大橋主橋基礎(chǔ)鋼板樁圍堰設(shè)計(jì).doc

大南沙特大橋主橋基礎(chǔ)鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)摘要：結(jié)合大南沙特大橋主橋基礎(chǔ)鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)樁長(zhǎng)、堰體寬度、結(jié)構(gòu)內(nèi)力以及整體穩(wěn)定等進(jìn)行了計(jì)算復(fù)合, 指出圍堰設(shè)計(jì)方法對(duì)同類工程圍堰結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算具有參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：大南沙特大橋；鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)；深度計(jì)算abstract: combining the main bridge foundation south saudi big steel cofferdam pile design examples of the steel cofferdam pile structure pile length, width, structure and internal force pointed overall stability of composite calculation, and points out that the design of the cofferdam method of similar projects in the structural design of the cofferdam, calculation has reference value.keywords: big south saudi bridge; steel sheet pile cofferdam design; depth calculation中圖分類號(hào)：s611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1 工程概況1.1 鋼板樁圍堰尺寸大南沙特大橋主橋20#主墩承臺(tái)尺寸為24.8m（橫橋向）9.2m（縱橋向）5m（高度）（未含50cm塔座高度），綜合考慮承臺(tái)模板、圍囹及施工空間需要，施工時(shí)擬定鋼板樁內(nèi)側(cè)緣寬出承臺(tái)各邊1.5m，即鋼板樁圍堰內(nèi)尺寸為27.8m（橫橋向）12.2m（縱橋向）。20#墩位于小欖水道河灘，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)情況，墩位處河床標(biāo)高為+0.0m。20#墩承臺(tái)頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高為-2.0m（未含50cm高塔座），底標(biāo)高-7.0m，考慮水下封底，封底厚度為100cm，下面拋片石50cm，則20#墩基坑底標(biāo)高為-8.5m。2 工程地質(zhì)條件根據(jù)本工程地質(zhì)勘察報(bào)告，20#主墩承臺(tái)范圍河床以下30m均為-1層，土質(zhì)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，力學(xué)性能參數(shù)為=15.9kn/m³,=12.8º, c2.0kpa。根據(jù)設(shè)計(jì)資料提供的最高設(shè)計(jì)水位、水文站勘測(cè)資料等數(shù)據(jù)，以及施工現(xiàn)場(chǎng)的觀測(cè)，綜合比較分析，施工時(shí)計(jì)算水位取+2.5m，圍堰鋼板樁頂標(biāo)高取+3.5m。按滿足施工操作空間的需要以及現(xiàn)有平臺(tái)鋼管樁的位置，單墩鋼板樁圍堰平面內(nèi)壁尺寸采用27.8m（橫橋向）12.2m（縱橋向），根據(jù)實(shí)際施工情況需要，鋼板樁圍堰頂面高程采用+3.5m。圍堰材料采用國(guó)產(chǎn)新iv型鋼板樁。3 計(jì)算參數(shù)確定本計(jì)算書(shū)中是采用的單邊容許應(yīng)力法，按公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范取值。即：q235：拉、壓=140mpa彎=145mpa=85mpaq345（16mn）：拉、壓=200mpa彎=210mpa=120mpa根據(jù)該規(guī)范規(guī)定，臨時(shí)結(jié)構(gòu)可在容許應(yīng)力基礎(chǔ)上乘以1.3的擴(kuò)大系數(shù)，由于鋼板樁為租用，考慮材料折舊等因素，鋼板樁材料容許應(yīng)力不作臨時(shí)提高。允許撓度：l/400。4國(guó)產(chǎn)新型鋼板樁尺寸和截面特性1、截面尺寸：寬度：400mm、高度：180mm、厚度：15.5mm。鋼板樁材質(zhì)為16錳鋼。