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摘要：本文分析了淮沭新河特大桥施工概况,并提出优化方案，为类似的承台施工提供参考。
关键词：主墩 ；承台； 钢板桩； 施工 ；优化方案
中图分类号： TU74 文献标识码： A
一、工程概况
1.1主桥概况
淮沭新河特大桥位于江苏省沭阳县境内，该桥全长1466m，其主桥上部结构采用（54+90+54）m变高度预应力混凝土连续箱梁。主桥主墩采用薄壁式墩，长6.75m，宽2.6m；主墩承台为矩形，承台尺寸为10.8m×6.7m×2.8m，基础采用6根桩径Φ160cm的钻孔灌注桩。2#、3#主墩位于淮沭新河中，淮沭新河为Ⅴ级航道，水深4m左右。
1.2地质条件
桥位区①层素填土，为新近沉积土，工程地质性能差；②1粉质黏土，承载力一般，工程地质性能差；③层黏土，该层土顶板埋深0.00～16.10m，平均4.76m；顶板标高-9.80～9.00m，平均1.76m；厚度2.5～31.90m，平均15.63m。承载力较高，工程地质性能较好。
地质资料显示，2#、3#墩承台位置处河床以下地质均为③层黏土，黏层土厚度在20～22m之间。③层黏土为深红色，硬塑局部可塑，含有铁锰质结核及少量钙质结核，且为不透水层，承载力较高，工程地质性能较好。土层参数见下表：
表1-1土层参数表
二、钢板桩围堰原方案
2.1桩长计算理论
根据等值梁法计算钢板桩围堰桩长，为简化计算，常用土压力等于零点的位置来代替正负弯矩转折点的位置，从而计算出钢板桩桩长。因土处于饱和水状态，为简化计算且偏安全考虑，不考虑土的粘聚力（c=0）。
2.2 钢板桩选型
（1）围堰钢板桩选用拉森Ⅳ型，钢板桩单根计算长度为15m，宽度为400mm，高度为170mm，板厚为15.5mm，拉森Ⅳ型每米钢板桩截面特性：惯性矩W=2043cm3，A=247.85 cm2。
（2）内支撑采用2HW400×400型钢、HW400×400型钢、φ630mm×8mm钢管。
2.2 钢板桩围堰方案
3#主墩承台尺寸为10.8×6.7×2.8m，承台底标高为+1.9m。围堰平面尺寸27×10m，共设置两道围囹及内支撑（见图2-1）。围堰顶高程为+9.5m，围堰底高程为-5.5m，钢板桩长为15m，封底混凝土厚0.5m。
图2-13#主墩承台钢板桩围堰立面示意图
三、施工情况回顾
钢板桩围堰施工队伍进场后，进行了钢板桩的试打，经过试打发现几根钢板桩进入河床的入土深度均为3.3m左右，承台底部的入土深度0.5m左右。与原方案进入河床的入土深度10m要求相差较大，明显不符合方案要求。
在试桩现场，我项目部工程技术人员对多根试桩拔除后附着在钢板桩槽口内的土质情况进行观察和记录，发现承台底部向下的的土质均为③黏土，黄褐色，硬塑局部可塑，含有较多的铁锰质结核及钙质结核，与地质勘察资料基本吻合。
我项目部在采用“引孔”措施后，重新进行钢板桩的试打，试打后发现钢板桩的入土深度较未采取引孔措施前有所增加，钢板桩进入河床的入土深度为5.8m左右，承台底部向下入土深度3m左右。钢板桩能打入的实际深度与方案要求的入土深度还有较大的差距，并在试桩现场尝试了多种方法，钢板桩在打入河床5.8～6.3m左右就无法继续打入。
我项目部就3#主墩承台底部的土质情况，咨询省内多位专家的意见，大都认为对于含有铁锰及钙质结核的硬塑黏土，通过更换大功率“引孔”机械或增加打桩机械功率等辅助措施来增加钢板桩的入土深度的效果并不明显，难度较大，且不经济。部分专家建议我项目部充分利用③层黏土粘聚力高、承载力较高等地质性能较好的特性，采取一些有效措施，来优化钢板桩的入土深度。
四、钢板桩围堰桩长优化方案
4.1 桩长优化方案
根据试桩的数据结果显示，钢板桩进入河床的入土深度一般在5.8m左右，很难达到原方案的要求，需要采取其他措施来对钢板桩桩长进行优化设计。
钢板桩基坑底的入土深度，与底支撑的位置有关，在承台底部位置增设临时支撑以保证抽水干挖至混凝土封底地基土面的稳定。临时支撑是在钢板樁第二道围囹安装后土方开挖至封底混凝土浇筑之前过渡使用，封底混凝土达到设计强度后予以拆除。临时支撑的结构形式与一般围囹支撑的结构形式基本相同。
