高速铁路大尺寸承台基坑钢板桩围堰结构设计（论文）.pdf

建 筑 技 术 开 发 Building Technology Development 建筑结构 Building S仃uctllre 第45卷 第3期 2018年2月 高 速 铁 路 大 尺 寸 承 台 基 坑 钢 板 桩 围 堰 结 构 设 计 李 凤 艳 (中铁 十 九局 集 团第 一工 程有 限公 司 ，辽 宁辽 阳 111000) [摘 要 ]论述钢板桩围堰常用的计算方法。以新建商杭铁路工程阜阳特大桥469号墩承台基坑支护为例，详细阐述了钢板 桩入土深度的计算、钢板桩桩身及内支撑强度计算，采用 midas civil软件建立钢板桩及 内支撑计算模型，得 出的结论可供同类 工程参考。 [关键词 ]基坑 ；钢板桩围堰 ；结构设计 [中图分类号 ]U445．55 [文献标志码 ]A [文章编号 ]1001～523X (2018)03-0011_Jo3 Structural Design of Steel Sheet Pile~offerdam for Foundation Pit of H igh-speed Railway LiFeng—yan [Abstract]This paper introduces the commonly used calculation method of steel sheet pile cofferdam．Taking the foundation pit support of469 Fuyang Bridge in Shanghang Bridge，the calculation ofthe depth ofthe steel sheet pile，the calculation ofthe strength of the steel sheet pile and the inner support strength are expounded in detail．The midas civil software is used to build the steel sheet pile and Internal support calculation model，the conclusions Can be obtained for similar projects reference． [Keywords】foundation pit；stee1 sheet pile cofferdam ；structural design I 基本概述 围堰是土木工程结构施工中临时挡水、挡土结构，采用 围堰能营造无水或排水的施工环境，保证工程施工安全、顺 利进行。围堰早期为土石围堰和木板围堰，随着钢铁冶炼技 术的发展，出现了钢围堰和钢筋混凝土 围堰，目前钢围堰使 用最广泛。钢围堰 的的类型主要有钢板桩围堰、钢 吊箱围堰 和双壁钢围堰。在桥梁施工中，钢板桩围堰常用于桥墩或承 台的深水基础施工时的临时结构及桩基础、明挖基础施工时 的临时支挡结构等。钢板桩围堰适用于水深4m 以上，河床覆 盖层较厚的砂类土、碎石土和半干性粘土。 钢板桩围堰受力复杂，施工情况变化多端，使用钢板桩 围堰必须进行详细、严格的设计计算，确保施工顺利、安全。 2 基坑支护结构计算方法 2．1 经典法 经典法是考虑力的平衡，取单位宽度受侧向荷载作用的 梁系计算。计算方法简单，可以手算，但不能很好地考虑施 工过程，不能计算支护结构位移。常用的是等值梁法，如图1 所示。 (a) (b) (C) 图1 等值梁法 (a)支护桩的弯矩示意； (b)弯矩零点以上等值梁示意； (c)弯矩零点以下等值梁示意 等值梁法也称为假想铰法，其基本原理是确定钢板桩 围 堰桩体反弯点的位置 ；由于该点实际上与地面以下的土压力 强度等于零点的位置非常相近，所 以在计算过程中可用钢板 收稿日期 ：2017—10-20 作者简介 ：李风艳 (1975一)，女，辽宁辽阳人，工程师，主要研究 方向为桥梁工程。 桩上土压力强度等于零点的位置来近似代替其弯矩的反弯点。 2．2 竖向弹I陛地基梁法 弹性地基梁法 [5 是把支护结构看作一个竖向放置的弹性 地基梁，受侧向土压力作用。土压力一般采用朗肯土压力或 库伦土压力理论。基坑面以上的支撑可看作为弹性支点，基 坑 以下的土层可用～系列的土弹簧代替。该方法能较好地模 拟基坑支护施工过程 (图2)。 ～ ^，^ v“ 备 m 图2 弹性地基梁法 3 工程概况 商杭铁路阜阳特大桥469号墩承 台平面 尺寸为24．8mx 19．5m，基坑尺寸大，开挖深度深。高度方向分两级，第一级 承台厚4．5m，第二级承台厚2．5m，承台埋深达9．0m。采用钢 板桩围堰施工，钢板桩采用 SKSP-IV型，长度为 18m，围堰 平面尺寸为26．8mx21．5m，共设两道内支撑 (图3)。 主要施工工况如下 ：(1)插打钢板桩，安装第一道内支 撑，挖土至第二道内支撑下方0．5m处 ；(2)安装第二道 内支 撑，继续挖土至垫层底 ；(3)浇筑垫层混凝土，施工第一层 承 台，待承台混凝土达到设计强度后抄垫承台与钢板桩之间 空隙，拆除第二层内支撑，施工上承台。 4 钢板桩围堰受力计算分析 4．1 荷载种类及计算参数 墩位处地面 以下土质为粘土、粉土、粉质粘土层。土的 参数 、 c按18m范围内的加权平均值计算。 y平均=19．0kN／m3，妒平均=15。，C平均=20kN／m2，主动土压力系 数 K=t (45-~／2)=0．59，被动土压力系数 =t (45+~／2)= 1．7，土压力的计算采用水土合算原则，基坑超载取30kPa。 第45卷 第3期 2Ol8~f--2月 建筑结构 Building Structure 建 筑 技 术 开 发 Building Technology Development 墩身 第一层蹄梁2145a A ， 钢管0630x 10 2H W一5K88 图 ~ l 承台 上．] 钢管 主 ll