白沙河大桥主墩钢与钢筋砼组合围堰的设计与施工试卷教案.doc

白沙河大桥主墩钢与钢筋砼组合围堰的设计与施工
白沙河大桥主墩钢与钢筋砼组合围堰的设
计与施工 &lt；交通工程建设&gt；2011年第3期
白沙河大桥主墩钢与钢筋砼组合围堰的设计与施工 薄丽张小凡张民伟嘲
(【1】中交武汉港湾工程设计研究院有限公司武汉市邮编430040 [2】中交二航局第二工程有限公司重庆市邮编315212） 摘要:围堰作为封水挡土结构广泛应用于基础工程施工中，本文结合广州自沙河大
桥主墩钢与钢筋砼组合围堰结
构的设计与施工，介绍水中主墩组合围堰结构的设计方法和施工工艺，以期得到一
些对工程有益的参考。
关键词:水中主墩钢围堰钢筋砼围堰设计与施工
1工程概况
白沙河大桥位于广州轨道交通六号线2标沙贝至河沙 区间自沙河水道——珠江右航道自沙河人口处,桥轴线与 河道斜交,斛交角度为123。4227”,跨越水域宽度约
30（0.桥址起讫桩号YCK2+195。2一YCK2+505。2,墩位编 号sHl3#，SH18#,其中sHl，SH16＃为主墩，除SHl 墩位于大坦沙岛陆上外,其余均在水中。
SH16墩承台尺寸21.0×9。5m，顶标高一2。0m,底标高 一
6.5m,承台基础为l3根1500ram灌注桩。SH16墩为
水上施工,因该墩下地层的岩层埋置较浅，无法采用如其 他主墩一样的钢板桩围堰，经研究决定，采用双壁钢围堰 与钢筋砼围堰组合围堰，上部为双壁钢围堰,下部为钢筋 砼围堰。钢筋砼围堰内尺寸为2l_2X9.7m，壁厚为0。8m。 围堰顶标高一1.0m，底标高为一8。1m,标高一2.0m处有I56
型钢对撑,钢筋砼围堰顶面预埋钢板,可与上部钢围堰焊 接。钢筋砼围堰下沉时采用边吸泥边下沉的方法。 略高,可与承台组成一整体结构,永久埋入江底，可抗冲 刷.一1.0m以上钢围堰可以采用水下割除回收,获得经济 效益。
2围堰结构设计
2.1设计原则及假设
双壁钢围堰与钢筋砼围堰相结合的围堰结构具有地 质适应性强,封水效果好,成本低等特点，计算原则及 假设如下:
(1)基坑周围无其它建筑,基坑安全等级为二级， 结构重要性系数取1。0.
(2）基坑主要承受水压力(静水压力和动水压力) 及土压力，由于河床面起伏不平.为了简化且偏安全计 算,取地质钻孔zhMFZ4一SH16-9的土层做为最不利情 况进行计算,其物理,力学指标见表1。
(3)土压力按《板桩码头设计与施工规范＆gt； 钢筋砼沉井顶标高为一1.0m，比主墩承台顶标高一2。0(JTJ292—98）第3。2.3条进行
计算.
土体指标参数表表l
I天然密度I直接快剪试验l渗透系数I岩土名称 （g/cms)J粘聚力（kPa)I内摩擦力（度）I(m/d)l l淤泥质砂土＆lt;2-21。82l7.8ll7。1l5.0 2。2自然条件
广州市地处珠江三角洲平原,以稠密的河网和孤悬 于平原中的残丘为主要特征。平原地势低湿平坦,微向 河流流向倾斜，零星分布的残丘镶嵌式分布海陆交互相
堆积。场地地下水位埋藏较浅,稳定水位埋深为0。1O,4。78m。每年5，l0月为雨季,大气降雨充沛,水位会
明显上升；冬季因降雨减少,地下水位随之下降.年变 化幅度为2.5,3。0m.白沙河20年一遇洪水位标高为 +7.56米，常水位+6。5米,最大水流速度为O。69m/s。 2.3围堰设计参数及结构型式
2.3.1设计参数
（1）钢围堰顶标高：+8。0m
（2)钢围堰底标高:一1。0m
(3）钢筋砼围堰顶标高:一1.0m
:一8。1m (4）锕膀砼国j醴庭标高
(5)承台顶标高:一2.0m
(6）承台底标高:一6.5m
(7)承台厚度:4。5m
（8）施工平台标高：+10.0m
(9)河床覆盖层顶标高:一1。0m
（10）河床岩面顶标高:一9。0m
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（11）施工浇注承台水位（20年一遇）：+7。56m (12）设计流速(施工时）:0.69m/s 2。3。2围堰结构型式（见图1与图2）
2。4围堰计算工况及计算结果
2.4。1计算工况
工况1:下沉到底工况
钢筋砼围堰预制完成并达到设计强度的90％后.从 钢筋砼围堰制作平台上下放钢筋砼围堰，在钢筋砼围堰 顶标高为十6。7m时,将双壁钢围堰第一段高3。Om焊接 在钢筋砼围堰上,继续焊接第二段高4m，然后边吸泥边 下沉,吸泥至标高一8.1m，将钢筋砼围堰下放至标高 一
8。1m;此时内外水位相同，无静水压力.
