徒骇河沉井方案改.docx

1、徒骇河沉井方案改水中承台施工沉箱设计方案 -京沪高速铁路德禹特大桥徒骇河施工沉箱设计一、工程概况京沪高速铁路德禹特大桥跨越徒骇河设计为四个水中墩基础，徒骇河为季节性河道，主要用于农田灌溉、排泄沥涝。河面宽度大约为140m。线路与徒骇河斜交，河与线路中心线夹角为81。水中墩号分别O56#、O57#、O58#、O59#。矩形台阶式承台，下台高度2米，上台高度1.5米，底台平面尺寸为11m8m。 徒骇河水中桩基础采用筑岛围堰进行施工，水中承台基坑开挖深度约为8m(最大深度)，拟采用薄壁钢筋砼沉箱进行承台施工。二、沉箱设计有关说明（一）徒骇河水文数据徒骇河参数一览表位置标高(m)位置标高(m)备注徒骇

2、河南河堤22.6一般冲 刷线11.99徒骇河北河堤23.0局部冲刷线9.67流速1362m3/s两河堤外脚之间宽度390m河流最高水位21.06m（施工期间）水深2.5m筑岛高程16.8m（最大）（二）施工承台有关数据施工承台参数一览表位置标高(m)位置标高(m)备注O56承台底9.73O56承台顶13.23O57承台底9.21O57承台顶12.71开挖最深O58承台底9.67O58承台顶13.17O59承台底11.60O59承台顶15.10河床高程计算以每个承台的顶面高程考虑承台设计尺寸底台11m8m2.0m,加台尺寸8m4.5m1.5m。（三）设计参考依据1、德禹特大桥京沪高京徐施桥-05

3、（O）段图纸；2、同济大学出版社沉井设计与施工，作者：段良策，殷奇；3、铁路桥涵地基和基础设计规范。（四）拟定沉箱设计尺寸拟采用薄壁矩形沉箱（就地浇筑下沉沉井）进行承台施工，尺寸为11.3m8.3m8m，井壁内侧做成台阶式，分四节制造和下沉，长度11.3m，宽度8.3m，厚度0.150.3m；沉井材料：混凝土采用C35（搅拌时掺入早强剂)，钢筋采用热轧钢筋HRB33512、20，横向钢筋间距15cm、20cm、25cm，其中刃脚钢筋间距20cm；竖向钢筋间距40cm，起架立筋作用；混凝土和钢筋总数量根据承台情况而定，四、设计思路及要点 设计总体思路德禹特大桥O56#、O57#、O58#、O59

4、#承台设计埋深较大，上台阶标高位于河床以下，开挖难度大。最初拟定采用钢板桩施工开挖方案，根据施工现场实际情况，从技术、经济及安全角度比选，后拟定采用钢筋砼薄壁沉箱进行施工。采用薄壁沉箱施工有类似工程的施工经验，造价成本较低（与钢板桩施工方案比较），可确保施工安全和施工质量。 沉箱施工流程筑岛围堰钻孔桩施工承台开挖处平整测量放线承台尺寸线及中心首节沉箱现场浇筑施工首节下沉次节沉箱施工次节下沉临时支撑安装封底砼施工凿桩头、检测钢筋绑扎底台阶施工拆除临时支撑上台阶施工。 设计要点1、确保沉箱结构满足力学要求沉箱设计荷载按照最不利情况考虑，力学计算图式接近实际情况，沉箱设计厚度及配筋均满足钢筋混凝土设

5、计规范。同时下沉计算和沉箱纵向弯曲计算不作为结构设计的计算因素。2、确保沉箱下沉符合现场操作沉箱设计满足结构要求后，在现场施工过程中，须切实可行，便于操作。3、确保承台施工满足进度要求五、施工工艺1、场地平整使用挖掘机将承台开挖位置处进行平整，并进行必要的碾压处理，以保证沉箱制作过程中无倾斜，偏位，保证现场整洁，文明。2、测量定位按照测量程序进行承台尺寸放样，放样误差控制在5mm之内，打设定位桩，定位桩不少于6点，拉设施工线。3、刃脚土模板制作依据施工线，利用土模制作沉箱刃脚，土模内侧施工2cm砂浆抹面。4、首节沉箱预制搭设钢筋固定脚手架，绑扎钢筋，立模分两次浇筑首节沉箱。浇筑完成后，覆盖土工

6、布洒水养护。5、首节沉箱下沉采用挖掘机箱内除土下沉，控制下沉量，防止偏移或倾斜，并人工配合除土。如遇到下沉无法进行时，可附加重物下沉。6、次节沉箱预制、下沉注意接茬钢筋处理，保证帮条焊接长度。由于沉箱不断下沉，摩擦力将增大，现场施工要采取切实可行的助沉方案，可根据实际情况刃脚处高压射水或附载等方式进行下沉。采用高压射水施工时，应避免对某一位置处长时间射水，应循环沉箱内侧射水，保证沉箱均匀下降，并配备两台抽泥机，抽取沉箱内的泥浆。特殊情况下，必要时可设置“手动葫芦”助沉。7、辅助支撑在沉箱下沉即将完成过程中应采用300mm钢管进行临时支撑，保证沉箱结构受力满足要求。8、封底测量复核沉箱中心及沉箱

7、底标高是否满足要求，在各项均满足后，浇筑封底砼。原则上采用抽取沉箱内积水，浇筑砼封底层（同一般承台垫层施工，浇筑厚度控制在15cm），若不能将沉箱内积水抽净，则采取导管封底砼施工，将沉箱底标高降低35cm，封底砼厚度控制在50cm。六、沉箱设计结论根据以往施工经验和理论设计计算，本沉箱设计满足要求，现场施工具有可操作性。七、附件1、钢筋砼沉箱检算资料2、钢筋砼沉箱施工平面图3、钢筋砼沉箱施工配筋图沉箱结构设计计算一、计算荷载不考虑地面堆积活荷载作用，施工时清除承台边缘堆载。计算荷载为外侧土压力和地下水位以下的水压力的合力，水、土压力在沉箱深度上近似按三角形分布。水、土压力计算采用重液计算公式进

