钢板桩围堰施工方案
一、工程概况
望虞河大桥桥为中心里程为K8+577.4,桥跨布置为
6x25m+(53+85+53)m+4x25m，主桥采用3跨变高度预应力砼连续箱梁，两侧引桥采用25m先简支后连续部分预应力砼组合箱梁。下部结构为大体积承台，柱式薄壁墩。基础为桩基础。
二、施工方案的总体设计
根据工地现场的实际情况、施工组织设计的总体工期安排，结合我单位技术装备水平和现有设备、人员情况，我单位在望虞河大桥施工中拟采用如下施工方案：
主桥墩的水中钻孔灌注桩采用搭设水中固定平台施工方案，平台与岸边通过栈桥连接，最后类似于陆上钻孔作业。
主桥墩水下承台、墩柱（身）采用钢板桩围堰施工方案。
主桥的7、8号主墩各打设一个水中钢板桩围堰，钢板桩围堰尺寸定为：单个主墩为13m×28m。围堰的内侧距离河岸约18m，钢板桩选用德国拉森Ⅳ型，7#墩采用长度为18m的钢板桩，8#墩均采用长度为18m和24m的钢板桩。
因为根据此桥的水深、水文、地质等相关情况和我单位多年进行水中施工的经验，我们对各类施工方案进行综合比选后认为：采用钢板桩围堰施工方案与钢套箱围堰相比具有工艺简单、施工期间临时占用水面较小、安全、施工风险易于控制等诸多优势。
跨望虞河主桥采用悬浇挂篮施工，以保证河道的正常过水和通航。 大桥的引桥施工位于陆地上，施工工艺较为简单，在此不作详细介绍。 三、钻孔平台施工
水中钻孔灌注桩采用搭设水中固定平台施工方案，平台与岸边通过栈桥
连接，最后类似于陆上钻孔作业。
1、水中钻孔平台及栈桥施工：
(1)、栈桥基础采用Ф600mm钢管桩，入土深度控制在4-6m，视栈桥位置地质情况而定。上部采用贝雷梁、工字钢及方木组合，顶面铺设钢板。根据现场调查和施工要求，栈桥设置为1跨18m,桥面宽度8m。
(2)、水中钻孔平台采用Ф800mm钢管桩、入土深度同样控制在4-6m。钢管桩利用振动锤打桩，结束后，在每个管桩顶横放（方向顺主桥方向）双排I36工字钢或I40工字钢，上层放置贝雷梁。再利用角钢、U形卡等将贝雷梁与横梁工字钢、钢管桩连成一个整体。贝雷梁顶层铺设I25工字钢、最后在工字钢上铺设钢板、及焊接施工栏杆等，形成一个大的施工平台。此后便可利用吊车配合振动锤在平台上进行桩基的护筒埋设，进行钻孔作业。Ф1.5m钻孔灌注桩采用Ф2.0m钢护筒，利用振动锤完成护筒的埋设、拔除工作。桩基钢筋笼可在岸上钢筋加工厂加工制作完成后，运至平台上，利用平台上的吊车，下放钢筋笼。待主桥所有钻孔桩完成后，即可拆除固定平台，保留栈桥，施工钢板桩围堰。
2、单根钢管桩单桩承载力计算 a、计算条件
b、选用的钢管桩为υ=600mm，壁厚δ=8mm的敞口钢管桩，钢管桩材质为A3钢。
c、考虑到望虞河为人工开挖的新河道，河床底部淤泥层较浅，钢管桩打入土层的深度按h=4 m来控制。
d、计算过程
e、根据人民交通出版社出版的高等学校教材《基础工程》中有关桩基计算的公式来进行验算。
f、钢管桩因考虑到桩底闭塞效应及挤土效应的特点，按单桩轴向承载力计算公式计算。
g、单桩轴向承载力Pj的计算公式为Pj=λs UΣτiLi+λPAσR （1-1） 公式中：当和hb/ds＜5时 λP=0.16×hb/ds×λs （1-2） 当和hb/ds＞5时 λP=0.8×λs （1-3） Pj—— 钢管桩单桩轴向极限承载力
λP—— 桩底闭塞效应系数，对于闭口钢管桩λP =1,对于敞口钢管桩，λP值参考公式（1-2）、（1-3）进行取值
λs—— 侧阻挤土效应系数，对于闭口钢管桩λs =1,对于敞口钢管桩，λs值参考教材中的取值，钢管桩内直径υ=600mm，取λs=1
hb —— 桩底端进入持力层的深度（m） 取hb=4 m ds—— 钢管桩内直径（m） 内直径υ=0.6m A —— 桩底投影面积（㎡） A=?r2=0.283㎡ U —— 桩的周长（m） U =2?r=1.885 m
σR—— 桩底处土的极限承载力（kPa） 本次计算取σR=100 kPa Li—— 桩在承台底面或最大冲刷线以下的第i层土层中的长度（m） 本次计算年，取Li=3 m
τi—— 与Li相对应的各土层与桩侧的极限摩阻力（kPa）。本次计算中，通过参考地质资料及相关的数据，保守计算，取τi=25 kPa
