水中承台钢板桩围堰计算书
23页1、新建铁路太原至中卫(银川)线永宁黄河特大桥水中承台钢板桩围堰方案一、工程概况太中银铁路东自太原枢纽的榆次站引出,经陕西的太原、晋中、吕梁,跨黄河入陕西省榆林市,西进入宁夏自治区吴忠市,在包兰铁路黄羊湾站接轨至中卫;同时修建定边至银川的联络线。正线长约752km, 联络线长约192km。永宁黄河特大桥为全线重点控制工程的两桥一隧之一。永宁黄河桥中心里程LDK672+962.76,孔跨布置为(2-32m)+(4-24m)+(38-32m)单线简支T梁+(18-48m)单线简支箱梁+(13-96m)简支钢桁结合梁+(5-48m)单线简支箱梁+(4-32m)单线简支T梁,桥长3942.08m。桥址位于银川平原中部,横跨黄河,河面宽约800米,最大水深5.7米,流速2.0米/秒,设计水位1111.68米, 最高通航水位1111.55米, 测时水位1110.09米;63#墩-70#墩处在河中,其中63#墩、67#墩-70#墩处在河中,64#墩-66#墩处在河中的冲积漫滩上,地层多为巨厚的粉、细砂层;承台尺寸均为14.6*14.6*6.5米, 底标高均为1099.06米, 每个承台下设16根1.5米
2、钻孔桩,基础混凝土均为C30,桥址地质柱状图如下:二、钢板桩围堰方案综述综合考虑河中水文特点及地质情况,从节约成本出发,承台基坑施工拟采用钢板桩围堰方案。承台平面尺寸为14.6m14.6m,钢围堰平面尺寸设计为16.8m16.8m。方案一:采用2根15米宽0.4m的ISP-钢板桩接长至30m,围堰完成一般冲刷及局部冲刷后,钢板桩埋入砂层6米,未满足钢板桩固结所需求的入土深度,围堰外侧设30根80010mm、30m长钢管桩用于稳定钢板桩围堰,防止其倾覆。方案二:主要考虑钢板桩较长无法全部打入砂层中时,采用2根12米钢板桩接长至24m,围堰完成一般冲刷及局部冲刷后,河床面至钢板桩围堰底,采用抛填袋装碎石埋没钢板桩围堰,抛填高度为6米,围堰外侧设30根80010mm、30m长钢管桩用于稳定钢板桩围堰,防止其倾覆。承台底至水面钢板桩长12.49m,为保证抽水后钢板桩安全,基坑支撑的施工与基坑内水位的下降按“先支撑后降水,分层支撑分层降水”的原则进行,结合实际,共设五层支撑围囹,顶层采用2I40a槽钢制成,其余每层围囹采用2I45c工字钢制成,每层围囹间隔2.5m。每层围囹内侧采用8根60010
3、mm钢管斜支撑,钢管长分别为9.5m,4.75m。钢围堰及外侧支撑钢管平面布置图如下:内支撑围囹平面图如下:三、方案一情况下钢板桩围堰计算1、钢板桩冲刷计算1.1、一般冲刷计算按公路工程水文勘测设计规范(JTG C30-2002)64-2简化式计算:式中:桥下一般冲刷后的最大水深(m);频率为P%的设计流量(/s);桥下河槽部分通过的设计流量(/s),当河槽能扩宽至全桥时取用;天然状态下河槽部分设计流量(/s);天然状态下桥下河滩部分设计流量(/s);桥长范围内的河槽宽度(m),当河槽能扩宽至全桥时取用桥孔总长度;造床流量下的河槽宽度(m),对复式河床可取平摊水位时的河槽宽度;设计水位下,在宽度范围内,桥墩阻水总面积与过水面积的比值;桥墩水流侧向压缩系数;河槽最大水深(m);单宽流量集中系数,山前变迁、游荡、宽滩河段当1.8时,可采用1.8;造床流量下的河槽平均水深(m),对复式河床可取平滩水位时河槽平均水深。带入下表已知数据Qp (m3/s)hcmBz(m)Hz(m)Qt1(m3/s)Qc(m3/s)5750.00 5.70 550.00 3.40 706.00 5044.00 Bc
4、(m)Bcg(m)阻水面积(m2)总过水面积(m2)550.00 550.00 0.96 193.8 2875.00 计算得=8.27m1.2、局部冲刷计算按公路工程水文勘测设计规范(JTG C30-2002)65-2简化式计算:当 当 式中:桥墩局部冲刷深度(m);墩形系数;桥墩计算宽度(m);一般冲刷后的最大水深(m);河床泥沙平均粒径(mm);河床颗粒影响系数;河床泥沙起动流速(m/s);墩前泥沙起动流速(m/s);指数一般冲刷后墩前行进流速(m/s) 式中:河槽平均流速(m/s);河槽平均水深(m)。代入下表已知数据hcmhcB1(m)hp(m)(mm)Vc1.05 5.70 3.40 17 8.27 0.20 2.00 Bz(m)Hz(m)Q2(m3/s)Qc(m3/s)Bc(m)Bcg(m)550.00 3.40 5044.00 5044.00 550.00 550.00 0.96计算得=15.02m。2、封底混凝土计算2.1、荷载计算水下封底混凝土承受的荷载应按施工中最不利的情况考虑,即在围堰封底以后,围堰内的水被排干,封底素混凝土将受到可能产生的向上水压力的作用,现以此
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