国道203线雅达虹至炼油厂段一级公路建设项目龙华特大桥合同段（YL ）龙华特大桥主桥承台施工准备方案吉林省交通建设集团有限公司龙华特大桥项目经理部2005年3月3日龙华特大桥承台施工准备方案一、概述龙华特大桥主桥主墩36#墩、37#墩为于水中，36#墩采用筑岛围堰法施工，37#墩采用打入桩平台法施工，38#墩和39#边墩均在岸边，现我项目部根据施工现场实际清况，结合项目部现有的材料，计划36#墩、38#墩和39#边墩承台采用钢筋混凝土套箱围堰法施工，37#墩采用钢沉井围堰法施工。
钢沉井采用肇源大桥用过的钢沉井，原肇源大桥埋深6米，本桥37#墩埋深3.5米，钢沉井不再做设计计算，只对钢筋混凝土套箱围堰设计和三个主墩承台封底混凝土进行验算。
二、钢筋混凝土套箱围堰设计本设计仅对36#墩、38#墩钢筋混凝土套箱围堰进行计算，39#边墩因尺寸小，只要36#墩、38#墩钢筋混凝土套箱验算合格，39#边墩钢筋混凝土套箱必然合格，没有做单独计算。
1、钢筋混凝土套箱围堰设计图详见附图。
2、计算模式：竖向按简支梁计算，其中下支点为封底混凝土，上支点为工字钢框架。
验算箱体强度仅考虑主动饱和砂压力。
3、主动土压力q =γhtg 2(45σ-φ/2)= P a h2q b =3.1*13.5=41.85 KN/m （计算h=3.1m ）B αb 360M max = q b l 2/6*｛2β3-а*(1+а)｝/(1-а) 2其中а= q α/q b =0，β= （а2+а+1）/3=0.57735M max =41.85*3.12/6*(2*0.577353-0)/(1-0)2=25.8KN.m4 M max =25.8KN.m=2.58×10N.mm采用II 级钢筋，［σg ］=185N/mm 2混凝土标号为20号，容许应力［σw ］=9N/mm 2n=10 m=［σg ］/［σw ］=20.556а=n/（n+m ）=0.327 λ=1-а/3=0.891μ=α/(2*m)=0.008 β=2/（α*λ）=6.864 b=100h 0= βM/(b*［σw ］)=140.27mm=14.03cm Ag=μbh 0=11.2cm 2选用6根Φ16mm 钢筋，钢筋间距16.67cm ，钢筋截面积12.64cm 2，h=h 0+a g ，取混凝土净保护层为2cm ，则h=h 0+d/2+2=14.03+1.75/2+2=16.91cm ，现取h=20cm ，所以h0=20-2-0.9=17.1cm按套箱厚20cm ，采用低筋设计确定钢筋用量：设a g =2.9cm ，则h0=h- a g =17.1cmγ=［σg ］bh 2/M=185*1000*1712/(2.58*107)=209.674查表内插计算得β=7.66，μ=0.00526A g =μbh 0=0.00526*100*17.1=9cm 2，选用Φ16mm 钢筋5根，间距20cm ，a g1=10.1cm 2>a g =9cm 2（合格）。
5、验算混凝土应力σhμ=10.1/（100*17.1）=0.00591（布置钢筋时，a g 仍采用2.9cm ）由μ=0.00591查表，β=7.66，σh =βM/（bh 02）=7.66*2.58*107/（1000*1712）=6.8N/mm 2<［σw ］=9 N/mm 2(应力验算满足设计要求)6、因套箱主要受外侧的砂和地下水压力，内侧受拉，外侧受压，因此在内侧配置间距为20cm 的Φ16螺纹钢筋，外侧配置20cm的Φ12螺纹钢筋（没有参加计算），水平分布筋采用Φ12螺纹钢筋，间距25cm，由于套箱较长，为保证其抽水后的稳定，在套箱混凝土浇筑前，在其内每隔4米均匀埋设Φ25钢筋拉杆一根，外留5~10cm，抽水前，用钢丝绳拉在外侧的锚杆上。
