大桥钢板桩围堰设计及计算书

***大桥8#、9#墩承台钢板桩围堰设计计算书

1、工程概况

***资水大桥是***至***公路工程中横跨资水的一座大桥，桥梁上部结构设计采用（6×30m）先简支后连续T梁+（58+95+95+58m）现浇变截面混凝土连续梁+（5×30m）先简支后连续T梁结构；主桥下部结构采用钢筋混凝土矩形门式桥墩，钻孔灌注桩基础，主墩墩身顺桥向宽为2.6m，横桥向为2个2.4m宽的墩柱，主墩承台厚度为3.5m，平面尺寸为11×9m，基桩采用直径Φ2.0m钻孔灌注桩。桥面宽度：2.5 m（人行道）+0.5m（路缘带）+10.75m(车行道)+0.5m（双黄线）+10.75m（车行道）+0.5m（路缘带）+2.5m（人行道）=28m，分两幅修建，桥梁中心桩号K5+873，桥梁全长为644m。

***资水大桥设计洪水频率1/100，设计水位+179.4m，十年一遇洪水水位+172m，施工常水位+164m，近5年12月至4月最高水位+168m。8#、9#主墩基础位于资水河道内，主墩承台施工采用钢板桩围堰法，围堰考虑能满足在+168m 水位下施工。

2、计算依据

《钢结构设计规范》(GB50017-2014)

《简明深基坑工程设计施工手册》

《简明施工计算手册》

《***资水大桥施工图设计》

《***资水大桥工程地质纵断面》

《***资水大桥钻孔柱状图》

3、***资水大桥8#、9#墩钢板桩围堰检算

3.1围堰结构概况

8#、9#墩单个承台尺寸均为11m（横桥向）×9m（顺桥向）×3.5m（高度），下为4根Φ2.0m钻孔桩，桩基施工采用Φ2.4m钢护筒。承台施工采用钢板桩围堰法，钢板桩采用国产拉森Ⅳ型钢板桩，材质为SY295。

8#墩承台底标高为+161.498，顶标高为+164.998。钢板桩单根长度为9m，围堰平面尺寸为30×12m（考虑围堰四周各有1.5m操作及安装模板空间，双幅桥

作一个围堰），共设置一道内支撑，围堰顶高程为+168.498m，围堰底高程为+159.498m，封底混凝土厚0.5m。

9#墩承台底标高为+158.495，顶标高为+161.995。钢板桩单根长度为12m，围堰平面尺寸为30×12m（考虑围堰四周各有1.5m操作及安装模板空间，双幅桥作一个围堰），共设置四道内支撑，围堰顶高程为+168.495m，围堰底高程为+156.495m，封底混凝土厚0.5m。

由于9#墩承台比8#墩承台埋深深度大，围堰受力较8#墩更不利，本计算取9#墩围堰进行计算；9#墩钢板桩围堰立面布置如图3.1。

图3.1 9#钢板桩围堰立面布置图(顺桥向)

3.2围堰材料参数

钢板桩及内支撑截面参数特性如表3.2、表3.3。

表3.2钢板桩截面参数特性值表

表3.3内支撑截面参数特性值表

3.3地质资料

根据地质勘察报告，8#、9#墩处由上向下分别为卵石、泥质灰岩。

卵石层平均厚度为2.8m，灰黄色，松散，饱和，卵石含量60%左右，最大直径达10cm以上，泥砂质充填，母岩成分为砂岩，分选性差。

泥质灰岩为灰色，灰黑色，中厚层状，中风化，节理裂隙发育，岩芯多呈柱状，局部岩芯破碎，呈碎块状，岩质较硬。

因泥质灰岩节理裂隙发育，岩层较破碎，按卵石层考虑，分析结果偏安全。地质资料相关参数分别如表3.4、表3.5所示。

表3.4 8#墩地质参数表

表3.5 9#墩地质参数表

3.4计算假设

1.计算时取1m宽单位宽度钢板桩。

2.弯矩为零的位置约束设置为铰接，故等值梁相当于一个简支梁，方便计算。

3.假设钢板桩在基坑灰岩面及封底砼面以下0.5m 处固结，在MIDAS 中限制全部约束。

表3.6 9#桥墩主、被动土压力系数及被动土压力修正系数

土层名称 Ka a K Kp p K

被动土修正系数k

卵石 0.238 0.448 4.1917 2.047 1 泥质灰岩

0.238

0.448

4.1917

2.047

1

3.5钢板桩围堰施工方案 3.5.1长螺旋钻机引槽施工

***桥8#、9#墩承台处覆盖层较薄且承台底位于基岩岩面标高以下，钢板桩围堰需打入基岩一定深度。按照常规施工工艺，采用震动锤较难将钢板桩打入基岩中，且不能满足嵌入深度要求。

本工程对***桥8#、9#墩承台钢板桩围堰采取长螺旋钻机引槽施工工艺。首先将钻机作业平台进行加固（保证长螺旋钻机移动和回转），然后采用长螺旋钻机沿钢板桩围堰四周钻孔开槽，再向槽内回填沙袋（沙袋中装满泥砂），最后往槽内打入钢板桩。

图3.7 钢板桩围堰引槽施工示意图

长螺旋钻机钻孔钻头直径D=0.6m ，钻孔深度平均为2.5m （槽底高程+156.495m ），引槽施工如图3.7所示。

定位放线 钻机定位调试 钻进成孔 校正桩位及垂直度 钻机移位 完成引槽施工 控制桩底标高

回填沙袋 打入钢板桩

图3.8钢板桩围堰施工平面示意图

3.5钢板桩围堰结构计算

3.5.1钢板桩围堰施工步骤

(1)对作业平台进行加固，采用长螺旋钻机沿钢板桩围堰四周开槽，槽宽0.6m，槽深约2.5m（槽底高程+156.495m）；

(2)往引槽中回填装满泥砂的沙袋；

(3)拆除四周钻孔平台，在靠近承台侧定位桩上焊接牛腿，安装第一道内支撑作为钢板桩插打导向围檩；

(4)依次插打钢板桩至合拢；

(5)围堰内抽水至+164.00m，在+165.00m处安装第二道内支撑；

(6)第二道内支撑安装后，围堰内抽水至+161.58m，在+162.50m处安装第三道内支撑；

(7)第三道内支撑安装后，抽水并清除卵石至+159.00m，在+160.00m处安装第四道内支撑；

(8)第四道内支撑安装后，抽水、清除卵石并整平基岩至+157.995m；

(9)浇筑混凝土垫层至承台底；

(10)待垫层砼达到强度后，拆除第四道内支撑，凿桩头，施工承台；

(11)待承台砼达到强度后，拆除承台模板，在承台与钢板桩空隙间回填细砂，拆除第三道内支撑；

(12)施工第一节墩身至第二道内支撑；