计算：
因 hb/ds =4/0.6=6.67，所以取λP=0.8×λs=0.8×1=0.8 将上述各项参数代入公式可以计算得出： Pj=λsUΣτiLi+λPAσR
=1×1.885 m×3 m ×25 kPa+0.8×0.283㎡×100 kPa =1×1.885×3×25×103 N+0.8×0.283×90×103 N =161.7×103N =161KN≈16吨
在搭设水中平台时，每个平台打设28根钢管桩，理论合计平台承载力为：
P=161KN×28=4508KN≈450吨。承载力满足施工要求。 四、钢板桩围堰的设计与施工：
水下承台、墩柱（身）采用钢板桩围堰施工方案。围堰尺寸定为：单个主墩为15m×28m，钢板桩选用德国拉森Ⅳ型，7#墩采用长度为18m的钢板桩，8#墩均采用长度为18m和24m的钢板桩。
1、桥梁桩基、承台的相关参数：
7#和8#墩共计设计有36根直径为1.5m、桩长为75 m的钻孔灌注桩。桩基标高参数为：7#主墩桩顶-9.263m、桩底-84.263m，8#主墩桩顶-9.303m、-84.303m。
7#和8#墩设计承台4个、每个承台基础为9根桩。 左右幅承台尺寸为均为10.3m×10.3m×2.8m。承台底面高程依次为：7#墩承台顶标高-6.463m 、承台底标高-9.263m；8#墩承台顶标高-6.503m 、承台底标高-9.303m。
07年8月份实测水位标高为+2.165m，河床实测水深约为8.0m。08年3月份实测水位标高为+1.4m，河床实测水深约为7.5m，推测主墩位置处河床底标高约为-6.0m左右。
2、地质资料情况介绍
根据设计院提供的地质资料，结合主桥钻孔桩施工的钻进记录情况，桥位附近靠7#墩一侧，自上而下为亚粘土层（-0.2m—62.2m），粉细砂层（-62.2m—69.6m）。靠8#墩附近的依次为淤泥、亚粘土（-3.1m—6.7m）、粉砂（-6.7m—17.4m）、亚粘土（-17.4m—19.8m）、亚砂土（-19.8m—28.5m）、亚粘土（-28.5m—61.4m）及粉细纱层（-61.4m—74.4m）等。
3、水文资料：
设计最高通航水位为+2.684m，最低通航水位为+0.714m，07年8月份实测水位为+2.1m。施工常水位按+2.1m，最高水位按+2.6m考虑。水的正常流速按1.0m/s考虑。
4、钢板桩围堰简介。
根据河床地质和水文情况及施工要求，初步确定围堰尺寸为13m×28m。7#墩采用长度为18m的钢板桩，8#墩均采用长度为18m和24m的钢板桩。钢板桩为宽0.4m的拉森IV型。钢板桩顶标高为+3.0m，底低标高为-15m。7#墩钢板桩入土部分为亚粘土层，8#墩钢板桩入土部分为粉细纱砂层。其内支撑7#墩和8#墩均设置4道（详见另附图），第1层围囹斜撑均采用2I40aH型钢，第2、3、4层围囹均采用2I50a工字钢，斜撑均采用钢管支撑，节点采用焊接（施工中严格执行钢结构施工规范）。
5、钢板桩的设计
因7#墩和8墩围堰尺寸相同，钢板桩顶标高一样，承台标高相差仅4cm，而内支撑材料形式一样，受力情况基本一致，由于8#墩地质为粉细纱，极易发生管涌，由于均采用封底，故可只分析验算其中受力复杂的8#墩围堰受力情况即可。
（1）、平面几何尺寸的确定
主墩承台的几何尺寸为10.3m×10.3m，左右幅承台间距为3.2m，考虑到施工需要，主要体现在围堰打设方便、承台模板安装的作业空间，以及施工期间围堰内的抽水、集水井设置等因素，最后确定围堰的打设平面几何尺寸为13m×28m。这样，围堰距离承台砼边的距离为1.5m，满足施工需要。
（2）、钢板桩长度、入土深度确定
根据望虞河现场的施工条件，结合水深、水流速度、桥位处地质情况、钢板桩的施工工艺等因素综合考虑、7#墩采用长度为18m的钢板桩，8#墩均采用长度为18m和24m的钢板桩。钢板桩顶标高为+3.0m，底低标高为-15m。
6、钢板桩围堰的计算及验算
为确保大桥主墩钢板桩围堰的安全，在围堰设计时，采用不同的方法队围堰的稳定性、安全性进行验算，确保施工过程安全。
第一种方法，建立近似的计算模型，采用计算机程序进行计算。 8#主墩钢板桩围堰受力计算，详细的计算过程附后。