2、截面特性（單根板樁）：b=400mm、h=180mm、t=15.5mm、t=10.5mm，截面積為，截面抵抗矩為,慣性矩為,重量為。國(guó)產(chǎn)新iv型鋼板樁5板樁結(jié)構(gòu)計(jì)算5.1鋼板樁入土深度計(jì)算根據(jù)封底砼厚度1.0m，下拋片石0.5m，確定圍堰內(nèi)基坑底標(biāo)高為-8.5m，采用等值梁法計(jì)算鋼板樁入土深度。計(jì)算的工況為：圍堰內(nèi)抽水至標(biāo)高-4.0m，第二層內(nèi)支撐安裝完畢后，基坑開(kāi)挖至標(biāo)高-8.5m。鋼板樁圍堰相關(guān)設(shè)計(jì)相關(guān)控制參數(shù)：封底砼澆筑前設(shè)置兩層內(nèi)支撐，第一層內(nèi)支撐中心標(biāo)高為+0.0m，第二層內(nèi)支撐中心標(biāo)高為-3.5m。圍堰外設(shè)計(jì)水位為+2.5m，圍堰內(nèi)設(shè)計(jì)水位為-4.0m。鋼板樁頂標(biāo)高為+3.5m，設(shè)計(jì)鋼板樁長(zhǎng)21m，則鋼板樁底標(biāo)高為-17.5m。墩位處原始河床標(biāo)高為+0.0m，圍堰內(nèi)最終基坑開(kāi)挖標(biāo)高為-8.5m。淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土力學(xué)性能參數(shù)表（最近提供地質(zhì)資料）容重()粘聚力()內(nèi)摩擦角()主動(dòng)土壓力系數(shù)被動(dòng)土壓力系數(shù)15.92.012.80.6371.569說(shuō)明：表中所指容重為土的天然容重。其中：主動(dòng)土壓力系數(shù)，：被動(dòng)土壓力系數(shù)，根據(jù)地勘資料，河床面以下30m范圍均為飽和狀不透水淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，鋼板樁采用水土合算進(jìn)行，將土面以上水深作為均布的超載作用考慮，將均布荷載換算成位于土面以上假想的當(dāng)量土層：圍堰外2.5m高水當(dāng)量的土層厚度圍堰內(nèi)4.5m高水當(dāng)量的土層厚度鋼板樁入土深度計(jì)算圖式y(tǒng)：鋼板樁上壓力強(qiáng)度等于零的點(diǎn)離挖土面的距離。t0：鋼板樁的最小入土深度。t：鋼板樁的入土深度。鋼板樁上壓力強(qiáng)度為零點(diǎn)處作用于鋼板樁上的主動(dòng)壓力和被動(dòng)壓力的計(jì)算如下：求得以壓力零點(diǎn)作為一個(gè)支點(diǎn)，按照簡(jiǎn)支梁計(jì)算該點(diǎn)反力。計(jì)算圖式支點(diǎn)反力圖由上圖可知，根據(jù)和墻前被動(dòng)土壓力對(duì)鋼板樁底端力矩相等的原理，計(jì)算如下：求得要求鋼板樁的入土深度在基坑開(kāi)挖面以下處，即要求鋼板樁底標(biāo)高為-8.5-6.38=-14.88，鋼板樁的頂標(biāo)高為+3.5，由此求得鋼板樁的總長(zhǎng)度為3.5+14.88=18.38，項(xiàng)目上報(bào)方案中鋼板樁長(zhǎng)度取21m可以滿足要求。5.2抗傾覆驗(yàn)算根據(jù)上面計(jì)算可知，鋼板樁理論入土深度為，按多錨點(diǎn)情況驗(yàn)算鋼板樁入土深度能否滿足抗傾覆要求。多支點(diǎn)支護(hù)鋼板樁插入深度計(jì)算簡(jiǎn)圖即上面計(jì)算的鋼板樁入土深度能滿足抗傾覆要求。5.3基坑底抗管涌驗(yàn)算根據(jù)地勘資料，河床面以下30m范圍均為飽和狀不透水淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，故不需要進(jìn)行基坑抗管涌驗(yàn)算。5.4基坑底部的隆起驗(yàn)算設(shè)能滿足基底抗隆起要求的鋼板樁最小入土深度為x，抗隆起安全系數(shù)取為，則x計(jì)算如下，計(jì)算得則要求鋼板樁最小長(zhǎng)度為，即項(xiàng)目采用21m長(zhǎng)鋼板樁能滿足基底抗隆起要求。6鋼板樁及支撐系統(tǒng)計(jì)算6.1承臺(tái)鋼板樁圍堰施工流程根據(jù)項(xiàng)目提供的鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)和承臺(tái)施工方案等相關(guān)資料，確定采用先下鋼板樁再設(shè)圍囹的施工順序進(jìn)行鋼板樁施工。先按照設(shè)計(jì)位置插打鋼板樁，然后圍堰內(nèi)抽水至標(biāo)高為-0.5m，堰內(nèi)開(kāi)挖基坑至標(biāo)高為-0.5m左右，安裝第一層圍囹和內(nèi)支撐；繼續(xù)抽水和開(kāi)挖基坑至標(biāo)高為-4.0m時(shí)，安裝第二層圍囹和內(nèi)支撐；保持堰內(nèi)水頭不變，繼續(xù)開(kāi)挖基坑至標(biāo)高為-8.5m，然后拋填50cm厚片石，水下澆筑1.0m厚封底砼；待封底砼強(qiáng)度達(dá)到90%后，堰內(nèi)抽水至標(biāo)高為-