吳淞江特大橋深水圍堰設(shè)計(jì)與施工

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1、吳淞江特大橋深水圍堰設(shè)計(jì)與施工2003.7吳淞江特大橋深水圍堰設(shè)計(jì)與施工一、吳淞江特大橋主墩簡價(jià)二、幾種方案的可行性比較一、圍堰的組成結(jié)構(gòu)二、圍堰受力計(jì)算三、圍堰施工吳淞江特大橋深水圍堰設(shè)計(jì)與施工一、吳淞江特大橋主墩簡介吳淞江特大橋位于蘇州繞城高速公路東南段至上海段，全橋長878.1米，分上、下兩幅，主橋?yàn)?0+100+60連續(xù)變截面箱式結(jié)構(gòu)采用掛藍(lán)施工。引橋?yàn)橐?0m空心箱梁為主的先簡支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)形式。吳淞江航運(yùn)比較繁忙，屬于超五級航道，規(guī)劃四級。為了使橋主跨與航道平行，保證通航寬度，該橋與吳淞江成斜交形成角度為55。，其主橋上、下兩幅橋墩設(shè)置的樁號不同，相差近12m左

2、右。四個(gè)主墩均位于吳淞江中，距岸邊分別30m和70m，主墩樁基礎(chǔ)是由8根Φ2.5m的群樁組成上接大體積砼承臺，承臺位于河床下4.0m，水深近5.0m，屬于深水，長樁施工。吳淞江特大橋主墩編號為68號與69號，主墩都位于主河道內(nèi)，距岸邊分別為70米和40米，上游側(cè)與便橋相臨，相距7.0米，目前水深4.0m，水流較緩慢流速1.5m/s。江水漲落不大，在豐水期水深5.0m，漲幅1.0m，據(jù)統(tǒng)計(jì)沒有海水的頂拖現(xiàn)象。主墩承臺底標(biāo)高上下游不同，68號墩承臺底標(biāo)高分別為-5.8m和-3.7m，下游幅較深。69號墩上下游承臺底標(biāo)高分別為-4.88m與-3.97m。根據(jù)設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)資料，河

3、床地質(zhì)為粘土和亞粘土相間分層，厚度不一，滲透力差。一、幾種方案的可行性比較1．雙壁鋼圍堰總結(jié)我國橋梁深水基礎(chǔ)施工中的各種圍堰類型，根據(jù)圍堰的特點(diǎn)可知：雙壁鋼圍堰的剛度大，能承受向內(nèi)向外的壓力，結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，也能為頂部施工平臺提供支撐條件，但相對費(fèi)用比較昂貴，回收率不高。根據(jù)以上對主墩地質(zhì)情況分析，10m范圍內(nèi)全部為淤泥質(zhì)粘土，標(biāo)高變更后降低，這就增加了圍堰高度，一次投入資金比較大，根據(jù)吳淞江地理環(huán)境，航運(yùn)比較繁忙，而且主墩臨近主航道，鋼圍堰的就位、安裝非常困難。2．鋼管樁鎖口圍堰根據(jù)原我局深水基礎(chǔ)的施工總結(jié)，鋼管樁圍堰縱向剛度比較大，而且施工中也容易使鋼管下打到地層中，但鎖

4、口封水比較難，安全系數(shù)不大。但是由設(shè)計(jì)圖可知，承臺底標(biāo)高在淤泥下3.5m左右，鎖口在淤泥層中，不易封水。3．鋼板樁圍堰鋼板樁圍堰是深水基礎(chǔ)、基坑支護(hù)的很有效的，施工比較簡單，結(jié)構(gòu)受力明確的一種圍堰形式。根據(jù)以上地質(zhì)情況，淤泥層較厚，水深為4.0m，采用鋼板樁圍堰，施工中下打方便，靠鎖口于淤泥中封水比較容易，成功率大，較以上兩種費(fèi)用低。而且吳淞江水位變化不明顯，也沒有海水的頂推，因此向外壓力不用考慮。這也是鋼板樁圍堰與鋼套箱圍堰的差別。只是鋼板樁圍堰同以上兩種方案比，鋼板樁剛度小，需加強(qiáng)密內(nèi)支撐。一、圍堰的組成結(jié)構(gòu)鋼板樁圍堰是由封底砼、內(nèi)支撐、圍囹堰體、導(dǎo)向結(jié)構(gòu)組成。根據(jù)圖紙

5、提供的資料，承臺底標(biāo)高在淤泥層下3.5m，而且淤泥質(zhì)亞粘土層深為10.3m水深4.0m。因此設(shè)鋼板樁穿過淤泥，進(jìn)入亞砂土4.2m進(jìn)行驗(yàn)算，內(nèi)支撐按堰體等彎矩并結(jié)合承臺施工的實(shí)際情況分布。水流及行船浪擊堰體按動水壓力考慮。封底砼用1.2m厚C20。二、圍堰受力計(jì)算1．根據(jù)地理、地質(zhì)情況，對圍堰的受力情況進(jìn)行分析：(1)動水壓力，取安全系數(shù)2。A、圍堰受力分析（1）圍堰施工時(shí)，捶打鋼板樁，內(nèi)外壓力相等。當(dāng)圍堰合攏后，圍堰將水體分成內(nèi)外兩部分，外側(cè)水為流動水，內(nèi)側(cè)為靜水，圍堰受外側(cè)動水壓力和浪擊壓。（2）當(dāng)圍堰施工完成后，進(jìn)行清淤到封底砼底標(biāo)高，這時(shí)圍堰除受外側(cè)動水浪擊壓力外，還

6、我內(nèi)外淤泥壓力差。而且堰體存在由內(nèi)外壓力形成的傾翻力矩作用，為施工安全起見考慮圍堰合攏后第一道支撐。（3）當(dāng)水位到第二道支撐標(biāo)高時(shí)，圍堰反支撐受力穩(wěn)定情況。（4）清淤、抽水到第三道支撐標(biāo)高時(shí)，圍堰及支撐受力穩(wěn)定情況驗(yàn)證。（5）封底砼施工完成后，等強(qiáng)度達(dá)到要求后，進(jìn)行堰內(nèi)抽水時(shí)，堰體的受力情況與支撐結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算。（6）封底穩(wěn)定包括：水的浮力、動水壓力與護(hù)筒圍堰內(nèi)側(cè)的粘結(jié)情況，砼形成板的穩(wěn)定。A、動水壓力計(jì)算：根據(jù)吳淞江設(shè)計(jì)資料提供的水流速度V=1.5m/s驗(yàn)算每米鋼板村承受的力：P=K·H·V2/2g×B×DK為安全系數(shù)取2.0H為水深V=1.5m/sg為重力加速度9.8m/s

7、2B樁板寬1.0mD水的密度P=2×4×1.52/(9.8×2)×1×1=0.918t根據(jù)圍堰設(shè)計(jì)資料及橋涵2-2-60資料，確定動水作用集中點(diǎn)為水面下水深1/3計(jì)算。Hc=1/3×4.0=1.33m，即：P作用于堰體標(biāo)高為-0.1m位置處,根據(jù)結(jié)構(gòu)在P作用下，圍堰平衡只能由打入樁一定深度的被動土壓力完成。為了施工安全起見，施工時(shí)采用先由平臺基礎(chǔ)鋼管樁加一層橫梁作為臨時(shí)內(nèi)支撐。A、圍堰板樁插打完成后，及時(shí)支頂最上一層內(nèi)支撐，內(nèi)支撐的材料采用Φ80的鋼管成425×425方格形式布置，然后再進(jìn)行清淤，清淤結(jié)束后，驗(yàn)算由