钢板桩围堰封底混凝土优化施工

2017年第3期铁道建筑RailwayEngineering39文章编号：1003—1995(2017)03—0039—03钢板桩围堰封底混凝土优化施工张海燕(中铁十四局集团第三工程有限公司，山东兖州272100)摘要黄(骅)大(家洼)铁路黄河特大桥l17墩深水基础采用双层钢板桩围堰施工，在粉沙地层中采用明挖法施工比水下开挖施工难度大大降低。在基坑底部开挖完成后封底混凝土浇筑前，铺设土工布及透水盲管，引导排除基坑渗水，从而降低基坑渗水压力，减小封底混凝土的厚度。通过计算确定了基坑封底混凝土最小厚度为1m。合理的厚度可以减少基坑开挖深度，节省施工时间，降低施工风险，提高经济效益。关键词铁路桥梁；钢板桩围堰；封底混凝土；透水盲管；明挖基坑；厚度中图分类号U445．556文献标识码ADOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2017．03．11基坑的围堰方式多种多样，一般深水基坑多采用水下开挖及水下封底，但水下开挖基底找平困难，且封底混凝土的厚度直接影响开挖深度及钢板桩围堰的稳定。在保证结构施工安全的条件下，采用引导排除基坑渗水、降低基坑渗水压力，从而减少封底混凝土厚度的方法势在必行。黄大铁路黄河特大桥主桥承台位于黄河主河槽中，地层以粉土、粉砂为主。由于受渗水压力和浮力的共同作用，钢板桩围堰封底混凝土易形成空洞，进而形成水柱。因此在保证封底混凝土施工安全的前提下，合理设计封底混凝土厚度，并选择合适的施工技术，能够有效地减少开挖量和封底混凝土用量，从而缩短施工工期，降低施工风险，提高经济效益。l工程概况1．1桥梁结构形式黄大铁路跨黄河主桥桥长960m。其中有3个主墩在主河道内，最大承台为整体式承台，17．25m(长)×26．75m(宽)×3．6m(高)；承台底标高为2．963m，承台顶标高为6．563m，加台标高为9．063m，冬季枯水位标高为10．0m，洪水位标高为13．5m。1．2水文地质黄河特大桥主桥(DK133+627．58-DK135+279．40)桥址处的地表水发育，为黄河河水。地下水为第四系潜水，主要赋存于第四系冲积、海陆交互沉积的粉质黏土、粉土中，地下水位埋深1～3m，主要受大收稿日期：2016．08．22；修回日期：2017-01．12作者简介：张海燕(1969一)，女，高级工程师。E-mail：ganyfeng@163．coin气降水补给。黄河每年有四汛，黄河下游汛期主要是伏秋大汛和凌汛。黄河凌汛期为每年l2月一次年2月。伏秋大汛期为6—8月，2013年伏秋大汛期间打渔张站测得黄河最高水位为14．42m(黄海高程)，最大流量为4390m／s。1．3工程地质桥址范围内地形平缓开阔，根据钻探揭示地表以下80m范围内地层以粉质黏土、粉土为主，没有良好的天然基础持力层，设计桩长82m。地质柱状图如图1。图1地质柱状图(单位：m)2围堰封底厚度的设计根据水文调查结果，确定施工最高水位为13m，河铁道建筑床面标高按平均10．0m计算，承台底标高为2．963m。经过比选，采用181TI拉森Ⅵ型钢板桩，钢板桩顶面标高控制为13．5m，底面标高控制为一4．5m。117墩承台共24根桩基，直径1．8m，按6m(横向)×4m(纵向)布置，桩间距4．75m，护筒直径2．1m。基坑稳定计算公式¨为=㈩N：tan(45+W-)e(2)N：(Ⅳ一1)tanO(3)式中：为抗隆起安全系数，安全等级为一级、二级、三级的支护结构，分别不应小于1．8，1．6，1．4；Y。为基坑外挡土构件底面以上土的重度，取19kN／m，对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土取浮重度9kN／m，对多层土取各层土按厚度加权的平均重度；Y为基坑内挡土构件底面以上土的重度19kN／m。，对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土取浮重度9kN／m，对多层土取各层土按厚度加权的平均重度；D为基坑底面至挡土构件底面的土层厚度，m；h为基坑深度，m；q。为地面均布荷载，kPa；N，N均为承载力系数；c为挡土构件底面以下土的黏聚力，c取10kPa；为内摩擦角，取15。。2．1封底混凝土厚度为1m封底混凝土厚度为1m时，基坑内土体清理至标高1．963m，经计算得到N=3．93，N=0．7847，Kh=1．72。封底混凝土荷载按照单宽1m进行强度计算，其中水自重为10kN／m，混凝土自重为24kN／m，则①单位荷载q=86．37kN／m②封底混凝土承受弯矩M=75．8kN·m③封底混凝土应力=0．454MPa2．2封底混凝土厚度为2m封底混凝土厚度为2m时，基坑内土体清理至标高0．963m，经计算得到N=3．93，N。=0．7847，Kh=1．46。封底混凝土荷载按照单宽1m进行强度计算，则①单位荷载q=96．37kN／m②封底混凝土承受弯矩M=84．6kN·m③封底混凝土应力=0．