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图1围堰平面图
1000厚封底摁凝土
6OO厚碎石垫层
簟风黼煎：9,500
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l:150
图2围堰断面图
工况2:抽水工况
钢筋砼围堰下放至标高一8。1m后。水下铺0。6m厚碎
石垫层至标高一7.5m,碎石顶面浇注lm厚C30混凝土
至标高一6。5m，然后在基坑四个角点做四个集水池减压
排水.lm厚C30混凝土达到设计强度的90％后，基坑 内降水至标高一6.5m,准备浇筑承台;
工况3：浇筑承台工况
承台分2次浇筑，第一次浇筑承台至标高一4.25m, 混凝土达到设计强度的90%后，在承台与围堰之间浇筑 素砼，使其填实后拆除钢筋砼围堰内型钢支撑；然后进 行承台第二次浇筑，厚2.25m，至顶标高一2.Om. 2.4。2计算结果
本文仅计算钢筋砼围堰,双壁钢围堰计算略。 童一f
钢筋砼围堰采用Midas软件进行计算，计算结果如 下表：
钢筋砼围堰弯矩M一M一^n
支座处负弯矩M（kN口m)69O51l 长边跨中弯矩M(kNDm）69051l 短边跨中弯矩Mx(kN口)213l58 长边竖向弯矩M,(kN口)674562
短边竖向弯矩My(kN口m）416346 钢筋砼按强度计算配筋如下(计算过程略）： 长边：横向~25＠lOOmm，纵向~25@100mm 短边：横向（1)20@150mm，纵向~25@150mm 内支撑2156a应力设计值最大为:
l4。4&lt；f=205MPa,满足设计要求(见下图3）。 呈窨一
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圈3配筋图
3圈堰施工及操作
3.1搭设下放和施工平台
长边方向的下放平台利用原有的钢护筒和围堰外 侧施打的2根+720×8钢管桩为基础,钢管桩和钢护筒 成三角形布置,两根钢管桩顶口用2156型钢连接，最后 在钢护筒和2156上放置下放顶梁,顶梁底面标高为 +l4m，由于靠近短边的5摒？9＃钢护筒已割除至一3m, 故短边下放平台用3根,1,72o×8钢管桩为基础,围堰内 一
根,围堰外两根，围堰内钢管桩放置在5}}和钢护 筒内桩基混凝土上.为保证稳定,将其和附近保留的钢 护筒用型钢连接成稳定的整体，最后放置下放顶梁.下 放平台图如下图4所示.
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图4主墩承台圈堰下放吊点布置图
下放平台搭设完毕后开始搭设砼沉井施工平台，在 每个下放支架的钢护筒一钢管桩和钢管桩一钢管桩之间 焊接连接型钢，在型锕上再铺设I字钢最后铺设6=8mm 的钢板,形成砼沉井施工平台。
3。2施工砼沉井
砼沉井施工平台搭设完毕后,进行砼沉井施工。首 先按设计图纸进行钢筋下料和绑扎，同时进行钢绞线下 料和P锚挤压,然后安装P锚板，钢绞线和波纹管,钢 绞线埋设时一定要保证其竖直，且和下放平台上吊点孔 在同一铅垂线上。钢筋和钢绞线埋设达到要求后.安装 模板浇注首段3m砼沉井,随后依次浇注第二段2.1m和 最后一段2m的砼沉井,拖工最后一段围堰肘注意按图 纸埋设与钢围堰连接的预埋件。施工过程见下图片l. 图片1施工过程中的钢筋砼围堰
3。3下放砼沉井
砼沉井完成砼浇注后，做好下放前的准备工作。首 先在每个下放平台上依次安装垫板，限位板，工作锚及 夹片,撑脚,400t液压穿心式千斤顶,工具锚及夹片等， 并将千斤顶连接在油泵机上,待模板拆除,导向架安装 完毕后，对现场的操作人员和下放设备等经全面检查一 切到位后，由一人统一指挥，开启六台油泵机缓慢同步 的下放砼沉井，下放高度为7m,即砼沉并顶标高为 +6。7m后，锁死工作夹片停止下放.
