拉森钢板桩围堰设计与施工技术探讨 9米拉森钢板桩租赁价格

　　摘要：结合苏州市横扇镇太河大桥进行深水基础施工时，采用拉森钢板桩围堰的施工方案，进行了钢板桩的受力分析，围堰封底混凝土抗浮受力分析，以及钢板桩施工时关键措施等的总结。
　　【关键词】太河大桥，深水基础，钢板桩围堰，设计与施工，工艺总结。
　　一、工程概况
　　 本工程位于苏州市横扇镇太河中，太河宽约180m，水深约5m，大桥共有2只桥墩位于太河中间，采用拉森钢板桩，围堰桩长18m，使用4#桩，每个墩用136根4#拉森钢板桩，4根脚桩。围堰平面尺寸18*8m。
　　二、钢板桩围堰设计
　　 （一）、设计参数选定
　　 1、太河为四级航道，最高通航水位为+4.5m，目前施工水位为+3.1m，河床顶面高程为-1.57m，水流速度为1.15m/s；
　　 2、粘土的内摩擦角φ24。，容重γ粘=19.7KN/m3，比重G粘=2.73，孔隙比e。=0.72，粘聚力C粘=20Kpa；砂质粉土的内摩擦角φ35。，容重γ粉=18.3KN/m3，比重G粉=2.70，孔隙比e。=0.95，粘聚力C粉=3Kpa；
　　 3、围堰内设四道支撑，标高分别为+1.5m、-0.5m，-2.5m，-4.5m；
　　 4、承台封混凝土厚度按1m计算，基坑开挖后混凝土缝底前基坑标高为-6.5m；
　　 5、围堰采用18m长德国拉森Ⅳ型钢板桩。
　　 （二）、钢板桩最小入土深度确定
　　 计算模型简化如下图，采用主动土压力、被动土压力及水压力模式进行计算，同时偏安全假定为只有支撑1，因此对支撑1求距：
　　 P4*（2h/3+8）=P1*4.67*2/3+P2*(3.07+2.4*2/3)+
　　 P3*[5.47+(2.53+h)*2/3]①
　　粘土朗金土压力系数根据φ=24。，查表得m2粘=0.422，1/m2粘=2.371，粉土朗金土压力系数根据φ=35。，查表得m2粉=0.271，1/m2粉=3.69，
　　P1=0.5*γw*4.672=109.04KN/m
　　P2=γw*4.67*2.4+0.5*m2粘*γ粘*2.42
　　 =136.02 KN/m
　　P3=(γw*4.67+γ粘*2.4)*(2.53+h)+
　　 0.5*m2粉*γ浮*(2.53+h)2
　　P4=0.5*γ粉* h 2/m2粉=33.76 h 2
　　将P1、P2、P3、P4代入公式①计算
　　得h=5m，钢板桩总长度为5.0+6.5+5.0=16.5m，因此选用单根长为18m的钢板桩能满足施工要求。
　　 （三）、基坑底涌砂验算
　　 基坑开挖后，基坑内排水，围堰内外形成水差，为检验钢板桩入土深度是否能满足围堰内不发生管涌现象，则必须满足以下条件：
　　 KS*i*ρw≤ρb②
　　 式中：KS―安全系数；
　　 i―水力梯度，i=H/(H+2h1)；
　　 ρw、ρb―水的容重及土的浮容重，g/cm3。
　　 H=9.6m，h=4.43m，h1=6.5m，代入②计算得: KS=ρb/ i*ρw
　　 =8.3*(9.1+2*6.5)/(9.6*10)=1.91>1.5
　　 因此钢板桩入土深度满足要求，不会发生管涌现象。
　　
　　 （四）、钢板桩受力计算（按受力工况进行分析计算）
　　 1、围堰内抽水到第一道支撑位置，支撑尚未安装时受力分析
　　 围堰内水位抽到+1.0m，取1m板宽计算，此时钢板桩受力为：动水压力，静水压力。
　　 （1）、动水压力计算：
　　 P动=0.5KHV2Bρ/g
　　 H：水深，m；
　　 V：水流速度，采用平均流速，m/s；
　　 g：重力加速度；
　　 B：板桩宽度（取1m）；
　　 ρ：水的密度，g/cm2；
　　 K：系数，槽形钢板桩围堰K=18~20；
　　 P动=0.5KHV2Bρ/g=0.5×19×4.07×1.152×1×10/10=51.1KN
　　 （2）、静水压力：P静=γw×h
　　 σ=M/W=269.07×103/(2037×10-6)=132.1Mpa 　　 （五）、支撑受力计算
　　 支撑在不同工况下受力统计(单位：KN/m)
　　
　　
　　（1）、第一道支撑受力计算
　　 第一道支撑根据不同工况受力情况取极大值为q1=98.3KN/m，第一道支撑采用双拼36#b工字钢作为围囹，围囹受力计算可参照第二道支撑。
　　（2）、第二道支撑受力计算
　　 第二道支撑根据不同工况受力情况取极大值为q2=125.56KN/m，以长边作为计算对象，第二道支撑采用双拼36#b型工字钢作为围囹。
　　
　　 围囹受力图（短边）
　　 经计算短边围囹最大弯距Mmax=153.86KN.m，
　　 最大剪力Qmax=268.75KN
　　 支点反力：FA=183.27 KN，FB=482.20 KN，
　　 FC=482.20KN，FD=183.27 KN
　　
　　围囹受力图（长边）
　　由于斜撑角度为45度，因此FF = FH = FB =482.20 KN，
　　 经计算长边围囹最大弯距Mmax=174.22KN.m，
　　 最大剪力Qmax=245.03KN
　　 支点反力：FA=169.32KN，FE=457.35 KN，
　　 FG=280.92KN，FI=457.35KN，FJ=169.32KN，
　　 分别取最大值进行验算：
　　 σmax=Mmax/2W=174.22/（2×919）
　　 =94.8 Mpa1.05
　　 =（5049+81388+10458）/20250=4.78>1.05
　　 因此整体抗浮稳定性满足要求。
　　 2、封底混凝土强度验算
　　 封底混凝土在浮力的作用下的内力，可以简化为桩间的简支单向板计算。封底混凝土顶层因静水压力作用产生的弯曲拉应力为：
　　 f=qL2/8w= L2×（γw*H-γC*h）/（8*h2/6）
　　 =1.92×(10×9.6-24×1)/(8×12/6)
　　 =195Kpa

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