江蘇運(yùn)河大橋深基坑鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計

深基坑鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計三航三公司xx[概述]本文介紹了xx市內(nèi)環(huán)西線Ⅰ標(biāo)xx大橋掛籃懸澆箱梁主墩承臺鋼板樁圍堰的方案設(shè)計，根據(jù)不同的地質(zhì)、水文、基坑深度及施工特點(diǎn)等因素，對鋼板樁及內(nèi)部支撐進(jìn)行選型和布設(shè)。[關(guān)鍵詞]鋼板樁入土深度、等值梁法、朗金土壓力理論、內(nèi)部支撐、圍堰穩(wěn)定性工程概述xx內(nèi)環(huán)西線Ⅰ標(biāo)xx大橋為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，單箱雙室、左右分幅結(jié)構(gòu)，跨徑組成為66+105+66m，采用掛籃懸澆工藝施工。下部結(jié)構(gòu)為灌注樁基礎(chǔ)、現(xiàn)澆承臺、墩柱。單個主墩承臺幾何尺寸為１６.９ｍ（長）*１０.３ｍ（寬）*３.０ｍ（高），其底標(biāo)高為–4.85ｍ，頂標(biāo)高為–1.85ｍ。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，運(yùn)河南側(cè)054#主橋墩的承臺絕大部分位于陸域，運(yùn)河北側(cè)055#主墩的承臺大部分位于水中，055#主橋墩外側(cè)的現(xiàn)狀是吳橋西路路幅較窄，但過往車輛較多。根據(jù)主橋墩承臺底標(biāo)高較深，考慮水壓力、土壓力及車行荷載等外力影響，擬采用左右承臺合并在一起，形成的全封閉圍堰平面布置形式，其施工范圍為橫橋向長度41.6m，順橋向?qū)挾?2m。根據(jù)鋼板樁圍堰的一般設(shè)計原則，初步確定鋼板樁樁頂標(biāo)高+2.5m，并設(shè)內(nèi)部支撐，第一道支撐設(shè)置在水面附近，第二道支撐設(shè)置在承臺頂面以上部位，并根據(jù)計算結(jié)果確定是否在承臺中部設(shè)第三道支撐。圍堰伸入航道5~13米，占用岸線寬度50米，運(yùn)河通航凈寬85米。在鋼板樁圍堰靠航道側(cè)設(shè)置Φ８００ｍｍ鋼管樁以防止過往船只對圍堰造成影響，鋼管樁間采用型鋼連接形成整體。2、水文及地質(zhì)條件水位情況：洪水位+2.5m；一般情況下水位+1.5m；船舶通航引起的浪高為0.5m；計算時水位按+2.0m。河床底標(biāo)高：-0.5m。水深情況：洪水位水深——3.0m；一般情況下水深——2.0m；船舶通航水深為2.5m（此水深為鋼板樁計算水深）。地質(zhì)情況：以標(biāo)高1.5m向下描述：2.5m水+0.5m淤泥+3m亞粘土+亞砂土（6.0m以下）。亞粘土②1-1：比重取1.99t/m3，內(nèi)摩擦角φ取8.8度，粘聚力取7.2t/m2。亞砂土②2：比重取1.87t/m3，內(nèi)摩擦角φ取28.8度，粘聚力取0.53t/m2。3、用“等值梁法”計算鋼板樁的入土深度3．1繪制土壓力分布圖施工過程分兩種工況：湊工況（一）：撈第一道支撐設(shè)散置完畢，抽水努并開挖到第二濟(jì)道支撐下苦50cm撐處，準(zhǔn)備架設(shè)藝第二道支撐，運(yùn)此時可假定鋼霜板樁下端支撐湯于鋼板樁土壓建力強(qiáng)度等于零惕的點(diǎn)，上端支員撐與第一道支改撐，鋼板樁按樸簡支梁計算。漏工況（二）：掙即第二道支撐池設(shè)置完畢，圍號堰內(nèi)泥面標(biāo)高純開挖承臺底標(biāo)均高下墾25cm謹(jǐn)（便25cm助基坑底封底混純凝土），此時?？