富顺沱江三桥2#墩钢围堰检算报告
一、工程概况
富顺县沱江三桥是S305线富顺县城过境段改（扩）建工程中跨越沱江的一座独立桥梁，桥梁位于晨光二厂上游约200m，线路全长0.9975km，设计范围：（K8+492.5~K9+490）。桥跨结构为1×20m预制简支箱梁+（73+130+73）悬臂现浇连续箱梁+18×20m预制箱梁，桥面全宽26.5米，汽车荷载：公路I级，人群荷载：3.0kN/m2，设计洪水频率：1/100，通航等级：IV-(3)。桥梁总体布置如图1所示：
图 1 富顺县沱江三桥总体布置图
沱江三桥桥梁2#、3#主墩位于河床中，承台嵌入河床强风化岩层0.6m~4m。河床表面只有0.5m左右的卵石覆盖层，河床地质为强风化粉质砂岩。沱江枯水季节流速平缓流速为0.3m/s。3#墩承台水深达到8m，2#墩水深在5~14米之间。2#墩因承台所处的河床地形陡峭，纵桥向承台边缘的原河床底面标高高差达到8m，钻孔桩平台若采用钢结构平台进行施工，需要进行水下爆破，河床清理平整后才能开始钢结构平台及后续的承台钢套箱施工。此方案施工时间周期较长，投入大型设备较多，施工进出场极为不便；而且办理相关特
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殊施工许可周期较长，无法保证在洪水来之前完成水下结构物的施工，从而影响整个工期。通过现场勘查，经过综合考虑并结合设计方的方案，确定水中墩的施工方案如下：
1）、钻孔桩施工平台都采用筑岛围堰，以减少施工难度及工程造价。 2）、2#墩因边坡验算稳定性不够采用钢板桩围堰支护施工。
3）、3#墩因填筑的材料透水性较强，直接在筑岛围堰区内明挖深基坑施工安全风险较大，3#墩采用钢板桩支护施工。
4）、因承台嵌入岩层为强风化及中风化粉砂质泥岩较硬，尤其是2#墩小里程侧有夹砂岩构造，岩层硬度达到30MPa以上，在进行承台石方开挖时需要进行爆破施工。
对2#墩3#墩钢板桩围堰受力进行分析，2#墩钢板桩围堰更不利。下面对2#墩钢板桩围堰进行计算。
二、2#墩承台钢板桩围堰施工设计
图 2 2#墩承台施工布置图 为便于安装承台模板，考虑承台轮廓尺寸按每边大1.5m进行，用C20砼封底，厚度根据水深按1m～1.5m考虑，用型钢作围檩及支撑。钢板桩顶标高比筑岛围堰面高1米考虑，底标高比封底混凝土底面低2m以上考虑。
设计钢板桩围堰需要计算钢板桩横截面、最小入土深度、支撑结构及间距、钢板桩平面尺寸等，钢板桩受力除土压、水压等外力，还与支撑受力有关。为方便钢板桩通常取1米宽作简化计算，计算时不考虑钢板桩之间的摩擦力。
由于基坑底在水面以下较深，为了减小钢板桩的弯矩须设置多层支撑，根据土质、坑深、支撑结构杆件强度、最小入土深度以及施工需要等因素，围堰钢板桩长度为15m。
围堰内用型钢HW450*300作为内支撑，以留出墩身施工空间，桁架四周设作
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为导环。
钢板桩采用SP-U400*170型拉森IV型钢板桩，钢板桩围堰内围檩采用H型钢双拼HW450*300，纵向、横向采用600*8mm的钢管作为支撑，具体见图。
钢板桩围堰结构形式如下图所示：
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图 3 2#墩钢板桩围堰施工总布置图
三、计算依据
《钢结构设计规范》(GB50017-2003) 《简明深基坑工程设计施工手册》 《建筑桩基础规范》(JGJ94-2008) 《简明施工计算手册》
《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004) 《富顺县沱江三桥施工图设计》 《富顺县沱江三桥地质勘测报告》
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四、富顺县沱江三桥2#墩钢板桩围堰检算
4.1 基本参数 1）钢板柱截面特性
表 1 钢板桩截面参数特性值表 单根钢板桩 宽 钢板桩型号 B mm SP-U400错误！未找到引用源。170 400 170 15.5 242.5 38600 2270 侧厚 H mm 壁厚 t mm 面积 A cm/m 2每延米钢板桩 惯性矩 IX cm/m 4截面矩 ZX cm/m 32）地质资料
根据地质勘察报告，2#墩地质资料及土层参数分别如表2。
表 2 2#墩土层参数表
土层名称 层顶 标高 层底 标高 253.00 容重 内摩擦角 粘聚力 （kN/m3） （°） （kPa） 19.4 15 25 风化页岩土夹粘土 262.00
4.2计算方法
通过有限元软件Midas建立钢板桩围堰整体模型，分析工况根据施工步骤确定，每次加内支撑前都是最危险工况，根据土的深度施加土压力和水压力，钢板 桩插入土中后，相当于嵌固在土中，嵌固深度取钢板桩法向抗弯高度的1.5倍，钢板桩与圈梁通过在牛腿处焊接，相当于固接。由此计算出钢板桩和圈梁的最大应力以及弯矩和位移等，判断是否满足要求。钢板桩主动土压力和被动土压力修系数如表3所示。
本文计算作出如下假设：
1.假设计算时取1m宽单位宽度钢板桩；
2.因土处于饱和水状态，为简化计算且偏安全考虑，不考虑土的粘聚力（c=0）；
3.弯矩为零的位置约束设置为铰接，故等值梁相当于一个简支梁，方便计算； 4.假设钢板桩在封底砼面以下0.5m处固结，在MIDAS中限制全部约束；
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