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钢板桩围堰的设计与施工 薛保民 摘 要 本文结合237省道淮安段淮河入海水道、苏北灌溉总渠大桥钢板桩围堰设计与施工的工程实践，初步探讨了钢板桩围堰在桥梁深水基础中的应用。 关键词 钢板桩围堰 设计 施工 前言 钢板桩围堰施工是桥梁建设应用广泛且成熟的施工工艺Ф=15°，内聚力c=40Kpa，正常水位6.5m，最高水位7.5m。采用拉森Ⅳ型钢板桩W=2037cm3，[σ]=200Mpa，土的容重为20KN/m3，水的容重为10KN/m3。 3.1、钢板桩长度计算 根据钢板桩的不同施工阶段的工况分为三种： 3.1.1工况一：安装好第一层围囹，抽水、挖土至第二层围囹时。如左图：第一层围囹受力最大，根据单锚浅埋板桩计算规则，假定上端为简支，下端为自由支撑，因为是粘性土，且水压力比较大，墙后主动土压力不考虑，仅考虑水压力，被动土压力取安全系数为1.5，为使钢板桩保持稳定，则水压力和被动土压力对A点的力矩应等于零，即 ， 解之得t=1.59m 根据钢板桩的入土深度，求钢板桩的受力M=109KN.m和支点反力R=60KN，则钢板桩应力为，入土深度t小于实际入土深度5.3m，钢板桩弯应力б=53.5Mpa≤[σ]=200Mpa，此工况满足要求。 3.1.2工况二：安装好第二层围囹，继续抽水挖土至承台封底高程-2.2m，此时钢板桩受力最大，围囹支撑受力也最大，如下图。按照偏安全考虑，不考虑第一层围囹的影响，按照单锚支撑作用在A点计算第二层围囹，水压力和被动土压力对A点的力矩应等于零，即， 解之得t=3.96m 根据钢板桩的入土深度，求钢板桩的受力M=297KM.m和支点反力R=348KN，则钢板桩应力，入土深度t小于实际入土深度5.3m，钢板桩弯应力б=145Mpa≤[σ]=200Mpa，此工况满足要求。 3.1.3工况三：施工好承台，放水到围堰内拆除第二道围囹，这时第一道围囹和钢板桩受力分析。如下图：此时钢板桩内有被动土压力和水压力及承台对基坑底的压力q=92.5kpa，为使钢板桩保持稳定，则水压力和被动土压力及围堰内水压力对A点的力矩应等于零，即， 解之得t=0.94m 根据钢板桩的入土深度，求钢板桩的受力M=355.7KM.m，支点反力为R=125KN。则钢板桩应力，入土深度t小于实际入土深度5.3m，钢板桩弯应力б=175Mpa≤[σ]=200Mpa，此工况满足要求。 根据上面三种工况分析，22#主墩钢板桩围堰采用15m长钢板桩，入土深度为5.3米是满足施工要求的。 3.2、围囹支撑计算 第一道围囹的最大支点反力R1=125KN（在第三种工况时），第二道围囹的最大支撑反力R2=348KN（在第二种工况时），为方便主墩墩身施工，本工程围囹支撑设计如下图： 第一层围囹支撑布置图 3.2.1、第一道围囹支撑验算 第一道围囹受均布荷载q=125KN/m,根据支撑布置，取跨径最大的一边验算围囹受力，M=229KN.M，Q=327KN。验算最长的斜支撑杆件L2=6.11m，承受压力N=614KN。 计算结构模型图 弯矩图 剪力图 围囹采用II36b，支撑也采用II36b，W=919cm3，A=83.68cm2， 围囹应力为：,，满足材料要求。验算支撑的稳定性，求压杆的柔度 材料软度小于2，属于小柔度构件，材料破坏受强度控制，压杆受力为，符合材料要求。 3.2.2、第二道围囹支撑验算 第二道围囹受力q=348KN/m，围囹支撑布置见下图： 第二层围囹支撑布置图 取跨径大的一边作为研究对象，如下图： 弯矩图 剪力图 根据弯矩和剪力图得第二层围囹受最大弯矩M=401KN.m，Q=645KN， 支撑反力R1=717KN，R2=1119KN，围囹材料采用三拼I40b，W=1140cm3，A=94.112cm2，支撑材料采用?400×7mm钢管桩，L1=3.59m，L=7.18m。 围囹应力为：,，满足材料要求。以最长的支撑杆件为研究对象，验算支撑的稳定性，求压杆的柔度，属于小柔度构件，材料破坏受强度控制，压杆受力为，符合材料要求。 3.3、基坑底的隆起验算 1.2。故坑底不会产生隆起。 3.4、基坑底的管涌验算： 根据地质报告，承台处土质为粘土、亚粘土，无透水性，但是为了安全考虑，故验算抗管涌系数，根据公式，不发生管涌的条件为：，故是安全的， 4、钢板桩围堰的施工 4.1钢板桩整理 钢板桩运到工地后，需进行整理。清除锁口内杂物(如电焊瘤渣、废填充物等)，对缺陷部位加以整修。 锁口检查的方法：用一块长约2米的同类型、同规格的钢板桩作标准，将所有同型号的钢板桩作锁口通过检查。检查采用卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾作锁口通过检查。对于检