吴淞江特大桥围堰设计与施工方案.doc
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深水围堰设计与施工
2003.7
吴淞江特大桥深水围堰设计与施工
吴淞江特大桥主墩简价几种方案的可行性比较围堰的组成结构
围堰受力计算
吴淞江特大桥深水围堰设计与施工
吴淞江特大桥主墩简介
吴淞江特大桥位于苏州绕城高速公路东南段至上海段，全桥长878.1米，分上、下两幅，主桥为6010060连续变截面箱式结构采用挂蓝施工.引桥为以30m空心箱梁为主的先简支后连续的结构形式.为了使桥主跨与航道平行，保证通航宽度，该桥与 吴淞江航运比较繁忙，属于超五级航道，规划四级.吴淞江成斜交形成角度为55，其主桥上、下两幅桥墩设置的桩号不同：相差近12m左右.四个主墩均位于吴淞江中，距岸边分别30m和70m，主墩桩基础是由8根①2.5m的群桩组成上接大体积砼承台，承台位 于河床下4.0m，水深近5.0m，属于深水，长桩施工
吴淞江特大桥主墩编号为68号与69号，主墩都位于主河道内，距岸边分别为70米和40米，上游侧慢流速1.5m/s.江水涨落不大，在丰水期水深5.0m， 与便桥相临，相距7.0米，目前水深4.0m，水流较缓涨幅1.0m，据统计没有海水的顶拖现象.主墩承台底标高上下游不同，68号墩承台底标高分别为-5.8m和-3.7m，下游幅较深.69号墩上下游承台底标高分地质为粘土和亚粘土相间分层，厚度不一，渗透力 别为-4.88m与-3.97m.根据设计提供的地质资料，河床差.
几种方案的可行性比较
1.双壁钢围堰
总结我国桥梁深水基础施工中的各种围堰类型根据围堰的特点可知：双壁钢围堰的刚度大，能承受向内向外的压力，结构相对稳定，也能为顶部施
工平台提供支撑条件，但相对费用比较昂贵，回收率不高.根据以上对主墩地质情况分析，10m范围内全部为淤泥质粘土，标高变更后降低，这就增加了围堰高度，一次投入资金比较大，根据吴淞江地理堰的就位、安装非常困难. 环境，航运比较繁忙，而且主墩临近主航道，钢围
2.钢管桩锁口围堰
根据原我局深水基础的施工总结，钢管桩围堰纵向刚度比较大，而且施工中也容易使钢管下打到 地层中，但锁口封水比较难，安全系数不大.但是由设计图可知，承台底标高在淤泥下3.5m左右，锁口在淤泥层中，不易封水.
3.钢板桩围堰
施工比较简单，结构受力明确的一种围堰形式.根 钢板桩围堰是深水基础、基坑支护的很有效的据以上地质情况，淤泥层较厚，水深为4.0m，采用钢板桩围堰，施工中下打方便，靠锁口于淤泥中封水比较容易，成功率大，较以上两种费用低.而且 吴淞江水位变化不明显，也没有海水的顶推，因此向外压力不用考虑.这也是钢板桩围堰与钢套箱围堰的差别.只是钢板桩围堰同以上两种方案比，钢板桩刚度小，需加强密内支撑.三、 围堰的组成结构
钢板桩围堰是由封底砼、内支撑、围图堰体、导向结构组成.根据图纸提供的资料，承台底标高在淤泥层下3.5m，而且淤泥质亚粘土层深为10.3m水深4.0m.因此设钢板桩穿过淤泥，进入亚砂土4.2m进行验算，内支撑按堰体等弯矩并结合承台施工的实 际情况分布.水流及行船浪击堰体按动水压力考虑.封底砼用1.2m厚C20.
据地理、地质情况，对围堰的受力情况进行分析：
取安全系数2.围堰受力分析（1）围堰施工时，捶打钢板桩，内外压 力相等.分成内外两部分：外侧水为流动水，浪击压 当围堰施工完成后，进行清淤到封（2）浪击压力外，还我内外淤泥压力差而 且堰合拢后第一道支撑 力 矩作 用，（3） 当 水 位 到第 道 支撑标高时，围堰反支撑受力稳定情况（4） 围堰及支撑受力稳定情况验证. 清 淤、 抽水到第三道支撑标高时，（5） 封 底 砼 施I 完 成 后等 强 度 达 到 进行 要 求 后 内 抽 水的与的时 体受 力 情 况验 支 算 撑 结 构（6） 封 底 稳 定包 ： 水 的浮 力 与 动 水压 围 堰 力 内 护 侧 的粘结情况，砼形成板的稳定.B、动水压力计算：
(1）动水压力，
当围堰合拢后，围堰将水体内侧为静水，围堰受外侧动水压力和
底砼底标高，这时围堰除受外侧动水体存在由内外压力形成的倾翻为施工安全起见考虑围堰
水流速度V=1.5m/s验算每米钢板村 根据吴淞江设计资料提供的承受的力：
P=K H V2/2g×B×DK为安全系数取2.0 H为水深V=1.5m/sg为重力加速度9.8m/s²
B桩板宽1.0mD水的密度
P=2×4×1.5²/(9.8×2）×1×1=0.918t
根据围堰设计资料及桥涵2-2-60资料，确定动水作用集中点为水面下水深1/3计算.Hc=1/3X4.0=1.33m， 即：P作用于堰体标高为-0.1m位置处，根据结构在P作用下，围堰平衡只能由打入桩一定深度的被动土
压力完成.
为了施工安全起见，施工时采用先由平台基础钢管桩加一层横梁作为临时内支撑.C、围堰板桩插打完成后，及时支顶最上一管成425X425方格形式布置，然后再进行 层内支撑，内支撑的材料采用Φ80的钢清淤，清淤结束后，验算由内外形成的压差及动水压力作用时围堰的受力情况.计算外侧主动土村力及其作用点亚粘土的粘 聚力5Kpa容重=17KN/m
内摩擦角：粘土、亚砂土中=20°容重：Y=17KN/m 淤泥质亚粘土：Φ=5°淤泥质亚粘土：C=2Kpa将外侧淤泥层上的水视为当量厚度的淤泥质
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