水利工程論文-雙排鋼板樁在東莞市運河節(jié)制閘導(dǎo)流明渠設(shè)計中的應(yīng)用.doc

水利工程論文-雙排鋼板樁在東莞市運河節(jié)制閘導(dǎo)流明渠設(shè)計中的應(yīng)用摘要：結(jié)合工程實際，本文首次將雙排拉森鋼板樁作為邊坡支護兼作臨時擋土墻結(jié)構(gòu)，其施工簡便、快捷，能有效防止流砂、流土，抗?jié)B性能優(yōu)異，不失為一種經(jīng)濟合理的邊坡支護措施，在透水地基的邊坡防護中具有一定的參考價值。關(guān)鍵詞：拉森鋼板樁；錨定；入土深度；重力式擋土墻1、工程概況東莞市樟村水質(zhì)凈化廠位于運河樟村段，設(shè)計日處理能力近期為360萬噸，遠期為460萬噸，現(xiàn)為亞洲最大的污水處理廠，工程總投資約4.3億元，工程已于2002年全面開工建設(shè)，近期已竣工投入使用。作為凈化廠配套工程的運河節(jié)制閘，位于廠區(qū)上游，擔(dān)負著攔污、引污的任務(wù)，節(jié)制閘能否按時竣工投入使用，是凈化廠能否按時投產(chǎn)的關(guān)鍵。節(jié)制閘設(shè)于運河樟村段，歷史上實測最大洪峰流量400m3/s，估算施工期（10月-4月）最大流量100m3/s?？紤]到本工程工期緊，場地狹窄，需全斷面截斷運河進行施工，設(shè)計時初擬在節(jié)制閘左岸或右岸布置導(dǎo)流明渠進行施工期導(dǎo)流，實際布置時發(fā)現(xiàn)右岸已有進出水涵、提升泵房、施工道路等設(shè)施，在該處布置導(dǎo)流明渠難度很高，且施工干擾也很大，不利于趕工期搶進度，故最終將導(dǎo)流明渠布置于節(jié)制閘左岸灘地，即東江大堤一側(cè)。樞紐布置見圖1?？紤]到導(dǎo)流明渠設(shè)計流量較大，導(dǎo)流時間也較長（實際使用將近半年），設(shè)計時明渠右側(cè)采用連續(xù)灌注樁（兼作水閘左岸墻），左側(cè)采用漿砌石擋土墻，砼護底、護面，設(shè)計渠長215米，渠凈寬20米，渠底縱坡1/1000。斷面形式如圖2。由于多種原因，工程推遲到2002年12月才動工，此時東江、運河水位均較高，在明渠擋土墻基底試開挖時發(fā)現(xiàn)在高程0.00米處有砂夾層，地下水位很高，其地質(zhì)條件與節(jié)制閘早期布孔存在較大差異，開挖過程基坑有流砂、滑坡現(xiàn)象發(fā)生，已危及東江大堤安全，工程被迫中止。由于導(dǎo)流明渠是節(jié)制閘工程的瓶頸,為盡早開始節(jié)制閘,主體工程的全面開工建設(shè)，經(jīng)充分比較分析，嘗試采用雙排鋼板樁代替原設(shè)計的漿砌石擋土墻，修改后斷面形式如圖3、圖4。2、工程地質(zhì)為摸清擬打鋼板樁位置的基巖出露情況，以便合理選擇樁型、樁長，避免浪費，沿樁軸線補充地質(zhì)鉆探（均為觀察孔），結(jié)果表明，基巖面起伏極大，強風(fēng)化砂巖巖面高程-3.02-8.05m，其中75%巖面高程-3.0-4.0m，巖面以上主要為中細砂層及耕作土層，地質(zhì)條件良好。3、鋼板樁支護設(shè)計3.1鋼板樁簡介鋼板樁是一種較老的基坑支護方式，采用錘擊或振動方法打入帶鎖口的樁體，使之在基坑四周閉合，并保證水平、垂直和抗?jié)B；樁體可作成懸臂式、坑內(nèi)支撐、上部拉錨等支護方式，作為在土方開挖和基礎(chǔ)施工時抵抗樁背的土、水壓力，使之達到基坑內(nèi)外穩(wěn)定；樁的型式有U型、Z型及直腹型等，常用的是U型咬口式(本工程即采用該樁型)。鋼板樁最初主要應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑的深基坑支護，由于其施工方便快捷、擋土止水效果良好，近期我院已將其應(yīng)用到多宗水利工程的邊坡支護設(shè)計中，取得較好的經(jīng)濟效益。但由于鋼板樁一次性投資大，打拔費用高，施工時有躁音、振動等問題，在經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)、城區(qū)應(yīng)用受到很大限制。日本拉森U型鋼板樁資料種類尺寸截面積重量二次力矩截面模量W(mm)h(mm)t(mm)每片(cm2)每片(N/m)每米(N/m2)每片(cm4)每米(cm4/m)每片(cm3)每米(cm3/m)YSP-I400758.046.49365912429382066.4509YSPU-5400807.645.21355888454422064.7527FSPIA400858.045.21355888598450088.0529YSP-40010010.561.1848012009868690121869FSP-40010010.561.18480120012408740152874YSPU-94001109.355.01432108010709680120880FSPA4001209.255.014321080146010600160880YSP-40012513.076.4260015001920164001961310FSP-40012513.076.4260015002220168002231340YSPU-1540015012.274.4058414602700228002381520FSP-A40015013.174.4058414602790228002501520YSP-40015515.596.9976119003690319003112060FSP-40017015.596.9976119004670386003622270YSPU-2340017514.794.2174018504380394003302250FSP-A40018516.194.2174018505300416004002250YSP-V42017522.0134.0105025005950552004333150FSP-VL50020024.3133.8105021007960630005203150FSP-VIL50022527.6153.012002400114008600068038203.2樁類型選擇參照振動法施打鋼板樁經(jīng)驗，樁尖能入巖深度僅為1020cm，按巖面高程-3.0-4.0m計算，樁身入土深度在23m間。經(jīng)估算，懸臂樁入土深度需達6m方能滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求，故懸臂樁不適合該處地質(zhì)條件，設(shè)計時選擇上部有錨固的錨定式板樁。從邊坡開挖情況、地質(zhì)鉆探結(jié)果分析，堤坡填土較為疏松，若采用常規(guī)樁頂設(shè)置鋼錨桿，一方面錨固效果很難保證，另一方面其打孔、灌漿錨固時間長，無法滿足當(dāng)時趕工期需要，況且其造價也不低。經(jīng)查閱資料，結(jié)合本工程實際情況，確定采用雙排鋼板樁結(jié)構(gòu)形式作為邊坡支護，其中外排鋼板樁為擋土、防滲、抗沖，內(nèi)排鋼板樁為錨固、防滲，兩者在樁頂采用拉結(jié)結(jié)構(gòu)連成一個整體，形成一個重力式擋土墻。3.3結(jié)構(gòu)分析計算按雙排拉森鋼板樁的受力特點，其結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)包括墻體穩(wěn)定分析計算、錨定樁結(jié)構(gòu)分析計算、樁頂拉結(jié)分析計算三大部分內(nèi)容。3.3.1墻體穩(wěn)定分析計算計算簡圖如圖5。按一般經(jīng)驗，墻后土料C=0，=30（折算），=19KN/m3，按破裂角=45+/2