水中承臺(tái)圍堰施工方案一、工程及地質(zhì)概況1、工程概況黃河大橋主橋墩基礎(chǔ)墩號(hào)為0～5號(hào)，均采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，0、5號(hào)墩承臺(tái)厚度4.5m，平面尺寸34.6×13.8m，0號(hào)承臺(tái)頂面標(biāo)高33.0m、5號(hào)承臺(tái)頂面標(biāo)高30.0m；1、2、3、4號(hào)墩承臺(tái)厚度6.0m，平面尺寸42.5×23.3m，承臺(tái)頂面標(biāo)高27.0m。1、2號(hào)承臺(tái)基礎(chǔ)為深水基礎(chǔ)。2、地質(zhì)概況(1)橋渡地形正橋橋址處河道屬濟(jì)南段黃河窄河道區(qū)，寬約900m，河床平均高程高出兩岸大堤背水面3.0m。(2)水文條件黃河河流平均流速2.07m/s，設(shè)計(jì)施工洪水位+30.5m。黃河枯水期僅主河槽有水，水深約4-6m，水面標(biāo)高+27m，水面寬約300m。黃河主河道內(nèi)一般沖刷厚度約為7.7m～11.3m。(3)工程地質(zhì)橋位工程地質(zhì)地層以第四系河流相粉質(zhì)土為主，其間多夾粉、細(xì)、中沙及粉土、薄層粘土或透鏡體。其中覆蓋層40m以下姜石含量較高，姜石層分布較多。設(shè)計(jì)圖紙反映橋址范圍第一層土主要為軟塑的粉質(zhì)粘土、粘土及稍密的粉土組成，厚度9.6m～22.5m；第二層為硬塑的粉質(zhì)粘土、粘土及中密的粉土及中密的砂層組成，厚度2.7m～11.8m；第三層為硬塑狀的粉質(zhì)粘土組成，厚度鉆孔未揭露。黃河主河道內(nèi)一般沖刷厚度約為7.7m～11.3m，枯水期河床沖刷層范圍沉積層主要以粉砂土為主。二、圍堰選型1、方案確定主橋1、2#墩位于黃河主河道內(nèi)，受水流沖刷影響大，且冬季河面存在冰凌危害，墩位處水深3-5米；3、4、5#墩處于黃河河灘內(nèi)，地下水位淺，土質(zhì)為沉積的沙土層，開(kāi)挖后極易塌陷；0#墩位于北岸河堤外側(cè)，臨近居民區(qū)，基礎(chǔ)施工時(shí)，土層開(kāi)挖深度大，對(duì)過(guò)往車輛的安全維護(hù)要求高。方案初期，水中基礎(chǔ)施工確定為鋼套箱與鋼板樁兩種方案。結(jié)合場(chǎng)地、工期、經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性、地質(zhì)情況已經(jīng)以往黃河橋施工經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)多方比選，并考慮鋼板樁的可重復(fù)利用性，主橋基礎(chǔ)確定采用鋼板樁圍堰施工方法。2、鋼板樁圍堰的特點(diǎn)鋼板樁圍堰較鋼套箱圍堰方案優(yōu)越性有以下幾個(gè)方面：（1）占用空間小，無(wú)須準(zhǔn)備大的制作鋼套箱場(chǎng)地；（2）對(duì)設(shè)備要求相對(duì)較底，無(wú)須配置大型托運(yùn)和下沉鋼套箱的設(shè)備；（3）可多次周轉(zhuǎn)且打設(shè)速度較快，可加快施工進(jìn)度；（4）鋼板樁圍堰基底清淤、拆除等較鋼套箱圍堰安全，拆除方便，對(duì)原河道恢復(fù)較容易；（5）鋼板樁圍堰在施工投入、工期、施工安全等方面均比鋼套箱圍堰優(yōu)越。（6）承臺(tái)施工選擇在冬季枯水期，此時(shí)黃河水量小，對(duì)鋼板樁沖刷影響不大。（7）由于鋼板樁可重復(fù)利用，主橋水中與旱地承臺(tái)圍堰的鋼板樁可循環(huán)使用，節(jié)約了成本。三、圍堰設(shè)計(jì)1、圍堰概況主橋承臺(tái)采用鋼板樁圍堰施工，圍堰防水性能好，整體剛度較強(qiáng)。