资源描述
吴淞江特年夜桥
深
水
围
堰
设
计
与
施
工
吴淞江特年夜桥深水围堰打算与施工
一、 吴淞江特年夜桥主墩简价
二、 多少种打算的可行性比较
三、 围堰的构成构造
四、 围堰受力盘算
五、 围堰施工
吴淞江特年夜桥深水围堰打算与施工
一、 吴淞江特年夜桥主墩简介
吴淞江特年夜桥位于姑苏绕城高速公路西北段至上海段，全桥长，分上、下两幅，主桥为60+100+60连续变截面箱式构造采纳挂蓝施工。引桥为以30 m空心箱梁为主的先简支后连续的构造方式。吴淞江航运比较繁忙，属于超五级航道，打算四级。为了使桥主跨与航道平行，保障通航宽度，该桥与吴淞江成歪交构成角度为55。，其主桥上、下两幅桥墩设置的桩号差异，相差近12m阁下。四个主墩均位于吴淞江中，距岸边分不30m跟70m，主墩桩根底是由8根Φ的群桩构成上接年夜要积砼承台，承台位于河床下，水深近，属于深水，长桩施工。
吴淞江特年夜桥主墩编号为68号与69号，主墩都位于主河流内，距岸边分不为70米跟40米，卑鄙侧与便桥相临，相距，如今水深，水流较缓慢流速/s。江水涨落不年夜，在丰水期水深，涨幅，据统计不海水的顶拖景象。主墩承台底标高高低游差异，68号墩承台底标高分不为跟，卑鄙幅较深。69号墩高低游承台底标高分不为与。按照打算供应的地质材料，河床地质为粘土跟亚粘土相间分层，厚度纷歧，渗透力差。
二、 多少种打算的可行性比较
1．双壁钢围堰
总结我国桥梁深水根底施工中的种种围堰范例，按照围堰的特色可知：双壁钢围堰的刚度年夜，能接受向外向外的压力，构造绝对波动，也能为顶部施工平台供应支持前提，但绝对用度比较昂贵，接纳率不高。按照以上对主墩地质情况剖析，10m范畴内全体为淤泥质粘土，标高变卦后落低，这就添加了围堰高度，一次投入资金比较年夜，按照吴淞江天文情况，航运比较繁忙，同时主墩邻近主航道，钢围堰的就位、装置特不艰辛。
2．钢管桩锁口围堰
按照原我局深水根底的施工总结，钢管桩围堰纵向刚度比较年夜，同时施工中也轻易使钢管下打到地层中，但锁口封水比较难，平安系数不年夜。然而由打算图可知，承台底标高在淤泥下阁下，锁口在淤泥层中，不易封水。
3．钢板桩围堰
钢板桩围堰是深水根底、基坑支护的特别无效的，施工比较复杂，构造受力明白的一种围堰方式。按照以上地质情况，淤泥层较厚，水深为，采纳钢板桩围堰，施工中下打便利，靠锁口于淤泥中封水比较轻易，成功率年夜，较以上两种用度低。同时吴淞江水位变更不清楚，也不海水的顶推，因此向外压力不必思索。这也是钢板桩围堰与钢套箱围堰的差异。只是钢板桩围堰同以上两种打算比，钢板桩刚度小，需加强密内支持。
三、 围堰的构成构造
钢板桩围堰是由封底砼、内支持、围囹堰体、导向构造构成。按照图纸供应的材料，承台底标高在淤泥层下，同时淤泥质亚粘土层深为水深。因此设钢板桩穿过淤泥，进入亚砂土进展验算，内支持按堰体等弯矩并结合承台施工的实践情况散布。水流及行船浪击堰体按动水压力思索。封底砼用厚C20。
四、 围堰受力盘算
1． 按照天文、地质情况，对围堰的受力情况进展剖析：
(1) 动水压力，取平安系数2。
A、 围堰受力剖析
（1） 围堰施工时，捶打钢板桩，表里压力相称。当围堰合拢后，围堰将水体分红表里两部分，外侧水为流淌水，内侧为静水，围堰受外侧动水压力跟浪击压。
（2） 当围堰施工实现后，进展清淤到封底砼底标高，这时围堰除受外侧动水浪击压力外，还我表里淤泥压力差。同时堰体存在由表里压力构成的倾翻力矩感化，为施工平安起见思索围堰合拢后第一道支持。
（3） 当水位到第二道支持标高时，围堰反支持受力波动情况。
（4） 清淤、抽水到第三道支持标高时，围堰及支持受力波动情况验证。
