索塔承台基坑围堰优化方案.doc

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连盐高速公路灌河特大桥

索塔承台基坑围堰

优化方案

路桥集团公路第一公路工程局

连盐高速公路灌河特大桥项目经理部

索塔承台基坑围堰优化方案

一、说明

2004年9月25日在省、市高指主持召开的灌河特大桥总体施工组织设计审查会上，对索塔承台基坑围堰方案，与会的专家指出：

鉴于围堰基坑的水下施工存在较大的不确定性，应避免采用水中开挖基坑和浇水下封底砼的施工方法，尽量采取干开挖和直接浇垫层砼的方案，这样不仅能降低施工的难度，也能加快施工进度。

根据上述意见，在原方案设计计算的基础上，通过对施工期间灌河潮位变化的进一步了解，以及对地形、地质等因素的分析研究，认为由于灌河潮位的变化对承台的施工更为有利，如采取必要的措施，对原方案进行优化是可行的。

（一）计算水位

根据历年的潮位观测资料和当地水文部门多年来对灌河的了解，灌河潮汐水位的一般规律为：

每年的7～9月潮位最高，3～4月潮位最低，从10月至次年2月，为潮位相对较低的月份，-1.0m～+2.2m标高水位的出现频率在80％以上。

目前索塔承台的施工正好在2004年10月至2005年1月期间，相对较低的水位对基础的施工非常有利。

2004年水文部门的实测灌河最高潮位记录为3.65m（其观测点在原灌河大桥下游，距现工程位置约4～5km），项目经理部实测最高潮位为3.5m，最高潮位发生的时间在8月底9月初。

据水文部门介绍，2004年的潮位与历年相比，属正常稍偏低年份。

因此，在对2004年的潮位情况分析研究并与历年的观测资料比较后，确定围堰结构的设计最高水位为+3.0m（原方案最高水位+4.0m），最低水位为-1.3m。

（二）优化方案所采取的措施

为实现堰内干开挖的方案，有必要减小围堰结构的水土压力，并将原方案的内支撑位置下移，且在开挖过程中增设临时内支撑。

按照这种思路，采取对堰外土体进行卸载的措施（临水一侧除外），即将堰外土体挖除一部分，以达到减小围堰结构水土压力的目的；堰外土体卸载后，将内支撑位置适当下移。

采取以上措施后，对围堰结构的受力进行了重新验算，验算结果表明，围堰结构在施工期间是安全的。

二、施工程序

按围堰内干开挖、浇垫层混凝土封底的施工方法，将基坑围堰施工划分为以下7个施工阶段：

1.插打钢管（板）桩；

2.围堰内干开挖至标高-1.0m，同时将堰外土体挖至标高+1.5m，在堰内标高-0.65m处设置第一层围囹和水平内支撑；

3.堰内射水吸泥开挖至标高-3.7m，在标高-3.5m处设置第二层围囹和内支撑；

4.继续射水吸泥开挖至基底标高-6.0m，浇垫层砼；

5.垫层砼达到规定强度后，拆除第二层围囹和内支撑；

6.凿除桩头预留砼，分层、分块进行承台施工。

第一级承台砼完成后，将围堰与承台的间隙回填夯实，并在回填土顶部浇一层50cm厚C30砼，达到规定强度后，拆除第一层围囹和内支撑；

7.进行第二级承台砼施工，施工完成后，回填基坑，拔除钢管（板）桩。

三、验算情况

（一）验算工况

工况1：

机械开挖堰内土方至标高-1.0m，岸侧堰外土体降至标高+1.5m（上、下游两侧降至0）。

堰外河侧水位+3.0m，岸侧地下水位+1.0m，验算河侧围堰的抗倾覆稳定。

工况2：

在标高-0.65m处设置第一层内支撑，射水吸泥开挖基坑至标高-3.7m。

此时堰外河侧最高水位+3.0m，最低水位-1.3m；岸侧地面标高+1.5m，地下水位+1.0m，验算围堰的整体抗倾覆稳定和钢管（板）桩强度，计算支撑力大小。

工况3：

在标高-3.5m处设置第二层内支撑，射水吸泥开挖基坑至标高-6.0m。

此时堰外河侧最高水位+3.0m，最低水位-1.3m；岸侧地面标高+1.5m，地下水位+1.0m，验算围堰的整体抗倾覆稳定、钢管（板）桩强度、基底抗管涌和抗隆起，分别计算两层支撑力的大小。

工况4：

浇垫层砼（厚2m，可按1.5m厚验算，C25砼），砼达到规定强度后，拆除第二层内支撑，验算条件同3。

验算内容：

围堰整体稳定、钢管强度、整体抗浮和支撑力大小。

工况5：

浇第一级承台砼并回填间隙后，拆除第一层内支撑，验算围堰的抗倾覆稳定，验算条件同1。

（二）验算结果

1.各工况下的抗倾覆稳定系数

工况1：

K＝1.346

工况2：

K＝1.274

工况3：

K＝1.363

工况4：

K＝1.350

工况5：

K＝1.346

以上各工况的K值均大于1.25，满足要求。

2.钢管（板）桩强度验算

σ＝M/W＝140.43Mpa<1.4[σ]＝1.4×145＝203Mpa（满足要求）

3.基底抗管涌、抗隆起、围堰整体稳定、整体抗浮等均满足要求。

4.支撑力

内支撑下移后，支撑力与原方案相比增大2.8倍，故内支撑需重新设计，并加大材料用量。

拟用Φ720×10mm钢管作为支撑材料，经计算可以满足支撑力的要求。

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