板桩围堰施工计算的探讨

马龙 杨波 孙炎云

摘要：在河道内进行桥梁基础的施工，一般要修筑施工围堰。对河道内水面较深，流速较大的情况下多采用板桩围堰。本文通过具体实例对板桩围堰的自身强度，围堰的抗滑移、抗倾覆等方面进行施工计算，希望能起到抛砖引玉的作用，有助于类似工程顺利的完成施工任务。

关键词：河道围堰施工计算

中图分类号： TV85 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: in the river in the bridge foundation construction, general building construction cofferdams. The water in the river is deep and large flow under the condition of the cofferdam used more sheet pile. This article through the concrete instances to board their strength of pile cofferdam, resistance of the cofferdam slipping, resistive overturning aspects of construction is calculated, the hope can a view to play a valuable role, help the similar project construction tasks done smoothly.

Keywords: river cofferdam construction is calculated

一、前言

在河道內进行桥梁基础的施工，一般要修筑施工围堰。围堰的类型有土围堰、土袋围堰、木桩竹条围堰、竹篱土围堰、竹笼围堰、堆石土围堰、钢板桩围堰、钢筋混凝土板桩围堰、钢套箱围堰等。对河道内水面较深，流速较大的情况下多采用板桩围堰。板桩围堰包括木桩围堰、钢板桩围堰和钢筋混凝土板桩围堰，不论那种板桩围堰，都要保证围堰自身结构不破坏、围堰不倾覆、不滑移。因此施工前应对围堰进行堰身强度、抗倾覆、抗滑移的计算。本文结合绍兴县安昌镇2#桥施工实例给出围堰施工计算的方法供参考。

二、工程概况

绍兴县安昌镇2#桥主桥采用42＋68＋42m带钢挂梁V墩连续刚构箱梁结构，下部基础采用4φ2m的钻孔灌注桩，2、3号墩位于河道内，3号墩处河底高程为－3.85m，最高水面高程为5.23m；河底以下6m内为淤泥质亚粘土。根据施工组织设计的计划，3号墩基础和承台的施工采用在河内修筑施工围堰的施工方法。

三、施工围堰的设计

根据施工现场的实际情况，通过多方案的对比，采取以下的设计方案。

1、围堰结构型式

从满足堰身强度和稳定的要求考虑，决定采用双层钢板桩围堰内填粘性土的结构型式；围堰的剖面图见图1：

2、围堰各部尺寸

钢板桩采用15m长的[32a槽钢；入土深度4.85m；

横撑腰梁采用2[16a槽钢，间距2m；

对拉螺栓采用φ28的圆钢，间距1.0m；

堰顶高程：高出施工期间可能出现的最高水位（包括浪高）0.5m—0.7m；采用5.80m；、

围堰宽度：采用5.0m。

3、堰内填土

围堰内填粘性土。

四、围堰的施工计算

1、计算参数

河底高程：－3.85，水面高程5.23，堰顶高程5.80；则：水深h1＝9.08m，围堰高度h3＝9.65m，围堰宽B=5.0米，填土饱和重度；γ1＝19KN/m3；

采用15米的钢板桩，钢板桩入土深h2＝4.85m。

河底以下6m范围内为淤泥质亚粘土；粘聚力c=16.5Kpa，内摩擦角φ=160，γ2＝19.3KN/m3；

2、抗倾覆计算

计算简图见图2（按每延米计）。

1）、水压力计算

Pa1＝γ水h12/2＝410KN；

Pa2＝γ水h1 h2＝440KN；

2）被动土压力

被动土压力采用

p底＝（γh2＋q）tan2（450＋φ/2）＋2c tan（450＋φ/2）＝113.05+36.27=147.57KN/m2，

P顶＝2c tan（450＋φ/2）＝36.27KN/m2，

Pp＝（P底＋P顶）×h2/2＝445.81KN；

3）、填土重

W＝h3×B×γ1+ h2×B×γ2＝1385KN；

4）、抗倾覆计算

对A点取矩：

倾覆弯矩：M1= Pa2×h2/2+×Pa1（h2+ h1/3）＝4296KN.m；

抗倾覆弯矩：M1= W×5/2+ Pp×h4＝4354KN.m＞4296 KN.m；

满足要求。

3、抗滑移计算

计算简图见图3（按每延米计）。

1）、 滑动力F1

F1=Pa1+Pa2=850KN；

2）、抗滑动力F2

（1）、被动土压力：Pp＝（P底＋P顶）×h2/2＝445.81KN；

（2）土的粘聚力：C=16.5×5＝82.5KN；

（3）、摩擦力：f=1385×tg16＝356KN；

抗滑力

F2＝Pp +C+f＝884KN＞850 KN；满足要求。

4、堰身强度计算

计算简图见图4。

1）、填土对钢板桩最大侧压力的计算

参考中国建筑工业出版社出版的《实用给水排水工程施工手册》第二版采用下式进行计算：

Pmax＝（0.5—0.7）γh；

式中：Pmax——新填土对模板的最大侧压力（KPa）；

h——为有效压头高度（m），取5m；

γ——土的容重（KN/m3）；

系数取平均值0.6进行计算

Pmax＝0.6γh＝0.6×19×5＝57KN/m2；

2）钢板桩强度验算

采用[32a槽钢，Wy＝46.5cm3， h＝32cm；

由于腰梁间距为2m，简化按三跨连续梁、最大分布压力57KN/m2进行计算；

Mmax＝qL2/10＝57×0.32×22÷10＝7.30KN.m；

σ＝M/W＝7.30×106÷46.5× 103＝157Mpa＜195Mpa；

满足要求。

3）对拉螺栓的验算

对拉螺栓横向间距采用1.0m，

则一根拉杆承受的土压力面积为2.0 m2，

拉力T＝Pmax×2.0＝57×2.0＝114KN；

选用φ28的原钢，s＝615.8mm2，P＝615.8×195＝120KN＞114KN；

满足要求。

4）、腰梁的验算

腰梁采用2[16a槽钢，Wx＝108×2＝216cm3， h＝16cm；

简化按三跨连续梁、最大分布压力57KN/m2进行计算，；

Mmax＝qL2/10＝57×2×12÷10＝11.4KN.m；

σ＝M/W＝11.4×106÷216×103＝52.8MPa；

满足要求。

四、结束语

施工围堰的安全是在河道内进行桥梁基础和承台施工的前提，围堰的破坏将给工程带来巨大的损失。因此在围堰施工前必须进行围堰的施工计算。目前，在施工围堰的计算方面还没有具体的规范要求，本文通过实例对围堰的施工计算进行阐述，希望能起到抛砖引玉的作用，为类似工程的施工提供施工计算的参考。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。