钢管桩与拉森钢板桩结合在水中墩承台施工中应用.docxVIP

钢管桩结合拉森钢板桩围堰施工技术研究试制报告 xx 有限公司 2010年12月 钢管桩结合拉森钢板桩围堰施工技术研究报告 工程概况 盘营客运专线盘海特大桥起于盘山县新开镇、止于海城市西四 镇，桥址中心里程为 DK61+019盘海特大桥全桥长20094.19米，总计 孔垮为 633孔, 其中简支梁跨为 595孔, 其余孔跨采用连续梁通过 , 在跨 越三岔河主河道时采用45+70+70+45m悬浇梁跨越。本联连续梁的下 部结构为盘海特大桥 478#、479#（连续梁主墩）、480#（连续梁主墩）、 481#墩，其中 478#、 479#墩由我工区施工。三岔河枯水期河宽 230m， 最深处水深6m桥梁沿既有沟海线走行，采用圆端形桥墩，钻孔桩基 础，其中 479#、480#、481#墩均在水中， 479#墩需由河面高程垂直下 挖18m深，属于超深基坑开挖。拟采用筑岛围堰，钢板桩与钢管桩结 合防护基坑的方案。 采用的防护方案 由于479#墩在三岔河河道中，且承台基坑开挖深度属于超深基 坑，若是单独采用拉森钢板桩围堰，围堰防护的刚度难以保证，基坑 可能发生巨大变形， 若是单独采用钢管桩围堰做基坑防护， 围堰的泌 水性难以保证， 基坑排水会困难很大， 介于此情况， 拟采用筑岛围堰， 钢板桩与钢管桩结合防护基坑的方案。筑岛顶面标高填筑到+3.6m（按 筑岛填土厚度4m而定），河床标高为-0.4m，承台底面标高-12.558 , 承台平面尺寸为18.6 x 14.6m。 采用钢管桩结合拉森钢板桩围堰进行承台施工时，钢管桩采用① 630x 10x 24000mm拉森钢板桩采用575x 10x 12000 mm（竖向2根焊 接接长到24000mm,围堰平面尺寸为21.6 x 17.6m （每边扩大1.5m）, 共设置5道内支撑，承台底面以下2m为C3（封底混凝土。 围堰桩顶标高为+3.6m，第一道内支撑位于桩顶以下2m标高为 +1.6m,以下逐道间距3+3+2.5+2.5m逐道支撑，第五道支撑到封底混 凝土顶距离为3.5m （此值保证承台模板的支立），如图1。 V直汇注空迂空姦能总濱汽0106 00 啊 V 直汇注空迂空姦能总濱汽 0106 00 啊QI紀 OSEEe-JI口留 图1钢管桩围堰及内支撑位置示意图 结构应力验算 3.1地质资料 479#墩址回填土筑岛厚度约4m为素填黄土，回填土以下为粉细 砂。 3.1.1筑岛回填黄土 填土厚度4m,内摩擦角?仁14° 丫 1=18.0kN/m3; 主动土压力系数 Ka1=tg2(45 ° - ? 1/2)=0.61。 3.1.2粉细砂 厚度 20m,内摩擦角 ? 2=32° 丫 2=19.5kN/m3; 主动土压力系数 Ka2=tg2(45 ° - ? 2/2)=0.307。 3.2结构参数 钢管桩：①630 mmix 10 mnix 24000mm按16Mn钢，抗弯容许应 力[(T w]=250Mpa 弹性模量 E=210Gpa 拉森钢板桩：Q345钢，575mmX 10mmK 24000mm 截面模量 W=1346cm3/m抗弯容许应力[° w]=250Mpa弹性模量E=210Gpa 内支撑：Q235钢，容许压应力[° ]=160Mpa;抗弯容许应力[° w]=170Mpa 容许抗剪应力[t ]=95Mpao 3.3 .钢管桩强度验算 说明：验算时的荷载最不利位置均位于第五道支撑到封底混凝土 底面段3.5m+2m=5.5m范围。理由是：(1)该段为开挖最深段，土压 力最大；（2）该段跨度最大（ 5.5m）。 分析： 3.3.1 开挖到桩顶以下约 2.5m 深处，设置第一道支撑。设置第一 道支撑前， 管桩在外侧土压力下桩顶向内侧倾移， 这一倾移使得管桩 外侧土压力由静土压力（开挖前）变为主动土压力（开挖后） 。 此时，桩外侧为主动土压力， 内侧为部分被动土压力及静土压力。 （之所以称之为部分被动土压力， 是因为桩顶向内侧倾移或有倾移趋 势，但这一被动土压力远未达到临界状态的被动土压力——朗金理论 中的被动土压力——土体被压临界破坏时的土压力。 ） 332封底混凝土底部以上共18.5m,设置第一道支撑后，向下逐 段（或逐层）开挖的过程中，钢管桩不会再向内侧倾移。原因是：各 道横向内支撑约束了管桩向内侧倾移。 3.3.3 钢管桩实际会产生微小的向内侧倾移量,这一微小倾移量 为内支撑的弹性压缩量, 这一微小倾移量使得管桩外侧土压力由静土 压力变为主动土压力。 3.3.4封底混凝土层以下5.5m范围内土层受力相对较复杂：开挖 顶层土时, 桩端部外侧一定范围内为部分被动土压力； 开挖到一定深 度后, 随着各道内支撑的设置及向下开挖卸载, 其外侧的部分被动土 压力逐渐减小,直到最后成为主动土压力；而管桩内侧土