圍堰平面為矩形，其內(nèi)口尺寸為46.5×28.3米，鋼板樁單根長(zhǎng)24米；采用德國(guó)拉森Ⅳ型鋼板樁，套型鎖口，四個(gè)轉(zhuǎn)角位置采用焊接的T形鋼板樁。采用2I56a作圍囹布置在圍堰四周，縱橫向以Φ63cm鋼管作內(nèi)支撐，上下設(shè)置三道。黃河大橋鋼板樁圍堰的特點(diǎn)1)、鋼板樁打設(shè)長(zhǎng)度長(zhǎng)，入土深度大；2)、圍堰平面尺寸巨大，46.5×28.3m；3)、內(nèi)支撐復(fù)雜，由上至下共設(shè)置3道，每道縱橫向交錯(cuò)布置；4)、圍堰內(nèi)清淤深度大，吸泥困難；5)、黃河水位變化頻繁，主橋1#、2#圍堰受水位漲落影響巨大；6)、主橋?yàn)┑貒呤苓^(guò)往施工車輛影響，便道側(cè)圍堰所受側(cè)壓力復(fù)雜；7)、承臺(tái)分兩次澆注，內(nèi)支撐需分期拆除；2、圍堰設(shè)計(jì)1）鋼板樁長(zhǎng)度的計(jì)算2）封底混凝土厚度的計(jì)算3）內(nèi)支撐層數(shù)及間距的確定4）支撐鋼管強(qiáng)度驗(yàn)算1）鋼板樁入土深度的確定鋼板樁的入土深度要滿足基底抗翻起和抗管涌的要求。鋼板樁深入穩(wěn)定的硬塑粘土層，避免了鋼板樁底部流沙、土層坍塌的危害。通過(guò)1#墩圍堰的施工證明了圍堰的穩(wěn)定性。2）確定封底混凝土厚度根據(jù)鋼板樁封底后最高水位時(shí)圍堰所承受的托浮力進(jìn)行估算，考慮最不利狀態(tài)，即河床沖刷最深處。圍堰與與外圍土層摩擦力作為安全系數(shù)考慮：通過(guò)圍堰所受托浮力與自身重力平衡計(jì)算得鋼板樁入土深度。驗(yàn)算封底混凝土在水頭壓力作用下對(duì)樁產(chǎn)生的切向粘結(jié)力以及在水頭壓力作用下產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，均滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求。3）圍堰內(nèi)支撐層數(shù)及間距的確定①按等彎矩布置確定各層支撐的間距，由其允許抵抗彎距計(jì)算板樁頂部懸臂部分的最大極限允許跨距h:②計(jì)算下部各層支撐的跨度(即支撐的間距),把板樁視作一個(gè)承受三角形荷載的連續(xù)梁,各支承點(diǎn)近似假定其不移動(dòng)，即把每跨都視作兩端固定,可按一般力學(xué)計(jì)算求出各支點(diǎn)最大彎距都等于Mmax時(shí)各跨的跨度。③鋼板樁本身強(qiáng)度的計(jì)算，按四種工況計(jì)算。工況一：開(kāi)挖到原地面下2.2米，未安裝完內(nèi)第一道支撐；工況二：安裝完第一道內(nèi)支撐，繼續(xù)開(kāi)挖到直至設(shè)計(jì)標(biāo)高+26.35m；工況三：第二道內(nèi)支撐安裝完畢，繼續(xù)開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高23.15m時(shí)；工況四：安裝第三道內(nèi)支撐，繼續(xù)開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高20.8m時(shí)。內(nèi)支撐均采用φ630×10mm鋼管。按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算，壓桿兩端按鉸接簡(jiǎn)化。四、圍堰施工3、鋼板樁圍堰施工(1)鋼板樁的整理鋼板樁運(yùn)到工地后，需進(jìn)行整理。清除鎖口內(nèi)雜物對(duì)于檢查出來(lái)的缺陷部位須校正后再用標(biāo)準(zhǔn)鋼板樁進(jìn)行檢查直到合格。對(duì)于樁身殘缺、不整齊等都要做全面的檢查，并采取相應(yīng)措施，以確保正常使用。施工前鋼板樁應(yīng)進(jìn)行鎖口潤(rùn)滑及