板樁圍堰施工計(jì)算的探討

馬龍 楊波 孫炎云

摘要：在河道內(nèi)進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)的施工，一般要修筑施工圍堰。對(duì)河道內(nèi)水面較深，流速較大的情況下多采用板樁圍堰。本文通過(guò)具體實(shí)例對(duì)板樁圍堰的自身強(qiáng)度，圍堰的抗滑移、抗傾覆等方面進(jìn)行施工計(jì)算，希望能起到拋磚引玉的作用，有助于類似工程順利的完成施工任務(wù)。

關(guān)鍵詞：河道圍堰施工計(jì)算

中圖分類號(hào)： TV85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

Abstract: in the river in the bridge foundation construction, general building construction cofferdams. The water in the river is deep and large flow under the condition of the cofferdam used more sheet pile. This article through the concrete instances to board their strength of pile cofferdam, resistance of the cofferdam slipping, resistive overturning aspects of construction is calculated, the hope can a view to play a valuable role, help the similar project construction tasks done smoothly.

Keywords: river cofferdam construction is calculated

一、前言

在河道內(nèi)進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)的施工，一般要修筑施工圍堰。圍堰的類型有土圍堰、土袋圍堰、木樁竹條圍堰、竹籬土圍堰、竹籠圍堰、堆石土圍堰、鋼板樁圍堰、鋼筋混凝土板樁圍堰、鋼套箱圍堰等。對(duì)河道內(nèi)水面較深，流速較大的情況下多采用板樁圍堰。板樁圍堰包括木樁圍堰、鋼板樁圍堰和鋼筋混凝土板樁圍堰，不論那種板樁圍堰，都要保證圍堰自身結(jié)構(gòu)不破壞、圍堰不傾覆、不滑移。因此施工前應(yīng)對(duì)圍堰進(jìn)行堰身強(qiáng)度、抗傾覆、抗滑移的計(jì)算。本文結(jié)合紹興縣安昌鎮(zhèn)2#橋施工實(shí)例給出圍堰施工計(jì)算的方法供參考。

二、工程概況

紹興縣安昌鎮(zhèn)2#橋主橋采用42＋68＋42m帶鋼掛梁V墩連續(xù)剛構(gòu)箱梁結(jié)構(gòu)，下部基礎(chǔ)采用4φ2m的鉆孔灌注樁，2、3號(hào)墩位于河道內(nèi)，3號(hào)墩處河底高程為－3.85m，最高水面高程為5.23m；河底以下6m內(nèi)為淤泥質(zhì)亞粘土。根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)的計(jì)劃，3號(hào)墩基礎(chǔ)和承臺(tái)的施工采用在河內(nèi)修筑施工圍堰的施工方法。

三、施工圍堰的設(shè)計(jì)

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，通過(guò)多方案的對(duì)比，采取以下的設(shè)計(jì)方案。

1、圍堰結(jié)構(gòu)型式

從滿足堰身強(qiáng)度和穩(wěn)定的要求考慮，決定采用雙層鋼板樁圍堰內(nèi)填粘性土的結(jié)構(gòu)型式；圍堰的剖面圖見(jiàn)圖1：

2、圍堰各部尺寸

鋼板樁采用15m長(zhǎng)的[32a槽鋼；入土深度4.85m；

橫撐腰梁采用2[16a槽鋼，間距2m；

對(duì)拉螺栓采用φ28的圓鋼，間距1.0m；

堰頂高程：高出施工期間可能出現(xiàn)的最高水位（包括浪高）0.5m—0.7m；采用5.80m；、

圍堰寬度：采用5.0m。

3、堰內(nèi)填土

圍堰內(nèi)填粘性土。

四、圍堰的施工計(jì)算

1、計(jì)算參數(shù)

河底高程：－3.85，水面高程5.23，堰頂高程5.80；則：水深h1＝9.08m，圍堰高度h3＝9.65m，圍堰寬B=5.0米，填土飽和重度；γ1＝19KN/m3；