优化后3#主墩承台围堰平面尺寸27×10m，共设置三道内支撑（其中+2.8m标高处为临时支撑，见图4-1）。围堰顶高程为+10.8m，围堰底高程为-1.2m，钢板桩长为12m，封底混凝土厚0.5m。
图4-13#主墩承台钢板桩围堰优化后立面示意图
4.2 3#墩钢板桩桩长验算
查阅地质勘察资料，③层黏土的孔隙比e=0.792，天然含水量w=27.5%，内摩擦角Φ=18.2°，粘聚力Cu=87KPa，液性指数 IL=0.15。依据《基础工程》教材内容，该土层属于“很湿”黏土。“很湿”黏土等代内摩擦角Φ可取30°进行计算。
主动土压力系数：Ka=tg2（45o-Φ/2）=tg2（45o -15o）=1/3
被动土压力系数：Kp=tg2（45o+Φ/2）=tg2（45o +15o）=3
在第二道围囹及临时支撑安装后，围堰内基坑开挖至承台底板向下50cm处，封底前钢板桩为最不利受力状态。主、被动土压力如图4-2所示。
则：临时支撑处主动土压力强度：Pa =1/3×5.21×19.6=34.04KN/m2
桩底主动土压力强度：Pa =1/3×9.21×19.6=60.17KN/m2
桩底被动土压力强度：Pp= 3×2.6×19.6=152.88KN/m2
Ea=（34.04+60.17）×4.0/2=188.42KN/m
力臂eEa=4.0×（34.04+2×60.17）/3×（34.04+60.17）=2.185 m
Ep=2.6×152.88/2=198.74KN/m
力臂eEp=2×2.6/3+1.4=3.13m
安全系数K=198.74×3.13/（188.42×2.185）=1.511
满足安全系数K≥1.5规范要求。
因此，钢板桩进入河床土深度为5.7m是安全的。
图4-23#墩主动与被动土压力计算图式
通过以上计算可知，优化方案是充分利用硬塑黏土粘聚力高，地质性能好的特性，并增加临时支撑的措施来减少钢板桩入土深度是安全可靠的。
淮沭新河特大桥主墩承台钢板桩围堰桩长优化后，经过施工实践，是安全、可靠的。表明钢板桩围堰优化方案是可行的，可供类似工程参考。
参考文献：
[1]刘辉，赵晖《基础工程》人民交通出版社，2008
关键词：主墩 ；承台； 钢板桩； 施工 ；优化方案
中图分类号： TU74 文献标识码： A
一、工程概况
1.1主桥概况
淮沭新河特大桥位于江苏省沭阳县境内，该桥全长1466m，其主桥上部结构采用（54+90+54）m变高度预应力混凝土连续箱梁。主桥主墩采用薄壁式墩，长6.75m，宽2.6m；主墩承台为矩形，承台尺寸为10.8m×6.7m×2.8m，基础采用6根桩径Φ160cm的钻孔灌注桩。2#、3#主墩位于淮沭新河中，淮沭新河为Ⅴ级航道，水深4m左右。
1.2地质条件
桥位区①层素填土，为新近沉积土，工程地质性能差；②1粉质黏土，承载力一般，工程地质性能差；③层黏土，该层土顶板埋深0.00～16.10m，平均4.76m；顶板标高-9.80～9.00m，平均1.76m；厚度2.5～31.90m，平均15.63m。承载力较高，工程地质性能较好。
地质资料显示，2#、3#墩承台位置处河床以下地质均为③层黏土，黏层土厚度在20～22m之间。③层黏土为深红色，硬塑局部可塑，含有铁锰质结核及少量钙质结核，且为不透水层，承载力较高，工程地质性能较好。土层参数见下表：
表1-1土层参数表
二、钢板桩围堰原方案
2.1桩长计算理论
根据等值梁法计算钢板桩围堰桩长，为简化计算，常用土压力等于零点的位置来代替正负弯矩转折点的位置，从而计算出钢板桩桩长。因土处于饱和水状态，为简化计算且偏安全考虑，不考虑土的粘聚力（c=0）。
2.2 钢板桩选型
（1）围堰钢板桩选用拉森Ⅳ型，钢板桩单根计算长度为15m，宽度为400mm，高度为170mm，板厚为15.5mm，拉森Ⅳ型每米钢板桩截面特性：惯性矩W=2043cm3，A=247.85 cm2。
（2）内支撑采用2HW400×400型钢、HW400×400型钢、φ630mm×8mm钢管。
2.2 钢板桩围堰方案
3#主墩承台尺寸为10.8×6.7×2.8m，承台底标高为+1.9m。围堰平面尺寸27×10m，共设置两道围囹及内支撑（见图2-1）。围堰顶高程为+9.5m，围堰底高程为-5.5m，钢板桩长为15m，封底混凝土厚0.5m。
