土圍堰與雙層鋼板樁圍堰相結合的支護技術

（江西省交通工程集團有限公司,江西 南昌 330000）

一、工程概況

泰和北贛江特大橋全橋長1075.08m，中心里程DK239+251.21。全橋孔跨布置為：1-(75+125+75)m連續梁+24-32m簡支梁。橋址處為丘陵地貌，兩橋臺位于山坡上，小里程側山坡較陡峭。橋梁主要為跨越舞水和低洼山谷地帶而設。本文主要對2#墩水中基礎施工支護方法進行研究，2#墩采用樁基接承臺基礎，承臺結構尺寸為20.7m(橫橋向)×15.2m×5m，墩高51m。

橋位處布克賽爾設計為Ⅳ級航道，雙向通航尺寸為90m(寬)×8m(高)。施工區域近五年最高水位發生在7月份，水位+219。

2#墩所在河底土層為卵石土和泥質粉砂巖，其中卵石土的覆蓋層厚度約1.3m，其余均為泥質粉砂巖。

二、支護方案

2#墩距岸邊40m，且2#墩承臺底面到極限設防水位的高度有14m，水頭高度＞10m不宜采用單層鋼板樁圍堰。由于項目有現成的鋼板樁可用，并考慮方案的經濟性，采用雙層鋼板樁圍堰。同時由于河床土層主要為泥質粉砂巖，鋼板樁需要有一定的入土深度，故采用土圍堰與雙層鋼板樁圍堰相結合的支護形式。

筑島式雙層鋼板樁圍堰作為水中基礎施工的擋水結構。筑島設計堰頂高程為+214.5m，筑島堰頂寬5m，迎水面坡度1：3～1：5之間，采用片石籠防護。

鋼板樁底面高程為+208.6m，內層鋼板樁采用9m長拉森-Ⅳ型止水鋼板樁，外層鋼板樁圍堰采用12m長拉森-Ⅳ型止水鋼板樁。圍堰平面形狀為長方形，外層尺寸40.2m×45.7m。考慮鋼板樁圍堰入巖深度僅20cm左右，增加鋼板樁圍堰內支撐兩道，且內外兩層鋼板樁之間采用鋼管連接（如圖1所示）。

圖1.圍堰立面圖

三、圍堰施工步驟介紹

（一）施工步驟一

1、土圍堰填筑：采用長臂挖掘機進占法進行圍堰填筑，優先挖取舞水河底既有卵石土進行土圍堰填筑。若施工區域卵石土不足，自料場開挖土料由自卸車運輸至現場進行填筑，按照環保部門要求，填筑土需經檢測合格，對水源無污染后方可使用。同步進行土圍堰注漿，保證圍堰止水效果。

2、插打鋼板樁：土圍堰施工完成后，采用150振動錘進行鋼板樁插打，優先進行外側鋼板樁插打，后進行內側鋼板樁插打。同步進行兩層鋼板樁之間內支撐與鋼棧橋施工。(注漿與鋼板樁圍堰施工可同步進行)。

（二） 施工步驟二

1、鋼板樁圍堰施工完成后，采用大功率自吸泵抽出圍堰內的積水，同時采用挖掘機清理內側鋼板樁圍堰內填土。

2、填土清理至+213.7m高程時，安裝設頂層圈梁和內支撐。

（三）施工步驟三

1、頂層內支撐施工完成后，采用挖掘機繼續清理基坑內填土。

2、填土清理至+210.7m高程時，安裝底層內支撐和圈梁。

（四）施工步驟四

進行承臺施工區域機械放坡開挖，開挖至設計標高后。埋設樁基護筒，為避免護筒偏位，可采用型鋼將12個樁基護筒連接，連接完后回填至基巖頂面。

（五）施工步驟五

1、修筑圍堰進出土坡便道，臨時切除土坡便道處外漏鋼板樁圍堰。圍堰內土坡便道長20.6m，高6.3m，坡度30%，滿足旋挖鉆(最大爬坡能力35%)出行需要，圍堰外便道接U型圍堰施工便道。

2、旋挖鉆進入圍堰,進行鉆孔樁施工。

（六）施工步驟六

1、鉆孔樁施工完成，采用鋼板封閉旋挖鉆進出坡道開口，再次進行承臺基礎開挖。

2、鑿除樁頭，綁扎承臺鋼筋，立模板，澆筑承臺。

（七）施工步驟七

1、承臺施工完成，填土至承臺頂面。

2、施工墩身，墩身施工期間的最高水位+219m。

四、圍堰計算分析

（一）材質

鋼板樁材質為Q295bz，截面特性w=2270cm3，允許應力[σ] =295/1.7=175MPa。

（二）土層

根據現場提供地質資料，承臺面以下覆蓋層均為粉質泥沙巖。本計算根據規范提供參考值取值計算(《公路橋涵地基與基礎設計規范》P56)。砂土容重取γ=19.5kN/m3，浮容重近似取γ=9.5kN/m3,內摩擦角取φ=35°。

（三）計算

1、鋼板樁入土深度計算

入土t0=1.56×1.15=1.79m,現場采用9m長鋼板樁，樁底標高208.6m，設計入土深度為：

（210.7-208.6）=2.1m＞t0=1.79m，符合要求。

2、鋼板樁受力計算

鋼板樁彎矩圖見2。

σ=M/W=28.7kN·m/2270cm3=12.6MPa＜175MPa，符合要求。

圖2.鋼板樁彎矩圖

3、圈梁和內支撐計算

圈梁彎矩和內支撐軸力圖見圖3、圖4。

圈梁計算：

σ=M/W=1285900000/17977418=71.8MPa＜170MPa，符合要求。

內支撐計算：

σ=F/φA=1986000/0.807/31101=79.1MPa＜170MPa，符合要求。

圖3.圈梁彎矩圖

圖4.內支撐軸力圖

五、結語

布克賽爾大橋跨越舞水處采用1-(75+125+75)m連續梁，該連續梁2#墩位于水中，因承臺底面到極限設防水位的高度有14m，并考慮到鋼板樁的入土深度，采用土圍堰與雙層鋼板樁相結合的支護形式。本文對該圍堰的施工步驟及計算分析進行詳細介紹，通過計算可知，鋼板樁、圈梁及內支撐的強度均滿足要求，所選用的桿件截面未造成材料的浪費。該方案適用于深水基礎施工，可為以后類似工程提供可參考依據。