采用15米的鋼板樁，鋼板樁入土深h2＝4.85m。

河底以下6m范圍內(nèi)為淤泥質(zhì)亞粘土；粘聚力c=16.5Kpa，內(nèi)摩擦角φ=160，γ2＝19.3KN/m3；

2、抗傾覆計(jì)算

計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2（按每延米計(jì)）。

1）、水壓力計(jì)算

Pa1＝γ水h12/2＝410KN；

Pa2＝γ水h1 h2＝440KN；

2）被動(dòng)土壓力

被動(dòng)土壓力采用

p底＝（γh2＋q）tan2（450＋φ/2）＋2c tan（450＋φ/2）＝113.05+36.27=147.57KN/m2，

P頂＝2c tan（450＋φ/2）＝36.27KN/m2，

Pp＝（P底＋P頂）×h2/2＝445.81KN；

3）、填土重

W＝h3×B×γ1+ h2×B×γ2＝1385KN；

4）、抗傾覆計(jì)算

對(duì)A點(diǎn)取矩：

傾覆彎矩：M1= Pa2×h2/2+×Pa1（h2+ h1/3）＝4296KN.m；

抗傾覆彎矩：M1= W×5/2+ Pp×h4＝4354KN.m＞4296 KN.m；

滿足要求。

3、抗滑移計(jì)算

計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3（按每延米計(jì)）。

1）、 滑動(dòng)力F1

F1=Pa1+Pa2=850KN；

2）、抗滑動(dòng)力F2

（1）、被動(dòng)土壓力：Pp＝（P底＋P頂）×h2/2＝445.81KN；

（2）土的粘聚力：C=16.5×5＝82.5KN；

（3）、摩擦力：f=1385×tg16＝356KN；

抗滑力

F2＝Pp +C+f＝884KN＞850 KN；滿足要求。

4、堰身強(qiáng)度計(jì)算

計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖4。

1）、填土對(duì)鋼板樁最大側(cè)壓力的計(jì)算

參考中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版的《實(shí)用給水排水工程施工手冊(cè)》第二版采用下式進(jìn)行計(jì)算：

Pmax＝（0.5—0.7）γh；

式中：Pmax——新填土對(duì)模板的最大側(cè)壓力（KPa）；

h——為有效壓頭高度（m），取5m；

γ——土的容重（KN/m3）；

系數(shù)取平均值0.6進(jìn)行計(jì)算

Pmax＝0.6γh＝0.6×19×5＝57KN/m2；

2）鋼板樁強(qiáng)度驗(yàn)算

采用[32a槽鋼，Wy＝46.5cm3， h＝32cm；

由于腰梁間距為2m，簡(jiǎn)化按三跨連續(xù)梁、最大分布?jí)毫?7KN/m2進(jìn)行計(jì)算；

Mmax＝qL2/10＝57×0.32×22÷10＝7.30KN.m；

σ＝M/W＝7.30×106÷46.5× 103＝157Mpa＜195Mpa；

滿足要求。

3）對(duì)拉螺栓的驗(yàn)算

對(duì)拉螺栓橫向間距采用1.0m，

則一根拉桿承受的土壓力面積為2.0 m2，

拉力T＝Pmax×2.0＝57×2.0＝114KN；

選用φ28的原鋼，s＝615.8mm2，P＝615.8×195＝120KN＞114KN；

滿足要求。

4）、腰梁的驗(yàn)算

腰梁采用2[16a槽鋼，Wx＝108×2＝216cm3， h＝16cm；

簡(jiǎn)化按三跨連續(xù)梁、最大分布?jí)毫?7KN/m2進(jìn)行計(jì)算，；

Mmax＝qL2/10＝57×2×12÷10＝11.4KN.m；

σ＝M/W＝11.4×106÷216×103＝52.8MPa；

滿足要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

施工圍堰的安全是在河道內(nèi)進(jìn)行橋梁基礎(chǔ)和承臺(tái)施工的前提，圍堰的破壞將給工程帶來(lái)巨大的損失。因此在圍堰施工前必須進(jìn)行圍堰的施工計(jì)算。目前，在施工圍堰的計(jì)算方面還沒(méi)有具體的規(guī)范要求，本文通過(guò)實(shí)例對(duì)圍堰的施工計(jì)算進(jìn)行闡述，希望能起到拋磚引玉的作用，為類似工程的施工提供施工計(jì)算的參考。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)用PDF形式查看。