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1.工程概况

广州珠江黄埔大桥北汊主桥为单塔双索面钢箱梁斜拉桥，跨径布３８３ｍ＋１９７ｍ＋６３ｍ＋６２ｍ（见图１），门型主塔，主塔柱承台１９ｍ×１９ｍ，厚度６ｍ，承台顶面标高＋４．０ｍ；两承台之间系梁高６，宽８ｍ，长３１ｍ。每个承台基础为１６根Φ２．５ｍ的钻孔桩，系梁为２根Φ１．８ｍ的钻孔桩。主塔基础平面总尺寸为６９ｍ×１９ｍ（见图２）。

桥位处于珠江下游，河道分支复合频繁，河面宽阔，流量大，径流量变幅小，淤积严重，受潮水顶托显著。据水位资料，最低潮水位＋３．３ｍ，最高风暴潮水位＋６．７３ｍ。地层组成：表层细砂，松散，标高＋７——＋４，淤泥质亚粘土，流塑状，标高＋４．０ｍ——１．０ｍ；粉砂、中砂层，饱和、松散，标高－１．０ｍ——８．０ｍ；下部为二长花岗岩，主要由花岗岩变质而成的混合岩形成，自上到下依次为全风化混合岩、强风化混合岩、弱风化混合岩和微风化混合岩。

主塔３９＃墩位于北汊河道边缘，靠大濠洲岛防洪大堤２０ｍ。基础采用筑岛法施工，承台用钢板桩围堰止水。拟定钢板桩桩底标高－１１．０ｍ，嵌入强风化岩约２ｍ。为简化计算，将钢板桩进入的全风化混合岩简化为粉砂计算，因全风化混合岩内摩擦角和粘聚力均比粉砂大，因此计算结果偏安全的。2.施工方案简介

２．１　主墩承台施工采用钢板桩围堰止水，排水开挖，围堰内设置两道钢支撑梁，根据渗水情况采用封底和不封底两种备选方案。承台及系梁混凝土沿高度方向分两次浇筑，第一次浇筑高度为２．２ｍ，第二次为３．８ｍ。围堰平面布置形式为沿承台及系梁外侧预留１．７ｍ立模操作空间，形成哑铃形布置。钢板桩采用拉森Ⅳ型，具体布置见图２。

２．２　承台施工工序：

２．２．１　桩基施工完成，降低筑岛面标高

至＋６．５ｍ；

２．２．２　采用吊机及振动打桩锤插打钢板桩；桩顶标高定为＋７ｍ，底标高定为－１１．０ｍ；单根钢板桩长１８米，桩底嵌入全风化混合岩４．０～６．０ｍ；

２．２．３　基坑开挖至＋３．５ｍ时，降低堰内水位，在标高＋５．２ｍ处安装第一道内支撑；

２．２．４　基坑开挖至＋１．０ｍ时，降低堰内水位，在标高＋１．５ｍ处安装第二道内支撑；继续基坑开挖至基底，直至完成；

２．２．５　基底整平、对砼桩周进行清理；进行封底砼或施工垫层的浇注，进行承台第一次砼施工；

２．２．６　砼达到强度后进行第二道内支撑转换，进行承台第二次砼施工；

２．２．７　塔柱底座施工；拆除内支撑，拔出钢板桩，基坑回填。

3.钢板桩围堰的设计计算

３．１　荷载工况：根据钢板桩承台的施工工序，按照排水开挖的施工过程进行计算。钢板桩在开挖和承台施工中主要承受外围主动土压力、静水压力和围堰周围施工车辆引起的侧压力等荷载。土压力根据各工况计算模式的不同分别采用相应的公式予以计算。以下分各工况取一米板宽列出。

工况一：不排水开挖至＋３．５ｍ，围堰内排水至＋３．５ｍ，第一道支撑尚未安装，钢板桩处于悬臂状态。土压力采用朗金土压力公式计算，见图３。

工况二：围堰开挖至＋１．０ｍ，安装第二道支撑前，围堰内排水至＋１．０ｍ，考虑一台５０吨履带吊机作用，将车辆荷载换算为等代均布土层厚度，土压力仍然采用朗金土压力公式计算，见图４。

工况三：第二道支撑已安装，围堰排水开挖至－２．５ｍ，进行承台第一次砼浇注。考虑一台５０吨履带吊机作用，将车辆荷载换算成等代均布土层厚度。此时由于在开挖过程

中钢板桩受主动土压力的作用，向基坑内侧倾斜，钢板桩后土体达不到主动极限平衡状态，土压力图形呈中间大、上下小的抛物线形状分布，其变化在静止土压力与主动土压力之间，因此土压力不能直接按库仑或朗金理论计算。根据太沙基和泼克提出的作用在板桩墙上的土压力分布经验图形（详见土质学与土力学，洪毓康主编），　此经验公式是假定墙后土体为一种土的情况，而本承台处的土体为分层不同性质的土体，分布不均且复杂，为了简化计算，偏保守的采用了朗金主动土压力公式计算。