8、行计算：PW+E-计算合力（KN/m2），面荷载。L-水、土混合重液的容重，一般，L=1317 KN/m3。HL-计算点距重液面高度（m）。二、沉箱壁设计计算1、力学图式取深度1.0米的沉箱为计算单元，视沉箱结构的转角处为刚性结点，计算时将沉箱壁简化成相应的平面结构后再进行内力计算，则线荷载。在具体施工时，底角处横向支撑梁，计算时不予考虑其影响。2、内力计算依据沉井设计与施工，采用刚结点处的设计弯矩进行计算。沉箱短边惯性矩： 沉箱长边惯性矩: 刚结点处计算弯矩：，l为沉箱长边长度（m）；b为短边长度（m），按照沉井设计与施工关于计算弯矩的削减论述，支点处设计弯矩为:KN.m-弯矩折减值（KN.

9、m），一般取0.3M支，或1/3Qb计算。作用在长边的轴向力:作用在短边的轴向力：3、配筋计算按照最大弯矩进行计算，最大弯矩：561.2KN.m。fc=17.5N/mm2, fy= fy=340N/mm2；;假定受拉钢筋放两排，设as=30mm，则h0=h-a=300-30=270mm根据弯矩图可知，沉箱受到正负弯矩作用，采用双面配筋比较贴合实际情况。 选取双排22130mm水平布置，架立钢筋布置按照构造钢筋布置，采用12400mm布置。二、刃脚设计计算1、刃脚外侧竖向钢筋计算本沉井采用排水法施工，井内无水，刃脚按第一种情况沉井位于设计标高，刃脚下的土已挖空情况计算，如下图：1.1内力计算及配

10、筋1.1.1刃脚跟部C-C截面弯矩的计算及配筋（计算时，刃脚自重及井壁摩阻力略去不计）。，ft-C35砼的抗拉强度；q-为单位1.0米范围内计算合力荷载；l-为计算长度。Mc= 1/21.5101.40.32+1/21.5（104-101.4）0.322/3=6.96kN.m选择钢筋截面：M=6.96 kN.m ，h0=300-35=265mm， b=300mm选用21220，As=226.08mm2。=min=226.08/(265300)=2.84%00.5%0满足规范要求。s=(fy/fcm)=0.00284310/17.5=0.05b=0.5440.05满足适用条件。查表得as=0.0

11、48则M=asfcbh02= 0.04817.53002652=17.7kN.m7.14 kN.m（安全）即17.7/7.14=2.52、刃脚内侧竖向钢筋计算沉井已部分入土，刃脚内侧切入土中30cm进行验算，如刃脚向内挠曲计算图：内摩擦角 =取15a=30cm b=15cm c=15cm=arctan（a/b）=arctan（300/150）=632.1水平作用力H的计算井壁单宽重量设计值：gs= 33.75KN/m土反力：R=V1+V2=33.75 KN/m由刃脚内侧竖向钢筋计算图得知：R=c+1/2b，=2R/（b+2c）V2=1/2b=1/2（233.750.15）/（0.15+20.1

12、5）=11.25 KN/mH=V2tan（-）=11.25 tan（63-15）=12.49 KN/m2.2内力计算及配筋2.2.1刃脚跟部C-C截面弯矩的计算及配筋（计算时，刃脚自重及井壁摩阻力略去不计）。Mc= 2/3aH=2/30.312.49=2.50kN.m选择钢筋截面：M=2.50kN.m ，h0=300-35=265mm， b=300mm选用21220，As=226.08mm2。=min=226.08/(265300)=2.84%00.5%0满足规范要求。s=(fy/fcm)=0.00284310/17.5=0.05b=0.5440.05满足适用条件。查表得as=0.048则M=

13、asfcbh02= 0.04817.53002652=17.7kN.m2.5kN.m（安全）三、沉箱下沉计算1、第一节沉井自重井壁钢筋混凝土容重按25KN/ m3，沉井重量为：Gk=（11.68.63-1183）25 =882KN2、第一节沉井摩阻力沉井井壁侧面摩阻力分布如下图：单位摩阻力根据设计图纸O56#墩及回填土地质情况。取f=17.5 KN/ m2。hk=1/23=1.5m井壁总摩阻力：Ffk=Uhkf=（11.6+8.6）21.517.5=1060.5 KN下沉系数K= Gk/ Ffk=882/1060.5=0.831.05，计算不满足下沉要求。根据沉井设计与施工所述，在分节浇筑下沉

14、的沉箱，应在上节沉箱混凝土浇筑完毕而未开始下沉时保持下沉系数小于1.0，以防止突然下沉。故下沉计算不作为结构设计的考虑因素。在具体施工过程中可采用重物助沉或手动葫芦助沉。四、结论由于本结构为临时结构，底部纵横向支撑梁不作为设计计算内容，仅作为安全储备考虑。沉箱结构的绕度计算及抗浮不另计算，施工过程中如沉箱发生少量裂纹，产生少量渗水，不影响沉箱的设计功能，可根据实际情况在底部设置集水井，进行集中排水。本沉箱最低沉井段设计厚度为300mm,受力配筋型号为25130mm，架立钢筋按照400mm布置。其余上部沉箱设计厚度为300mm，配筋设计不另计算，根据施工经验，受力钢筋按照12100mm双排布置。具体施工过程中可增加临时支撑结构，待浇筑完毕后拆除。