三、钢筋混凝土套箱围堰封底混凝土厚度计算右幅1、封底混凝土厚度封底混凝土采用C20，封底板按简支矩形双向板计算：宽度B=9.0m，长度取L=14.8 m L/B=14.8/9=1.644 μ=0.15 β0=0.081施工水位按132 m考虑，承台底标高129.4m，求封底后抽干套箱内水，底板下的静水压力设封底板厚为t(m)：q0=（132-129.4-t）*10-24t= =26-34 t（为安全计，未考虑护筒与封底砼的摩阻力）封底厚度t={6β0q0B2/[σwl]}1/2 =[ 6*0.081(26-34 t)*92/700]1/2=0.585 m，取0.60m。
2、钢筋混凝土套箱上浮验算1）、套箱重：Q1=906KN封底混凝土重：套箱底面积15.2*11.0=167.2 m2 Q2=167.2*0.6*24=2408KN合计:ΣQ=Q1+Q2 =906+2408=3314KN2）、浮力施工水位132 m，封底混凝土底标高128.8m浮力P=167.2*(132-128.8)*10=5350KN>3314KN，所以套箱将上浮，但是套箱内有6根φ200钻孔桩,封底混凝土与钻孔桩护筒的握裹力将阻止套箱上浮(38#墩封底混凝土直接与钻孔桩接触，握裹力远远大于封底混凝土与钻孔桩护筒的握裹力，不另行计算)。
现计算1根桩产生的握裹力，假定钻孔桩的钢护筒视为光圆钢筋,光圆钢筋的握裹应力Rτ=1.5~3.5Mpa,钢筋与混凝土之间的平均握裹力Rτ按下式计算Rτ=P/πu=P/πdl P=πdlRτ式中P—作用在钢筋上的拉力u—钢筋的周长l—钢筋的锚固长度d—钢筋的直径（钢护筒直径）1根d=2.3 m钢护筒P1=π*6*0.6*1.5*1000=6503KN6根d=2.3 m钢护筒总计握裹力ΣP= 6*6503=39018KN>5350KN，所以套箱不能上浮。
左幅1、宽度B=10.08+1/2*5.3=10.1m 长度L=14.8cmL/B=14.8*10.1=1.465 β0=0.072施工水位132承台底标高129.4 m,求封底后抽干套箱内水,底板下的静水压力q0=(132-129.4-t)*10-24 t=26-34 t封底混凝土厚度t=[ 6*0.072(26-34 t)*10.12/700]1/2=0.598m，取0.60m。
2、其它计算同右幅四、钢筋混凝土套箱围堰施工及下沉1、套箱制作1）整平施工场地，按套箱尺寸，测定出平面位置。
2）绑扎钢筋，立模。
3）浇筑20#箱身混凝土，养生。
4）拆模。
2、箱身加固由于套箱身壁薄，跨度大，在下沉过程中，在箱外侧受土及水压力作用下将使箱内侧发生弯曲，因此在箱内侧预埋钢板，钢板距刃脚底1.2米，水平方向设I32工字钢加固，详见附图。
3、套箱下沉计算1）左幅套箱：自重（不计浮力）=[（15.2*11.0-14.8*10.6）*3.6-(0.1*0.4*14.8+0.1*0.4*10.6)]*25=906KN浮力=960/25*10=362KN，扣去浮力后套箱重P1=906-362=544KN，套箱表面积=2*（15.2+11）*3.6=188.6m2，作用在套箱外壁的摩阻力T=15*188.6=2830KN，套箱靠自重沉不到设计位置，尚需附加向下外力P2=2830-544=2286KN。