图2-13#主墩承台钢板桩围堰立面示意图
三、施工情况回顾
钢板桩围堰施工队伍进场后，进行了钢板桩的试打，经过试打发现几根钢板桩进入河床的入土深度均为3.3m左右，承台底部的入土深度0.5m左右。与原方案进入河床的入土深度10m要求相差较大，明显不符合方案要求。
在试桩现场，我项目部工程技术人员对多根试桩拔除后附着在钢板桩槽口内的土质情况进行观察和记录，发现承台底部向下的的土质均为③黏土，黄褐色，硬塑局部可塑，含有较多的铁锰质结核及钙质结核，与地质勘察资料基本吻合。
我项目部在采用“引孔”措施后，重新进行钢板桩的试打，试打后发现钢板桩的入土深度较未采取引孔措施前有所增加，钢板桩进入河床的入土深度为5.8m左右，承台底部向下入土深度3m左右。钢板桩能打入的实际深度与方案要求的入土深度还有较大的差距，并在试桩现场尝试了多种方法，钢板桩在打入河床5.8～6.3m左右就无法继续打入。
我项目部就3#主墩承台底部的土质情况，咨询省内多位专家的意见，大都认为对于含有铁锰及钙质结核的硬塑黏土，通过更换大功率“引孔”机械或增加打桩机械功率等辅助措施来增加钢板桩的入土深度的效果并不明显，难度较大，且不经济。部分专家建议我项目部充分利用③层黏土粘聚力高、承载力较高等地质性能较好的特性，采取一些有效措施，来优化钢板桩的入土深度。
四、钢板桩围堰桩长优化方案
4.1 桩长优化方案
根据试桩的数据结果显示，钢板桩进入河床的入土深度一般在5.8m左右，很难达到原方案的要求，需要采取其他措施来对钢板桩桩长进行优化设计。
钢板桩基坑底的入土深度，与底支撑的位置有关，在承台底部位置增设临时支撑以保证抽水干挖至混凝土封底地基土面的稳定。临时支撑是在钢板樁第二道围囹安装后土方开挖至封底混凝土浇筑之前过渡使用，封底混凝土达到设计强度后予以拆除。临时支撑的结构形式与一般围囹支撑的结构形式基本相同。
优化后3#主墩承台围堰平面尺寸27×10m，共设置三道内支撑（其中+2.8m标高处为临时支撑，见图4-1）。围堰顶高程为+10.8m，围堰底高程为-1.2m，钢板桩长为12m，封底混凝土厚0.5m。
图4-13#主墩承台钢板桩围堰优化后立面示意图
4.2 3#墩钢板桩桩长验算
查阅地质勘察资料，③层黏土的孔隙比e=0.792，天然含水量w=27.5%，内摩擦角Φ=18.2°，粘聚力Cu=87KPa，液性指数 IL=0.15。依据《基础工程》教材内容，该土层属于“很湿”黏土。“很湿”黏土等代内摩擦角Φ可取30°进行计算。
主动土压力系数：Ka=tg2（45o-Φ/2）=tg2（45o -15o）=1/3
被动土压力系数：Kp=tg2（45o+Φ/2）=tg2（45o +15o）=3
在第二道围囹及临时支撑安装后，围堰内基坑开挖至承台底板向下50cm处，封底前钢板桩为最不利受力状态。主、被动土压力如图4-2所示。
则：临时支撑处主动土压力强度：Pa =1/3×5.21×19.6=34.04KN/m2
桩底主动土压力强度：Pa =1/3×9.21×19.6=60.17KN/m2
桩底被动土压力强度：Pp= 3×2.6×19.6=152.88KN/m2
Ea=（34.04+60.17）×4.0/2=188.42KN/m
力臂eEa=4.0×（34.04+2×60.17）/3×（34.04+60.17）=2.185 m
Ep=2.6×152.88/2=198.74KN/m
力臂eEp=2×2.6/3+1.4=3.13m
安全系数K=198.74×3.13/（188.42×2.185）=1.511
满足安全系数K≥1.5规范要求。
因此，钢板桩进入河床土深度为5.7m是安全的。
图4-23#墩主动与被动土压力计算图式
通过以上计算可知，优化方案是充分利用硬塑黏土粘聚力高，地质性能好的特性，并增加临时支撑的措施来减少钢板桩入土深度是安全可靠的。
淮沭新河特大桥主墩承台钢板桩围堰桩长优化后，经过施工实践，是安全、可靠的。表明钢板桩围堰优化方案是可行的，可供类似工程参考。
参考文献：
[1]刘辉，赵晖《基础工程》人民交通出版社，2008