（5） 封底砼施工实现后，等强度到达恳求后，进展堰内抽水时，堰体的受力情况与支持构造的验算。
（6） 封底波动包含：水的浮力、动水压力与护筒围堰内侧的粘结情况，砼构成板的波动。
B、 动水压力盘算：
按照吴淞江打算材料供应的水流速率V=/s验算每米钢板村接受的力：
P=K·H·V2/2g×B×D
H为水深
V=/s
g为重力减速率/s2
B桩板宽
D水的密度
P=2×4×2×2)×1×
按照围堰打算材料及桥涵2-2-60材料，断定动水感化会合点为水面下水深1/3盘算。Hc=1/3×4.0=，即：P感化于堰体标高为地位处,按照构造在P感化下，围堰平衡只能由打入桩必定深度的主动土压力实现。
为了施工平安起见，施工时采纳先由平台根底钢管桩加一层横梁作为临时内支持。
C、 围堰板桩插打实现后，实时支顶最上一层内支持，内支持的材料采纳Φ80的钢管成425×425方格方式安排，而后再进展清淤，清淤完毕后，验算由表里构成的压差及动水压力感化时围堰的受力情况。
盘算外侧自动土村力及其感化点亚粘土的粘聚力5Kpa
容重=17KN/m3
内摩擦角：粘土、亚砂土φ=20°
淤泥质亚粘土：φ=5°
容重：γ1=17KN/m3
淤泥质亚粘土:C=2Kpa
将外侧淤泥层上的水视为当量厚度的淤泥质亚粘土厚
h1′=hw·γ2/γ水=4×10/17=
承台的底标高按计，清淤底标高按计。表里土层高差。
淤泥的强度压力
Pp=γ1·h·tg2(45°-φ/2)-2·C·tg(45°-φ/2)
=γ1·h·tg2(45°-5°/2)-2·C·tg(45°-5°/2)
=17×(2.35+4.5)××2×
2
Pa=γ1·h1·Ka-2×2×Ka1/2
全体自动土压力
Ea=1/2(29.894+94.15)×
水压力Ea=1/2×10×
自动土压力点离P点间隔
yc=h/3·(a+2b)/(a+b)
×(94.15+2×29.89)/(94.15+29.89)
=
假设将以上土压力盘算时按粘土、亚砂土透水成饱跟形态思索，自动土压力应盘算其
γ′=γ-γw浮容重：
Pa=γ1·h′1·Ka-2×c×Ka1/2
=（17-10）×××2×
2
Pb=γ′1·(h′1+h1)·tg2(45°-5°/2)-2·2·tg(45°-5°/2)
=(17-10)×××2×
感化点距底:
yc=h/3·(a+2b)/(a+b)
×(36.614+2×10.15)/(36.314+10.15)
=
盘算内侧主动土压力及其感化点:
将么层的淤泥层视为亚砂土上的均布荷载,盘算亚砂土的主动土压力:
q=(9.1-7.3)×2
将其换算为当量亚砂土层厚:
h′γ:亚砂土取17KN/m3
主动土村力强度:
Pa′=2×c×Kp1/2=2×5×tg(45°+20°/2)
=10×
Pb=γ·h·Kp1/2
=17×(h1+h11′)·Kp+2cKp1/2
=17×(4.2+1.224)×tg2(45+20/2)+2×5×
主动土压力为:
Ep=1/2γ·h2·Kp+2c·h·Kp1/2
=1/2×17××2.04+2×5××
主动土压力感化点地位:
yc=h/3·(a+2b)/（a+b）
×｛202+2×14.428｝/(202+14)=
按照自动土压力及地位，主动土压力及地位、动水压力及地位，验算钢板桩的入土深度，选择钢板桩截面。
∑Mo=E动×1.33+E主×被×
×××
·m
恳求B支点为顶撑:
L=11.4+1.2=
L1=
L2=
L3=
求支反力RA、RB
按照盘算的自动土压力与主动土压力，自动土压力及其感化地位，简化受力方式如下:
RA=（l1+l2）/（l1+l2+l3）×Ea+（l3+l2）/（l1+l2+l3）×E水