杉俣ㄤ摪鍢侗は露酥闻c鋼幣板樁土壓力咱強(qiáng)度咬等于零的點(diǎn)，罰鋼板樁按二跨蛾連續(xù)梁進(jìn)行計暖算。柱計算入土深度友時，取最不利忠狀分況友，惜即攀按照工況（二滴）進(jìn)行計算如末下：忙鋼板樁的控制洪標(biāo)高見下圖：始鋼板樁土壓力鏟及水壓力分布投圖：諸3罰．另2怠計算鋼板樁上阻土壓力強(qiáng)度等聾于零點(diǎn)離挖土際面距拴離摔y披按朗金土壓力疫理論，河床底鍬土壓力與水壓霜力分開，河床融底水平且有均牽布水荷載模式概下留進(jìn)行計算。主車動土壓力的土五取自然狀態(tài)下賄的平均容纏重舌ρ頂=氧（芒1.99+1右.8經(jīng)7霧）縣/2負(fù)=19泰.3動KN/m籮3照，內(nèi)摩擦忠角竄ψ間取艇18.8°扭=票（顏8.8+28杰.鹽8除）島/莫2搏，被動土壓力愈的土取亞砂辭土貪②萬2散比重取席1昨8棉.元7寺KN斗/m典3亡，內(nèi)摩擦執(zhí)角幫φ標(biāo)取機(jī)28.8罪°晴（參照《工程盾地質(zhì)縱斷面圖愧》中獻(xiàn)的斬23男#疾孔）。因土處鋤于飽和水狀態(tài)窄，為簡化計算申，不考慮土的菊粘聚力，及土慶對鋼板樁的豎趙向摩擦力。這B裁點(diǎn)處水壓力強(qiáng)恒度暫eBw=孤wH=10×省2.5=25糾KN/m絨2宇主動土壓力系訪數(shù)屑ka=tg呼2練（定45蘇-襪φ蕩/辜2藥）尸=tg至2渣（壞45-18.哀8/晝2墻）讀=0.513獅被動土壓力系戶數(shù)魔kp=tg怎2仆（愧45翅+間φ億/盲2耳）笑=tg辰2晃（士45+28.腰8/朋2僑）詢=2.86鄉(xiāng)水的當(dāng)量土高狀度障h=虜eBw到/桌（謀aw*k司a據(jù)）尖=25匆/搬（嘗19紀(jì)×0.51度3帶）斜≈蜓2.5奧m份基坑底處土壓陳力強(qiáng)織度籮eDs=守as*H*k童a=19.3概×貸（掙2.5+4.值6之）抓×0.513贈=70.3榜KN/m墾2據(jù)鋼板樁上土壓利力強(qiáng)度等于零沈點(diǎn)離挖土面距垮離眨y=eDs/畢[淡ps洪*教（督kp-k舞a救）脅]=僑1.6m滑3累．檔3屬將轎A胖E凝段梁當(dāng)作鋼板批樁的等值梁，夸按兩跨連續(xù)梁貼計算其支點(diǎn)反步力和最大彎距受力模型圖：剪力圖：彎距圖：唱計算結(jié)果如下丙：折R靜A不=20.75鐵KN浪R稼C坊=153.3套+75.07鍋=228.3亂7KN也R析E泊=98.59懶KN抬M換max淘=-128.灣34KN.爺M鍬3贊．跌4仙根贏據(jù)鋤R洪E撈和墻前被動土喇壓力相等的原故理，鏟求方x雨值徐，確定鋼板樁剩的長度安。鋤R先E道=冷殘ps諸*響（關(guān)kp-k亂a材）偷*x濫98.59=鍵18.7劍*百（愉2.86-0勺.51弦3牲）旁*x掠x=鞠2.246m隙入土深忽度看t=1.1哭×繭（乎x+鳴y犧）觸=1.1課×舌（菌1.6+2.云24久6喉）敘=搬4.23m光樁附長稅L=5.1+嫁4.23+2滔.246=狠11.83m奔，擬選用樁長奔12m迷的鋼板樁。榨3格．搖5潮驗算鋼板樁的音強(qiáng)度佩鋼板樁乞擬粘選用把德誠國拉丟森悶Ⅲ夢型勁鋼板樁等：每江1m眾寬鑼對晚b翼邊（長邊）截曬面模影量旨W=資1363怒cm昆3寬；鋼板樁允許添抗彎應(yīng)力輪取泊[嘴σ廢容忘]=1異7住0MP仿a揚(yáng)；鋼板樁允許欺抗剪應(yīng)力取唐[是τ受驚容欣]=少9賽5Mpa北。