超长钢板桩在深水厚流塑淤泥层环境中施工应用

　　1.概述

　　广珠铁路江门水道特大桥位于江门市新会区，沿途经过菜地、鱼塘、村庄、河涌、公路等，主要为跨越江门水道而设。本桥起讫里程为DK124+677.155～DK126+410.705，全长1733.55m，上部孔跨布置：23-32m简支T梁+（85+2×145+85）mT构连续梁+9-32m简支T梁+1-24m简支T梁+1-32m简支T梁+（40+72+40）m连续梁。在DK125+430～DK125+870跨越江门水道与九子沙涌汇合处，采用（85+2×145+85）mT构连续梁跨过。

　　江门水道特大桥水中共3个主墩，即24#～26#墩，水深在4～6m之间，墩基设低桩承台，承台底均位于河床面以下5～8m。本围堰（3个墩位）位于江门水道河床之中，围堰有效深度内地层结构为第四系全新统海陆交互相冲积层（Q4mal），为平均厚度28m的流塑淤泥层。江门水道水况：流量Q1%=834.97m3∕s，流速V1%=0.77m∕s，水位（百年）3.554m，汛期6～9月，枯水期1～3月，受潮汐影响，潮差约为1m。

　　2.工程特点、难点及对策

　　工程特点及难点：自然施工条件差、施工风险大、工期紧、投入及挖基工程量大。其对策：优化方案设整体性、加强型内围檩，并设通高竖支撑，且底脚埋入封底砼，形成生根的刚构架，成为结构受力主体，钢板桩则附其围檩周边外；优化工期安排、优化资源配置；结合精心组织，精心施工，好省快完成围堰施工任务。

　　3.超长钢板桩围堰方案的可行性

　　通过对主航道的24#、25#、26#墩所在河道水深、地质条件的分析，并与其它类型钢结构围堰进行全面的比较，在对复合型钢板桩围堰外力、变形、稳定和反涌上浮等进行分析和计算后，针对其薄弱环节，强化内了支撑受力体系，采用框构式内围囹和网式支撑与24m长钢板桩相结合的结构型式，可以满足深水（6m），长桩（24m），软基（最深层31m）状况下钢板桩围堰的受力、变形、稳定性和基底反涌上浮的稳定等方面的要求，完全是可行的。

　　3.1计算模型的建立

　　计算时按施工水位的最大标高取为+2.794米；结构所受的侧面压力，在河床以上的范围内为静水压力和动水压力，在河床以下至封底混凝土底面以上的范围内为静水压力、主动土压力之和。其中静水压力为三角形荷载：，为距离水面的高度；主动土压力根据朗肯土压力理论来进行计算：主动土压力系数为：Kα=tan2（45°-/2），主动土压力为：，为距离河床底的高度。

　　下面是各墩支护的设计图：

　　动水压力的计算按《公路桥涵设计通用规范（JTGD-602004）》考虑，

　　式中：-流水压力标准值（kN）；

　　-水的重力密度（kN/m3）；

　　V-设计流速（m/s），

　　计算时V=1m/s；

　　A-桥墩阻水面积（m2），

　　计算至一般冲刷线处；

　　g-重力加速度，g=9.81（m/s2）；

　　K-桥墩形状系数，方形的围堰K=1.5，

　　矩形的围堰K=1.3；

　　流水压力合力的着力点，假定在设计水位线以下的0.3倍深处。

　　3.2稳定性验算

　　在侧向压力的作用下，最大变形位于第三层，支撑变形最大值为4.135mm，钢板桩最大变形为3.985mm。

　　支撑、围檩的应力计算结果最大应力位于第三层，最大值为123.7MPa，钢板桩的最大应力为55.3MPa，满足强度要求。

　　支撑、围檩的应力钢板桩围堰应力

　　结构的屈曲模态计算结果：结构的屈曲模态最小的特征值为5.269，结构的整体稳定性能满足要求。因此，结构的应力与稳定性能够满足使用要求。

　　4.超长钢板桩围堰施工工艺流程及操作要点

　　4.1钢板桩施工工艺流程（见下图）

　　4.2施工前期准备

　　4.2.1施工范围内临时构造物的拆除及改建

　　4.2.2施工范围内水下障碍物清除

　　4.2.3搭设水上作业平台

　　4.3水上运输方案

　　围堰施工期间主要有：设备材料人员运输、挖基弃土水上外运以及水上作业船作业。围堰工程基坑开挖是采用泥浆泵吹吸循环方法，挖泥运输量很大（挖泥量共11927m3）。为了保证清挖设备工作的连续，清挖的泥浆安排3艘150m3泥浆船不间断水上运输，运至施工区域外指定地点进行排放。