公路大橋橋墩鋼板樁圍堰方案設計及受力

7號墩為江西某大橋的過渡墩，墩身處于江西贛江中，施工期水位約96.5m，水深約3m～4m，承臺分左右幅設置，承臺平面尺寸均為7.5m×7.5m，頂標高為95m，承臺底標高為92.5m，承臺高度為2.5m，單個承臺需混凝土140.6m3。墩位處地層按照地勘資料從筑島頂面往下依次為：粉質黏土：筑島時填筑，頂面標高99.1m，層厚約6.2m。稍密-中密卵石層：頂面標高92.9m，厚度約1.8m～3.3m，卵石含量約60%，其他40%為細砂和泥質，卵石粒徑10mm～180mm不等。該地層實際經由采砂船長采撈河砂后遺棄在河道中的礫石組成，礫石粒徑較粗，孔隙率大，透水性極強，對圍堰止水非常不利。微風化白云質灰巖：巖石層頂面標高90.9m，基巖為微風化白云質石灰巖，強度較高。

承臺基坑鋼板樁圍堰方案設計

7號墩設計承臺底標高為92.5m，施工時水位標高約96.5m，基坑處于常水位以下約4m，卵石地層透水性大，坑壁穩定性差，綜合考慮工期及施工成本，采用鋼板樁圍堰施工。鋼板樁施工前首先要平整筑島頂面，標高整體下降至97.0m，減小鋼板樁受力，并將筑島頂面積擴大到862m2，為鋼板樁施工創造工作面，然后再進行鋼板樁施工。

本工程采用拉森Ⅲ型鋼板樁，打設范圍為10.5m×24.8m，鋼板樁距承臺邊緣1.3m，拉森Ⅲ型鋼板樁參數為：400mm×125mm×13mm，每米重60kg，每延米的截面面積為198cm2，截面慣性矩為1.82萬cm4，截面抵抗矩為1350cm4。根據巖層分布情況選擇長度為6m～9m的鋼板樁。按照設計計算，7號墩承臺圍堰須要求將鋼板樁插打到封底混凝土以下1.0m，為確保安全，在有條件的情況下將鋼板樁插打至封底混凝土以下4.0m，即88.0m位置，其余位置鋼板樁打到不能打入為止，但至少保證打入封底混凝土以下1.0m。

內支撐設置：第一道內支撐位于鋼板樁下1m，即96m標高位置，圍囹及支撐均采用雙拼40b工字鋼，第二道內支撐拉于鋼板樁下3.5m，即93.5m位置，圍囹采用三拼56b工字鋼，對撐及角撐采用雙拼40b工字鋼。

鋼板樁圍堰設計受力分析

采用理正深基坑設計計算軟件7.0版計算。以絕對標高97m為軟件計算中對應的±0.000m標高，與筑島頂標高97.0m相同，覆蓋層頂標高對應為-4.1m，坑底標高為-5m（對應絕對標高為92m，較承臺底標高低50cm，即考慮開挖過程中有50cm超挖，后再做50cm封底混凝土）。相關參數如下：黏土層相關指標參數：層厚97m-92.9m=4.1m，飽和容重取18kN/m3，黏聚力標準值取15kPa，水上內摩擦角取φ=28°，水下內摩擦角取φ=18°，水位線以下黏聚力標準值取10kPa。

卵石層相關指標參數：層厚92.9m-90.9m=2.0m，稍密-中密卵石含量約60%，其他40%為細砂和泥質，卵石粒徑10mm～180mm不等，飽和容重取22kN/m3，黏聚力標準值取0kPa，水上和水下內摩擦角均取φ=37°。

巖石層相關指標參數：軟件計算中按最不利情況取巖層最高點90.9m計算。飽和容重取24kN/m3，水下黏聚力標準值取400kPa，水下內摩擦角取φ=45°。

坑頂通常有汽車吊等作業，預計最大可能為50t汽車吊，一般為25t，起吊重量一般在5t以內，計算時按50kN/m2的條形荷載計算，條形荷載的分布寬度為4m，內側位于基坑邊。

設計結果

截面計算

表1 內力取值