工况四：承台第一次砼灌注完毕，在砼强度达到后，在已浇筑砼上设置转换支撑，然后再拆除第二道支撑。考虑一台５０吨履带吊机作用，将车辆荷载换算成等代均布土层厚度，见图６。

不排水开挖与排水开挖的计算过程类似，只是需考虑静水压力的相互抵消作用。

３．２　钢板桩围堰的计算：根据荷载工况采用等值梁法或侧向弹性地基反力法（可参照《建筑地基基础设计规范》、《建筑基坑支护技术规程》）分别计算，得出各个工况下钢板桩的内力和内支撑的反力，然后确定钢板桩的型号。

钢板桩及其内支撑计算的内容主要包括：ａ、钢板桩及内支撑自身的强度、稳定、变形等；ｂ、基坑内外土体的稳定性验算；ｃ、基坑降水或止水设施的计算。此外，如果基坑底土体为软土饱和土是还应进行坑底抗隆起稳定性验算，由于本处坑底土体为粉沙土，非软性土，因此不需进行此类验算。

对钢板桩围堰的内支撑的计算，则按照平面桁架采用Ｓａｐ２０００建模，荷载为钢板桩计算的支点处的反力，这里不再赘述。4.设计与施工过程中的体会

４．１　施工设计计算与施工方案是紧密联系的，应该根据实际的地质情况和地下渗水情况确定合理的施工方案，选择排水或不排水开挖，是否打封底砼，对于多支撑钢板桩是否需要转换支撑等来确定基坑开挖和基础的施工步骤。

４．２　钢板桩计算的关键就是基坑周围土压力的计算，要根据实际施工需要基坑周围的堆载，车辆荷载、水压力等均需考虑，此外还要考虑水对土体的浮力作用。对于砂土和液性指数大于１的粘土（如淤泥）等透水层，采用水、土分算的原则计算；对于液性指数小于１的粘土、亚粘土等不透水层可以采用水、土合算的原则计算。

钢板桩在不同支撑状态下，周围土压力

珠江黄埔大桥主墩承台钢板桩围堰的施工设计

郑震 廖云沼

(中铁大桥局集团三公司)

摘 要:本文结合广州市珠江黄埔大桥３９＃主墩承台的施工，介绍了钢板桩围堰的施工设计计算过程和基本计算内容，同时根据实际情况做了分析总结。

关键词:独塔斜拉桥　　主墩承台　　钢板桩围堰　　施工设计中图分类号:

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应采用不同的计算方法，对于钢板桩悬臂或单支撑状态的土压力可采用朗金或库仑土压力理论计算，但对于多支撑状态下的土压力应采用太沙基和泼克的经验公式或其他方法计算（如“圆弧滑动简单条分法”）。

４．３　钢板桩围堰的计算工况要囊括整个施工过程，对于每个工况都对应着不同的受力状况。

４．４　内支撑的设计应考虑基坑开挖的方便性，合理的布置其形式，既要保证受力简单合理，又要使基坑开挖有足够的操作空间。内支撑的计算可按照平面桁架或刚架的模式来建立计算模型，其荷载就是钢板桩计算所得的支撑点反力。

４．５　主墩承台现已经顺利施工完毕，由于基坑渗水情况比较理想，采用了排水开挖

的方案。从总的施工过程来看，因采用了较保守的计算方法，钢板桩围堰及内支撑的安全系数较大。施工中两道内支撑是同时安装的，第一道支撑先与钢板桩抄紧受力，第二道支撑在开挖中靠自重整体下沉到位。由于实际的岩层深浅不一，和设计提供的地质资料有差别，钢板桩入土深度未达到设计要求，再者两道支撑间距较大，钢板桩自身的刚度较弱，在第二道支撑未下沉至设计标高时（差０．５ｍ）钢板桩的变形已经大于了１００ｍｍ，而内支撑的安装都采用的是被动撑的受力方式，导致了第二道内支撑实际未达到设计标高，和设计状态差别比较大。因此，建议在施工前对承台范围内的地质状况进行详细探测，以便在设计中做到心中有数；在施工中采用主动支撑的方式，这样可以消除开挖过程中钢板桩的变形，从而与设计状态相符。

参考文献

［１］潘世建　杨盛福．科研、试验、专用技术标准．人民交通出版社．２００２年下载本文