軟拉應(yīng)力孝σ載=Mmax/催W加=候（召128.34創(chuàng)*103縫）炸/(崇1363病*10-6)績=塔94.16飽Mpa<肉[屆σ禁層容施]=1給70算Mpa躲剪應(yīng)力攏τ猴=1.5Qm錄ax/A=1蹈.5*點(diǎn)153.3灶*103/廊0.01特=羊23賀Mpa<縣[灌τ追踢容齒]=漏9賊5Mpa斧所以，采用襲德匪國拉戶森唯Ⅲ遺型鋼板樁強(qiáng)度研滿足要求。4、支撐計算債4哥．幅1盈計算第一道、搬第二道支撐處綿最大支點(diǎn)反力有。掉工況（一）條籍件下，即架設(shè)這第二道支撐前艘，第一道支撐亞支點(diǎn)反力計算特：受力模型圖：剪力圖：站計算結(jié)果：第彼一道支撐支點(diǎn)勺反裹力筆R讀A剃=34.59戒KN水根據(jù)工況（一蜂）、工況（二洋）的計算結(jié)果仔，得出：侍第一道邊框支屋撐最大支點(diǎn)反欠力遵q=敲34.59佛KN/m穴；命第二道邊框支露撐最大支點(diǎn)反脅力醫(yī)q=稈228.37都KN/m消。天4棗．通2幼第一道支撐強(qiáng)天度及剛度驗算辮根據(jù)既第一道邊框支笑撐處的支點(diǎn)反飲力，初步確定良第一道支撐的富布置形式為：議邊框支撐采用歐雙璃拼學(xué)2[舊32a部型槽鋼，內(nèi)部掠水平支撐采用擁雙桶拼姿2[膨25a花槽鋼，形成口片對口組合斷斷面抽[]柔耳形式，并用鋼甩板焊接連接。頁按膏3捧跨連續(xù)梁進(jìn)行高計算，跨徑按痛6m貞計。慘1糊）邊框支撐強(qiáng)低度驗算澤雙勺拼擇2[溫32a范槽鋼答，刷W=影474.89濕7cm霸3核，省I=違7598.0商6cm饒4富Mmax=前0.1ql嘩2村=0.1×3鈴4.59×6身2互=124.5駐24雪掠KN.雖M品δ蓬max=Mm疲ax/W剩=接（旋124.52劫4×10紛3堅）梨/完（斯474.89引7×2×10趕-6挨）狠=131.1系MPa<1亡70MP甩a覆，強(qiáng)度滿足要鞏求?？?賴）邊框支撐剛間度驗算端ｆ普=0.6沒7賴7滲=(0.6躺7欄7*企34.59肌*103*訴6手4巴)/(100迎*呆2.1隔*10星5器*10呢6淡*慧7598.0夠6×2×律10-辟8鐘)嗚=背9.4×死10借-至3殼m智=黑9.窩4蘆㎜冶<L/400梨=6000/奮400=1瓣5昆㎜，剛度滿足擇要求。覆3忘）內(nèi)部水平支檔撐軸心抗壓穩(wěn)族定性驗算穗采用雙冒拼折2[蓋25a肆槽鋼，形蟲成燒[]溉拉斷面形式，電軸心攔力淺N=34.5糊9×6=20菠7.54KN伯i=0.44制b=0.44沉×15.6=妻6.864c圈m萬l=12-0衫.32×2=營11.36m父λ躺=l/i=1在1.36/0臣.06864辯=166冰查表得，軸心根受壓構(gòu)件的穩(wěn)貫定系卸數(shù)求φ孝=0.282δ=N/ФA征=207.5忌4×10刮3搬/止（獵0.282×汽34.91×嘗10秒-4朋×居2顛）相=105.4權(quán)MPa<17吃0MP蹤a純，滿足要求。損4翅．擁3委第二道支撐強(qiáng)疫度及剛度驗算末劈根據(jù)董第二道邊框支付撐處的支點(diǎn)反漠力，初步確定上第二道支撐的猴布置形式為：寄邊框支撐采用絹雙癥拼耗2I家32a澆型工字鋼，內(nèi)葉部水平支撐采儲用雙攜拼抱2[寬32c具槽鋼，形成口蒼對口組合斷所面體[]促來形式，并用鋼灌板焊接連接。夢按愈3廣跨連續(xù)梁進(jìn)行瘡計算，跨徑按勤3m押計。凈1逗）邊框支撐強(qiáng)皂度驗算銷雙鉤拼恩2I葉32a魔槽鋼爪，鑒W=筍692.5c岡m岡3凈，柳I=器11080潔cm汁4宇Mmax=趁0.1ql衣2掉=0.1×2勺28.37×鮮32=205紫.53快雀KN.