2）右幅套箱：自重（不计浮力）=（15+2*10.07+2*9.25）*0.2*3.6*25=966KN，浮力=966/25*10=386KN，扣除浮力后套箱重P1=966-386=580KN，套箱表面积=15.2+2*10.08+2*9.25=53.86m，A=53.86*3.6=194 m2，作用在套箱外壁的摩阻力T=15*194=2916KN，套箱靠自重，沉不到设计位置，尚需附加外力P2=2910-580=2330KN4、套箱下沉1）、主要机械设备水力吸砂机8台，9m3/h空气压缩机2台，电动多级水泵2台。
3"立式水泵4台，6"水泵4台，32吨千斤顶16台，横梁10根。
2）、主要人员(1)现工长一人，起重工8人；(2)空压机司机2名；(3)水力吸泥机操作人员2名；(4)向套箱内抽水人员2名。
(5)其它人员55人。
3）为使套箱下沉到设计标高，采取下述措施：（1）箱内外同时挖土、抽水，在保证套箱内不产生翻砂现象下适当降低水位。
（2）尽量挖除刃脚下的细砂。
（3）利用放置在桩基上的反扣工字梁，采用32吨千斤顶16台同时下压套箱，下压力不少于300吨，下压时，施力均匀。
4）、套箱下沉方法在未抽砂前，套箱内没有水时，采用人工挖方，进入水位时，边抽水边人工挖方，如若基坑内翻砂，采用吸砂机抽砂，先用水泵将套箱内注满水，开始吸砂。
为防止堵塞吸砂管，在吸砂前，将套箱内的石块等大物体清理干净。
由于套箱底标高到地下水面高差不足3m，采用水力吸砂机吸砂。
吸砂时，采用支架悬吊吸砂机，使其呈悬吊状态，管身垂直，经常摇动管身和移动位置，吸砂管口离开砂面15～25cm，随时升降吸砂机，以能经常吸出砂为准。
吸砂时要使套箱底面均匀下降，防止套箱偏斜，靠近刃脚的砂如果不能向中间锅底自行坍落时，用高压射水冲向中间后再行吸出，致使套箱下沉到设计标高（128.8m）。
5、套箱基底清理当套箱刃脚下沉至设计标高后，对套箱的底面认真量测，对凸出部分，进行抽砂找平，保证封底混凝土的厚度不少于60cm。
钻孔桩护筒或钻孔桩四周用高压射水清理干净，以增加混凝土与钻孔桩护筒或钻孔桩的握裹力。
各工序准备好后，开始浇筑封底混凝土。
五、钢沉井组装及下沉钢沉井采用肇源大桥用过的沉井，施工前，将损坏的钢沉井修补好。
按承台尺寸四周留60cm 作业面。
钢沉井下沉采用不排水法施工。
首先，钢沉井在现场冰面上拼装，吊挂在工作平台上，再凿冰下沉。
钢沉井下沉前，根据测定的中心线将钢沉井调整至正确位置（允许偏差10cm）。
测量人员随时测量其倾斜度和位移，发现钢沉井倾斜或位移超限时及时进行调整。
1、基本要求：1)、江底为砂土，先抽沉井内起点桩号高处砂土，后抽刃脚四周砂土，每层抽30cm。
2)、钢沉井腔内注满水，加大刃脚对砂土的压力。
3)、保持钢沉井内水位高于井外水位1m，以防流砂涌入钢沉井内引起钢沉井歪斜和增加吸砂工作量。
2、机械设备：水力吸泥机4台，9m3/h空气压缩机1台，电动多级水泵2台。
3"立式水泵4台，6"水泵4台，5吨卷扬机四台，8吨吊车1台，运输车1台，电焊机5台。
3、主要人员：1）工长一人；2）电焊工8人，起重工12人；3）空压机司机2名；4）水力吸泥机操作人员2名；5）向钢沉井内抽水人员2名。
6）其它人员15人。
4、抽砂操作要点：在未抽砂前由专人对钢沉井内因钻孔桩施工时投入护筒外的装砂编织袋等杂物清除干净，防止堵塞吸砂管。