臺(tái)鋼管支撐樁上的倒鏈葫蘆，對(duì) 鋼套箱進(jìn)行水平糾偏。水面以下鋼套箱底部的定位則通過(guò)設(shè)置于其下部1/3處的錨纜調(diào)整。5.5.4封底混凝土選擇無(wú)底鋼套箱封底混凝土選擇也是當(dāng)圍堰位

55、于施工最高水位時(shí)，圍堰抽水后封底混凝土在浮力作 用不被破壞。5.5.5主要檢算項(xiàng)目及方法鋼套箱壁板及加勁、支撐系統(tǒng)驗(yàn)算無(wú)底鋼套箱壁板、支撐計(jì)算同有底鋼套箱。無(wú)底鋼套箱壁板入土深度確定及驗(yàn)算無(wú)底鋼套箱壁板為單壁結(jié)構(gòu)剛度較小，靠自身入土較為困難，而且入土過(guò)程要確保均勻下沉， 保證平面高差不超過(guò)20cm。圍堰入土一般均要求圍堰穿過(guò)覆蓋層，切入河床巖層。圍堰入土深度的 計(jì)算以圍堰加重大于圍堰壁板與覆蓋層間摩阻力，實(shí)際施工時(shí)入土主要靠在套箱外部采用長(zhǎng)臂挖掘 機(jī)進(jìn)行挖砂，套箱內(nèi)部采用抓斗進(jìn)行水下?lián)粕?，再配合高壓水泵沖砂入土下沉。入土深度計(jì)算：取決于圍堰下沉力與摩阻力比值。圍堰下沉系數(shù)R：R=摩阻力1封底混

56、凝土混凝土驗(yàn)算封底砼強(qiáng)度計(jì)算：荷載取值：q = y水-hi y混%式中：y水一水的容重q計(jì)算水深y混一混凝土的容重 七一封底混凝土容重封底混凝土計(jì)算可取1單元(寬取1m，高度取封底砼計(jì)算厚度)計(jì)算，將該單元砼按連續(xù)梁模 式用有限元分析方法得出封底混凝土最大彎矩M。根據(jù)彎矩驗(yàn)算封底混凝土拉、剪應(yīng)力應(yīng)符合要求。拉應(yīng)力驗(yàn)算：M = f W M計(jì)式中：M 一封底混凝土容許彎矩f 一封底混凝土容許拉應(yīng)力M 一封底混凝土計(jì)算彎矩Q剪應(yīng)力驗(yàn)算：匚= KF式中：G 一鋼套箱自重、內(nèi)支撐自重、封底混凝土重、封底混凝土與鋼護(hù)筒握裹力(握裹系 數(shù)取 10t/ m 2)F一鋼套箱所受浮力K 一安全系數(shù)，取1.11.2浮力計(jì)算時(shí)應(yīng)注意：浮力計(jì)算若扣出鋼護(hù)筒排開(kāi)水的體積產(chǎn)生的浮力，這時(shí)G不計(jì)算樁重和鋼護(hù)筒重，只計(jì)算封 底混凝土與鋼護(hù)筒握裹力，若封底混凝土按全底面積計(jì)算，G計(jì)算入，不計(jì)算封底混凝土與鋼護(hù)筒握裹力。但應(yīng)對(duì)握 裹力和樁重和鋼護(hù)筒重進(jìn)行比較，取其小值。錨碇系統(tǒng)驗(yàn)算錨碇計(jì)算詳見(jiàn)：7雙壁鋼圍堰施工工藝5.6雙壁鋼圍堰設(shè)計(jì)雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外徑應(yīng)滿(mǎn)足承臺(tái)施工要求，高度應(yīng)滿(mǎn)足施工最高水位要求。壁厚除了考慮 適宜加工制造外，更主要考慮是應(yīng)有足夠的重量使鋼殼能在覆蓋層內(nèi)順利下沉。5.6.1水文地質(zhì)技術(shù)參數(shù)的選擇當(dāng)水深很深、厚覆蓋層的條件下，應(yīng)優(yōu)先選用