RB=63KN/m
M=RAl3·m
钢板桩型号的选定:
δ=Mmax/w
·m/140Mpa=3
查钢板桩规格、型号，可选用德国位森II型，t=15mmb=40mm槽型构造。
D、盘算封底砼施工时，围堰的受力盘算
按照变卦后的地质情况跟变卦后的图纸，断定如右图标的情况。
D、 封底砼完毕后，抽水深时，即加焊第二道支持时，围堰的受力剖析：
围堰内侧抽水深为时到标高，存在表里水压力差，与外侧自动土压力跟封底混凝土接受的压力。
水压力：与以上的动水压力相称。
土压力：外侧土对围堰发生的自动土压力：
Pa=(γ·Z+q)·tg2(45-φ/2)-2c·tg(45-φ/2)
=(7×Z+0)·tg2(45-φ/2)-2c·tg(45-φ/2)
=7×Z××2×
2
2
求粘出力高度：
hc=(2c/γ)·tg(45-φ/2)
=4/17×
=
内侧封底砼所受的压力：按照上述水压力与自动土压力：取1/2封底混凝土厚度做为支点。
E水1感化高度：标高为
E水2感化高度：标高为
Ea感化用高度：标高为
R混凝土×E水2×E水1
×1/2×××1/2×××1/2××
δ1m2＜C20
满意恳求。
验算嵌入土层深度
对顶支持处取矩，水发生的力矩与自动土压力发生的力矩
Mw+M主=E水1×2.13+E水2×（2.59+2.13）+Ea
×(1.51+2.59+2.13)
=1/2×××2.13+1/2×××4.72+1/2×××
封底混凝土发生的力矩：
×·m
由于封底混凝土发生的力矩完好是由自动土压力与外侧水压力感化而发生，因此“+”“-”力矩一样。
当封底砼完毕后，第一道支持实现时，抽水到时，钢板桩的受力验算：
由以下水压力、自动土压力盘算可知，钢板桩受力如下情况：
钢板桩型号、规格选择：
按对B点取矩求支反力Ra
Ra=[E动水×1.33+E水1×3.46+E水2×6.05+Ea×
××
Mmax=[δ]·W
=2628cm3＜2962cm3
德国拉森V型满意恳求。
E、 抽水到封底砼时，即标高为时，堰体在外侧水及淤泥的感化下，盘算堰体与支持受力情况：
水压力强度：P水=γ·h=1t/m3×2
自动土压力强度：
2
2
外侧土自动土压力：
Ea=1/2××
荷载近似等量简化如图：
Pb=γ·h1=1×2
Pc水=γ·（h1+h2）=1×2
Pc22
q1=1/2Pb=1/2×22
q2=(Pc水-Pb)×1/2+3.2+1/2××
2
按两不等跨连续梁盘算：
×q2·l1
××2
·m
×q2·l1××2·m
钢板桩型号、规格确实定：
δ2214cm3
用拉森V型可以满意恳求。
综合以上三种情况对钢板桩型号的盘算，采纳德国拉森V型才能满意恳求。
VB左=K·q·l1××
VB右=K·q2·l2××
V=VB左+VB右
长边:20m
Rb正=20××
短边：18mR′B正=18×
支持按间距布设。
×
围堰四周用2H400b做为圈梁，中间用Φ80钢管，壁厚8mm焊成网状支持构造，并将第一层与第二层通过20×20的方钢焊成全体空间构造，盘算支持波动：
受压钢管按自由长度计，且平安系数取2.0，受压波动验算：
长度系数按两头铰接μ=1
λ=μ·l/r=1×4.5/(1/4×
δ=N/(Aφ=103.7Mpa＜140Mpa
顶撑圈梁验算：
2
按简支梁验算:
Mmax=ql2·m
δ·m/(2886×2cm3
τ×2cm2
δ总＝（δ2+3τ2）1/2
封底砼完毕后，抽堰表里的水、土压力差感化，验算封底砼所受作用劲情况。
由于有封底砼，因此这时不思索涌砂、管涌、基底隆起景象，只验算全体抗浮波动跟强度。