3.4钢圈堰拼装，下放
砼沉井下放7m后，进行首段3m钢围堰的拼装。 钢围堰为分块吊装拼装,竖向钢围堰和砼沉井采用焊接 在砼沉井预埋件的方式连接,并保证焊缝水密性,横向 钢围堰和钢围堰之间采用螺栓连接，拼缝处垫设lcm橡 胶皮,做为止水带。首段拼装完毕后,拼装第二段4m 钢围堰，待7m钢围堰拼装完成检查焊缝和拼缝满足要 求后，准备下放.本次下放高度为7。7m,即砼沉井底口 至设计标高一8.1m,第二段钢围堰顶标高为+6m.在下 放过程中仅靠围堰自重下沉困难时，采用吸泥和钢围堰 内注水等方式辅助下沉到位。最后再拼装最后一段2m 的钢围堰,使钢围堰顶标高达到设计的+8。Om。 3.5回填碎石浇注封庶混凝土
围堰下放到位后，将围堰内泥面整平，标高为 一
8.1m，回填碎石至一7。5m并且在碎石层中布设滤水管 和排水管,最后浇注1.Ore厚封底混凝土(见下图片2)。 3。6承台施工
封底混凝土强度达到后,拆除下放平台,进行围堰 内抽水和强排水，然后进行承台施工.
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4小结
图片2
白沙河大桥SH16墩组合围堰于2009年5月份完成 设计并通过广州建科委组织的专家审查。2009年6月开 始施工。10月完成承台浇筑。
白沙河大桥SH16墩双壁钢围堰与钢筋砼围堰相结 合围堰的顺利实施，证明在水流较小的河道中采用这种 围堰结构是可行的，具有较好的技术和经济效益,可以 为同类桥梁水中基础施工提供借鉴.
参考文献:
…1中交二航局广州轨道交通六号线2标工程项目部.白沙河大桥 主墩承台施工方案。
【2】JTJ292—1998板桩码头设计与施工规范【s】. 【3】顾晓鲁钱鸿缙刘惠珊汪时敏，地基与基础（第三版）【M】.北 京:中国建筑工业出版杜，2003.
（上接第45页)
4结论
系统硬件设备损坏与加速度传感器性能故障是江 阴大桥结构健康监测系统不能正常工作的主要表现形 式.在剖析了原系统不足和故障成因的基础上,提出了 有针对性的升级改造方案.改造后的新系统能够实时采 集大桥在运营状态下的各种数据和信号。并通过对这些 信号的实时分析与处理，实现对大桥结构健康状态的在 线监测和评估。
参考文献:
【l】江苏扬子大桥股份有限公司。香港理工大学，江苏省交通科研 院等江阴长江公路大桥上部结构健康监测系统升级改造工程 联合设计文件，2004;
【2]2朱绍玮.张宇峰，樊可清,承宇江阴大桥结构健康监测系统
升级改造及初步数据分析,公路,2007(4）; (3】李广。孙孝婷，章薛娅，GPS在桥梁结构健康监测系统中的 应用全国公路特大桥梁运营安全管理及信息化技术研讨会 南京2008；
【4】王敬民.陈雄飞.张宇峰，樊可清.承字,王伯勇,江阴大桥 结构健康监测系统升级改造研究,全国桥梁结构健康监测研 讨会，南京,2005；
【5】魏新良,王震洪，桥梁健康监测技术发展现状及趋势分析，铁 路工程200825（9);
【6】章关永,光纤传感器技术在桥梁状态监测中的应用，世界桥粱, 2002(2)：
【7】黄方林,王学敏，陈政清。曾储惠，何旭辉大型桥梁健康监 测研究进展江苏建筑2005(2）;
【8】李爱群.缪长青，李兆霞。韩晓林,吴东胜.吉林,杨玉东， 润杨长江大桥结构健康监测系统研究.东南大学＆lt；自然科 学版)。200333（5);
【9】秦权,桥梁结构的健康监测，中国公路.200013(2）；