钢板桩支护在大型深水承台基坑施工中应用.docVIP

钢板桩支护在大型深水承台基坑施工中应用 　　摘要：钢板桩围堰防渗工程是将钢板桩打入原地表透水层下的相对不透水层中，拦截透水层的渗水，形成半封闭或全封闭的防渗墙，从而起到基坑开挖支护防渗作用。本文以沙湾特大桥主墩承台基坑开挖支护施工为例，着重介绍了钢板桩在深基坑支护中的设计和施工技术要点。 关键词：深基坑钢板桩支护要点 中图分类号： TV551.4文献标识码： A 一、工程概况 沙湾特大桥跨越沙湾水道，全桥长1819.006m。主桥跨径布置为（137.5+248+137.5）m，主桥长523.0m，为国内第一世界第三大跨度的对称塔双索面预应混凝土矮塔斜拉桥(图1)。 图1 主桥桥型布置图 本工程沙湾特大桥主墩均位于沙湾水道中，主墩承台为整幅承台，平面位置为14.5m×24.9m矩形，四边倒角为3.5m×4.0m后呈八边形，承台厚度为6.0m。承台底标高为-10.815m，顶标高为-4.815m，结构形式如图2所示。 图2 主墩承台结构形式图 二、设计环境条件 1.承台及河床高程 承台顶面设计高程为-4.815m，底设计高程为-10.815m。承台封底考虑干封底，封底厚度为50cm。故计算时基坑底标高按-11.315m考虑，项目部进场后对承台位置河床进行了清淤处理，实测承台范围河床底高程为-7.50m。 2.水位情况 结合设计资料提供的最高通航水位+5.114m、最高洪水位+4.414m以及勘测水位-0.210m等数据，综合比较分析，最高设计水位取+2.000m。 3.地层情况 根据设计院提供的资料和施工图纸，承台范围内河床以下9m范围深均为淤泥层。 4.水流速情况 沙湾水道水流速度按2.7m/s计。 三、设计计算原理 1.计算原理假设 ⑴、地基土作为弹性变形介质，地基系数随深度成比例增加； ⑵、不考虑钢板桩与土之间的粘着力及摩阻力； ⑶、钢板桩的刚度与土之间的刚度比为无限大； ⑷、钢板桩所承受的水土压力由钢板桩自身和围囹支撑共同来承担。 2.入土深度计算 多层支撑(锚杆)板桩入土深度，可采用盾恩近似法进行计算，其计算步骤如下： ⑴、绘出板桩上土压力的分布图，经简化后土压力分布如右图所示： ⑵、假定作用在板桩FB/段上的 荷载FGN/B/一半传至F点上，另 一半由坑底土压力MB/R/承受。由 “图3 多层支撑板桩土压力分 布图”的几何关系可得： 即： 式中：、、H、L5均为已知， 解得x值即为入土深度。图3 多层支撑板桩土压力分布图 3.钢板桩稳定性验算 板桩入土深度除保证本身的稳定性外，还应保 证承台基底部分在施工期间不会出现隆起和管涌现象。 转动力矩： 稳定力矩： 土层为均匀土时，则Mr=πτx2 图4 板桩支护软土滑动面假设图 式中τ——地基土不排水剪切的抗剪强度，在饱和性淤泥土中，τ=0。 地基稳定力矩与转动力矩之比称抗隆起安全系数，以K表标，若K满足下式，则地基土稳定，不会发生隆起。 ≥1.2 当土层为均质土时，则 ≥1.2 式中c——内聚力地质报告提供c=25.0KPa； q——板桩外河床受上部水荷载q=100.0KN/m2； 3.基底管涌稳定性验算 当地下水由高处向底处渗流，其向上渗流力(动水压力)j≥时(－浮容重),坑底将产生管涌现象，为避免产生管涌，则要求≥Kj。 K―――抗管涌安全系数，K=1.5～2.0 近似按紧贴板桩的最短路线计算最大渗流力： j=irw= 式中：i―――水力梯度； t―――板桩入土深度； ―――地下水位至坑底的距离； rw―――地下水的重度。 不发生管涌的条件为： t≥图5 基坑抽水后水头差引起的渗流图 4.钢板桩受力计算 钢板桩受力计算方法为围堰内逐层抽水、开挖 后，逐层验算钢板桩在风荷载、流水压力、静水压 力和土压力作用下的钢板桩受力情况。本围堰共分 六个工况对钢板桩围堰进行受力计算，计算模型及 各工况分别为： ⑴、工况1、抽水至第二层围囹支撑以下 40cm，未安装第二层围囹支撑时； ⑵、工况2、抽水至第三层围囹支撑以下 40cm，未安装第三层围囹支撑时； ⑶、工况3、抽水开挖至第四层围囹支撑以下 40cm，未安装第四层围囹支撑时； ⑷、工况4、抽水开挖至第五层围囹支撑以下 40cm，未安装第五层围囹支撑时； 图6 板桩受力计算图式 ⑸、工况5、抽水开挖至第六层