喚M撇δ喇max=Mm辭ax/W倆=堆（呼205.53錫×10最3盈）踩/唐（對692.5×尋2×10炸-6研）混=148.4謀MPa<17餓0MP趨a聰，強(qiáng)度滿足要艙求。灶2泥）邊框支撐剛炎度驗算顯ｆ斯=0.6妥7多7初=(0.6鈴7棗7*船228.37及*103*遮3益4撓)/(100矮*瑞2.1棗*10先5場*10連6彎*肝11080×形2×肯10錄-肥8悅)挑=廣2.65×誘10榴-雙3妙m頁=捕2.6激5旅㎜該<L/400伶=3000/沃400=7.航5肢㎜，剛度滿足雖要求。會3代）內(nèi)部水平支陶撐軸心抗壓穩(wěn)拴定性驗算蝦采用雙蛋拼陳2[睡32c棵槽鋼，形孤成量[]儉秀斷面形式，旺軸心慶力行N=228.僚37×3=6茫85.11K條N饞i=0.44迅b=0.44黑×17.6=食7.744c拌m信l=12-0攜.32×2=貝11.36m欄λ來=l/i=1線1.36/0申.07744碌=147撓查表得，軸心吼受壓構(gòu)件的穩(wěn)風(fēng)定系撈數(shù)踐φ帥=0.351δ=N/ФA林=685.1渡1×10虜3纏/盤（至0.351×貞61.5×1替0矩-4谷×鋤2氣）脂=158.7吳MPa<17頌0MP牽a針，滿足要求。壓5佛、鋼板樁圍堰蝦穩(wěn)定性分析與資驗算奇5魄．蠢1炒基坑隆起計算掩對于鋼板樁入捧土深度較深，強(qiáng)且本身鋼度較留大，按下面公賢式驗算：婆K互=因2·播·H·Ka·奉tg掠φ方+長2已C引+墾2·邪·H腳2通·Ka·tg炒φ啦+4HC臥銹q+座·H紗穗捉魄（兆q+滋·湖H揉）沖h≥1.3式中：總H寬——織鋼板樁的深度益（芹扣除水底以下僅部分識）狹，波H=蟲10m孟h暈——秧基坑開挖深度燈，旦h=招4.6m黨q糧——肆水底壓強(qiáng)棟，奧q=25K荷pa誠K基a道—蔥—貿(mào)主動土壓力系屬數(shù)廣，墓Ka=0.5冰13周C冠—脂—鑒土的粘聚袋力清5.3Kp盾a燒φ—四—晃土的內(nèi)摩擦角侵，您φ肚=28.80衣算得矩K油=1.吃9招≥盈1.3澇,窯故不會發(fā)生基揮坑隆起。酒5求．誦2擠基坑底管涌驗踩算零不產(chǎn)生管涌的籠安全條件如為間:添K皆=杰/腔j民≥顛1.哭8j=i·到i族=退h/(h軍+2錘·t醒)式中：伯K沸—煉—獄抗基坑底管涌評安全系數(shù)；惑—抵—鼻水容重，序=推10荒KN/m踩3設(shè)；羊—寶—艦土的浮容重，恒=圣18.9魔-漿10丈=術(shù)8它.痰9享KN/m抵3狂；見i剛——鉆水力梯度括，翠i=h/(赤h+2?！具)筋；嬸j小—天—堅最大滲流力（啄動水壓力）；耽h誕—導(dǎo)—險水位至坑底的信距離，關(guān)h菜=需7.1m定；廚t驟—廟—訴鋼板樁的入土籠深度麻，虹t=叼4.4m糟；末算得定K外=2.23,師個故不會發(fā)生基疏坑底管涌。基5汽．吉3齊封底砼錫厚度霜計算如封底砼爹取待x拔米厚，基坑內(nèi)倚抽水后水頭差躁為莊h胡，由此引起水符的滲流，其最站短流程為緊靠搬板樁的解h嶄＋耐2西t庫，故在此流程惹中，水對土粒夜?jié)B透的力，其贏方向應(yīng)是垂直榆向上。現(xiàn)近似圾地以此流程的旺滲流來檢算基孟坑底的涌砂問且題，要求垂直搶向上的滲透力呀不超過封底砼未的自重，故安由全條件如下式消：癥Ks薄×i扮×貸ρ鐘w性×士g板≤ρ腹c有×滅g侄×倍h式中：親Ks辣―死―拆安全系數(shù)，婆取開1.0繳5請；脂i扔――嫌水力梯階,醒i=h/拳(h+2返·t泛)眾；舅ρ住w聚、看ρ待c舌―遺―換分別為水與砼滾密度紫h且—懇—癥水位至坑底的夜距離，塊h烏=權(quán)7.1m熊；另t繭—理—械鋼板樁的入土制深度壤，睛t=默4.4m那；則：議1.05×7秋.1伐/咬（危7.1部+柴4.4×墓2奮）樂