深水大直徑雙壁鋼圍堰設(shè)計(jì)與三維仿真分析

◎ 王孝先 中鐵二十二局集團(tuán)市政工程有限公司

雙壁鋼圍堰作為臨時(shí)擋水結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)剛度大、承受水壓大、結(jié)構(gòu)安全、施工簡單等優(yōu)點(diǎn)，在橋梁深水基礎(chǔ)施工中得到廣泛應(yīng)用。目前，針對圍堰設(shè)計(jì)、拼裝、下放、下沉和監(jiān)控等已開展了大量的研究。

設(shè)計(jì)上，有關(guān)文獻(xiàn)通過建立鋼圍堰三維有限元模型，深入分析了具有大高差刃腳的雙壁鋼圍堰在不同抽水水位及流水速度下的應(yīng)力應(yīng)變特性、分布及發(fā)展規(guī)律。由于實(shí)際水流壓力較難確定，文獻(xiàn)在數(shù)值模型中采用了水槽試驗(yàn)測得的水流壓力，提高了計(jì)算分析精度。此外，針對復(fù)雜的水下地質(zhì)工況，文獻(xiàn)通過建立陡峭面上的力學(xué)模型用以評估鋼圍堰的整體抗滑風(fēng)險(xiǎn)。施工上，雙壁鋼圍堰在深水中下放導(dǎo)向、精確著床和下沉等仍是施工中的關(guān)鍵控制技術(shù)。

綜上所述，由于受復(fù)雜水文、地質(zhì)等多種不確定因素的影響，深水大直徑雙壁鋼圍堰的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等仍是設(shè)計(jì)和施工的難點(diǎn)。本文結(jié)合工程實(shí)例，論述了深水大直徑雙壁鋼圍堰設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵技術(shù)，并通過數(shù)值仿真分析了結(jié)構(gòu)的受力和變形規(guī)律。研究成果可為類似深水鋼圍堰施工提供一定的參考。

1.工程概況

吉安贛江特大橋主橋采用（90+180+90）m連續(xù)剛構(gòu)拱跨越贛江主河道。橋址區(qū)水面寬1015m，設(shè)計(jì)測時(shí)水位40.08 m，歷史最高水位52.57 m，歷史最低水位40.4m，水位變幅12.17 m。橋墩位置河床上層為卵石土、粗圓礫土，覆蓋層厚度自2.3-5.5m間變化；河底3～4m為覆蓋卵石層，基巖為泥質(zhì)砂巖。……