全体抗浮验算
由于围堰内抽干水后，表里水压力差构成的力将对其发生向上浮力，将由围堰自重、支护自重、围堰与土的摩阻力及混凝土自重来平衡。
盘算平安系数：K=PK总抗浮力/Pf浮力
Pf上浮力=V混凝土+V空
=18×20×××18×20=3060t
PK总抗浮力=G混凝土+P摩阴力+P锚力
3×18×20×1.5+λ·L·∑fi·hi+C·πD·L
×76××10+35×××××28
=1350+5776+99=7225
摩阻力按4KN/m2计
代入上式K=PK/Pf=7225/3060=2.36＞1.05平安
b、封底混凝土强度验算
封底混凝土在水压感化下，可以视为简支单向板盘算，封底层顶因下底面水压向上感化，发生曲折拉应力。
取宽一条作为研讨工具。按照液体压强实际，必定深度压强一样。
F=q·l2/8/w=l2·｛γw×(1.2-(-7.3)-γc·d)/(1×d2/6/8)
=182×(1t/m3××1.5)/(2.25/6/8)
=513t/m2
思索由于桩的间距比较小，将封底砼分切成假设干片，按简支的双向板盘算：
lx/ly=1.0，λ0=1
λ0×qclx2
×λ0(γw×γc×1.5)×2×106
×γ0××2
·m
δ=M/W=1.6798t·m/(1×2
满意恳求
五、 围堰施工的全体安排
按照吴淞江特年夜桥条约文件中工期的恳求，于2004年12月为条约工期，按照工程消费打算安排，恳求68号主墩于2003年12月份完毕水下及主墩身施工，工期特不缓和，按围堰畸形施工工序，搭水中平台-----下护筒----布钻机钻孔----桩砼施工完毕----拆平台----围堰----第一道支持----清淤泥到标高---封底（等砼强度）---抽水----支持---承台墩身施工。
为了保障业主工程的工期，我们将围堰施工与钻孔施工工序并行，到平台撤除前实现围堰的下打与第一道顶撑，平台撤除后，清淤。
2、围堰施工
A、 钢板桩施打前，丈量组放样定位，操纵围堰长、短边的钢板桩地位，定出围堰的角点及长、短边的是间点。每点处打两根钢板桩，两相邻点的钢板桩用槽钢焊接，做为打钢板桩的导向。
B、 施打时先将钢板桩逐根施打到波动深度，而后顺次打到打算深度，并由卑鄙分中间向卑鄙合龙，留意反省桩身的垂直度。由于阁下两幅根底承台错位近12m，桥梁核心处两承台相距不到(如图)，右幅围堰合拢于A点。
C、 钢板桩打完后，实时支顶最上一层内支持，内支持的材料采纳Φ80的钢管成425×425方格方式安排，而后再进展清淤。由于高低两幅根底承台标高差异，卑鄙承台超过卑鄙承台，同时高低两幅承台内侧间距只要，高低两幅围堰同时施工的难度特别年夜。由于围堰波动的前提外侧四周压平衡，假设两承台同时施工，就会毁坏围堰外侧压力平衡。因此施工时先施工一侧，思索到围堰外侧的自动土压力特别年夜，采纳先施工卑鄙标高低的承台，待承台砼完毕施工时再抽排卑鄙围堰内的水。
D、 撤除水上平台，用挖泥船将围堰内的淤泥清到打算标高后，浇灌水下混凝土封底。因堰体较年夜，浇注时将堰体分红三箱，由崖上设地泵，用两套导管同时灌灌水下砼。等封底砼强度到达恳求后，进展堰内抽水、堵漏。抽水时留意不雅看堰体的波动。当抽水到标高(即堰表里水头差3m时)，加焊第二道支持。支持用ZH4006做为圈梁，中间用Φ80钢管，壁厚8mm焊成网状支持构造，并将第一层与第二层焊成全体空间构造。
E、 接着抽水直至堰内水抽完后，进展承台施工。
详细施工流程如下：
钻孔
钢板桩围堰施工
墩身施工
承台施工
抽水、顶撑、堵漏
清淤到封底砼标高
钢板桩围堰施工
拆钻孔桩平台
封底
水下灌注桩施工
说 明
G以上。
联络：
展开阅读全文
相关搜索
