深水承臺鎖扣鋼管樁圍堰設(shè)計應(yīng)用研究分析

  為了對深水承臺鎖扣鋼管樁圍堰的設(shè)計應(yīng)用進(jìn)行研究分析，以某新建高速鐵路橋梁工程為背景，選取鎖扣鋼管樁圍堰和雙壁鋼圍堰兩種圍堰方案，從可行性和經(jīng)濟性2個角度對2種圍堰措施進(jìn)行對比研究，結(jié)果表明：在深水承臺下采用鎖扣鋼管樁圍堰輔助施工是可行的，并且相對于雙壁鋼圍堰具有更強的適用性；采用鎖扣鋼管樁圍堰輔助施工將節(jié)約鋼材量和混凝土量，并減少挖方量，具有良好的經(jīng)濟效益。近年來，隨著我國高速鐵路的不斷發(fā)展，橋梁建設(shè)事業(yè)也得到飛躍發(fā)展，在跨越大江大河時，常出現(xiàn)橋梁承臺和基礎(chǔ)在深水條件下施工的情況，為了保證樁基承臺的正常施工，往往需要修筑臨時性的圍堰結(jié)構(gòu)，而合理地選擇圍堰結(jié)構(gòu)是保證整個工程項目施工安全和質(zhì)量的重要前提。隨著橋梁施工技術(shù)的不斷進(jìn)步和施工機械的不斷發(fā)展，各種圍堰的應(yīng)用變得日益廣泛，其中，在深水基礎(chǔ)以及復(fù)雜地形情況下，鎖扣鋼管樁圍堰逐漸成為首選輔助措施。

   結(jié)合以往的設(shè)計施工經(jīng)驗，針對鎖扣鋼管樁圍堰的應(yīng)用研究也越來越多，浙江至德鋼業(yè)有限公司分析探討了鋼管樁直徑、壁厚和與樁長3個因素對鎖扣鋼管樁圍堰有限元模型抗彎剛度的影響，結(jié)果表明，冠梁是影響抗彎剛度的一個重要因素，鋼管樁采用的直徑和壁厚愈小、埋置的深度愈大，冠梁對抗彎剛度的影響就愈強；研究認(rèn)為，在軟弱土質(zhì)地段，鎖口鋼管樁的鎖口止水功能可以得到很好的發(fā)揮，而合理的方案和工藝是保證承臺順利施工的保證；通過某個具體的工程項目，探討了不同圍堰的優(yōu)缺點，并闡述了復(fù)雜地質(zhì)情況下水中鋼管樁圍堰的施工工藝和方法；著重分析了封底混凝土厚度對鋼管樁受力的影響，分析表明，隨著封底混凝土厚度的增大，鋼管樁最大應(yīng)力值呈現(xiàn)先減小、后保持不變的趨勢；研究表明，采用鎖扣鋼管樁圍堰進(jìn)行承臺基礎(chǔ)的施工，可以提高施工效率，并節(jié)省投資。通過以上研究分析可以看出，在深水基礎(chǔ)及復(fù)雜地質(zhì)情況下，采用鎖扣鋼管樁圍堰輔助施工具有良好的施工效果，但目前針對鎖扣鋼管樁圍堰的經(jīng)濟性研究還較少，為此，本文結(jié)合一項工程實例，首先對采用鎖扣鋼管樁圍堰進(jìn)行輔助施工的可行性進(jìn)行了驗證，然后從經(jīng)濟性對鎖扣鋼管樁圍堰進(jìn)行了研究探討，為以后鎖扣鋼管樁圍堰的設(shè)計施工提供一定的依據(jù)。

  雙壁鋼圍堰具有自身強度大、剛度大、穩(wěn)定性好等特點，在深水基礎(chǔ)施工中應(yīng)用較為廣泛，但是圍堰施工工藝比較復(fù)雜，有圍堰加工、下水、浮運、定位、接高、著床、下沉、封底等施工過程，并且需要大型吊機、大型運輸船等大型機械配合完成，同時，雙壁鋼圍堰所需要的鋼材種類、規(guī)格較多，用鋼量較大，鋼材的回收率較低，經(jīng)濟性較差。鎖扣鋼管樁圍堰同樣具有自身強度大，剛度大，穩(wěn)定好等特點，由于鋼管強度較大，因此，圍堰內(nèi)部的內(nèi)支撐可以相應(yīng)減少，并且鎖扣鋼管樁的適應(yīng)性很強，可以根據(jù)不用的環(huán)境和使用要求，選擇相應(yīng)的鋼管直徑和壁厚，同時，鎖扣鋼管樁圍堰的回收率高，成本較低。由于本橋跨越處河流兩側(cè)坡度較陡，大型機械進(jìn)入困難，同時對于泥巖條件，鋼板樁插打比較困難，綜合比較，本橋設(shè)計采用鎖扣鋼管樁圍堰輔助施工。

  根據(jù)本項目水文地質(zhì)情況，分別采用雙壁鋼圍堰和鎖扣鋼管樁圍堰輔助施工，其工程量匯總見表。由表可以看出，采用鎖扣鋼管樁圍堰輔助施工，鋼材總量、混凝土總量和挖方總量顯著減小，同時，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗，采用鎖扣鋼管樁圍堰輔助施工可以減少施工工期，具有良好的經(jīng)濟效益。本文針對深水承臺下鎖扣鋼管樁圍堰設(shè)計的可行性和經(jīng)濟性進(jìn)行了研究探討，結(jié)果如下：在深水承臺下采用鎖扣鋼管樁圍堰輔助施工是可行的，并且相對于雙壁鋼圍堰具有更強的適用性。采用鎖扣鋼管樁圍堰輔助施工將節(jié)約鋼材量和混凝土量，同時減少挖方量，具有良好的經(jīng)濟效益。在深水承臺和復(fù)雜地質(zhì)條件下推介采用鎖扣鋼管樁圍堰輔助施工。