引言：文中結(jié)合工程實(shí)際，介紹在復(fù)雜水域環(huán)境受風(fēng)大、大風(fēng)浪及暗流的影響下，三角型組合鋼管樁圍堰抗波浪紋沖擊性技術(shù)的應(yīng)用，三角型組合鋼管樁抗彎剛度大，受波浪紋沖擊性作用的總面積小，有緩存和削減波浪紋沖擊性能量的作用，大大的改進(jìn)了鋼管樁圍堰在波浪紋沖擊性作用下的支承和變形特點(diǎn)，避免了波浪紋沖擊性造成鋼管樁失穩(wěn)毀壞。
以唐山市海面取排水管道項(xiàng)目為例，項(xiàng)目采水頭與沉管的聯(lián)接以及沉管與頂管的聯(lián)接均采用哈夫水中聯(lián)接，受海面暗流影響工作難度大，故需要做圍堰提供穩(wěn)定的水中施工環(huán)境。淺海水域圍堰施工受其與眾不同的海洋氣象條件和水文地質(zhì)條件影響很大，需要考慮到大海對(duì)圍堰的沖擊性作用。施工難題及核心技術(shù)問(wèn)題
（1）深海承載力低、地質(zhì)學(xué)情況復(fù)雜，可靠性設(shè)計(jì)圍堰鋼管樁樁長(zhǎng)和直徑，使不僅滿足圍堰的抗波浪紋沖擊性穩(wěn)定性要求，同時(shí)考慮合理的合理性。
（2）在大海沖擊性的不良負(fù)荷下進(jìn)行鋼管樁插打工作，要保證鋼管樁的定位、角度和平整度準(zhǔn)確。
（3）由海面漲落、波浪紋沖擊性和水位線變化引起的載荷變化，可能引起鋼管樁底砂土的外流和鋼管樁的導(dǎo)桿振動(dòng)，通過(guò)技術(shù)對(duì)策減少海面作用對(duì)圍堰影響，保證采水頭施工有穩(wěn)定的工作環(huán)境。
2.近海水域組合鋼管樁圍堰抗波浪紋技術(shù)
2.2近海鋼管樁圍堰抗波浪紋沖擊性施工工藝原理深海對(duì)水里的建筑產(chǎn)生的直接作用可以分為兩部分:潮汐的作用和波浪紋的作用，其中波浪紋的沖擊性作用占主要影響力。研究圍堰和錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)在波浪紋沖擊性作用下的支承和變形特點(diǎn)，了解其可能發(fā)生毀壞的部位和原因，毀壞造成的傷害，進(jìn)而對(duì)潛在性的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)防和控制，保證施工安全，同時(shí)給同類型工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)提供效仿。為抵擋波浪紋的沖擊性作用，主迎大風(fēng)大浪面鋼管樁采用兩個(gè)內(nèi)部鋼管樁加一個(gè)外界結(jié)構(gòu)加固錨桿支護(hù)鋼管樁三個(gè)成為兩組，組成組合鋼管樁。
2.1.1 單排樁抗彎剛度計(jì)算
3.2 近海鋼管樁圍堰支承計(jì)算分析
2.2.1圍堰設(shè)計(jì)主要參數(shù)取值
（1）圍堰主要參數(shù)
①圍堰外輪廊尺寸：28.93m(長(zhǎng))×28.96m(寬)×30m(高)，圍堰形式采用Φ610×10毫米 鋼管樁，鎖口為Φ166×8毫米 和I20a 型工型鋼組合形式，鋼管樁設(shè)計(jì)每根長(zhǎng)短30m。圍堰結(jié)構(gòu)單元總寬：管樁直徑+鎖口總寬(0.63+0.284)m；
②圍堰底高程-24.0m，圍堰頂高程+8.0m，基坑開挖深基坑底高程-17.0m，河道底高程-7.1m。
③鋼圍堰最大吸水泵水位線+2.91m。
④圍堰采用單面內(nèi)支撐點(diǎn)系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)標(biāo)高分別為2.3m。
⑤進(jìn)水管處預(yù)埋
4.3m 總寬，采用鋼板樁進(jìn)行施工。
（2）設(shè)計(jì)水位線
由于鋼圍堰施工期長(zhǎng)，施工期間影響因素多，為保證結(jié)構(gòu)有足夠的安全度，計(jì)算時(shí)設(shè)計(jì)水位線按+5.0m 取值。
（3）主要指數(shù)取值
按照《公路橋涵鋼架結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，臨時(shí)工程Q235B 不銹鋼板材的允許地應(yīng)力取值：彎地應(yīng)力及綜合地應(yīng)力180兆帕×1.2=247兆帕；剪應(yīng)力120兆帕×1.2=142兆帕。
2.2.2 圍堰計(jì)算主要參數(shù)取值
根據(jù)地質(zhì)學(xué)資料所知， 施工區(qū)域土壤層主要為粉質(zhì)黏土， 容重γ=19.4kN/M3，內(nèi)摩擦角Φ=20°，粘聚力15.5Kpa，則主動(dòng)土壓力指數(shù)：)
結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形、支撐點(diǎn)力計(jì)算根據(jù)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ120-98）采用通用性有限元分析軟件MIDAS CIVIL 對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形進(jìn)行計(jì)算。
2.2 有限元三維建模
為保證安全施工，取最不利負(fù)荷進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，及圍堰內(nèi)吸水泵至坑底，完全由兩層內(nèi)支撐點(diǎn)平衡土水壓力，保證圍堰穩(wěn)定。
（1）模塊選擇：圍檁、鋼管樁（忽視扣鎖的彎曲剛度）和內(nèi)支撐點(diǎn)均采用梁模塊仿真模擬。
（2）邊界條件：深基坑底采用素混凝土封底，假設(shè)為平面圖內(nèi)偏移約束力，即約束力Dx、Dy。樁底連接點(diǎn)因素混泥土封底，可假定為固定，即6個(gè)自由度計(jì)算所有約束力。
（3）載荷：作用于樁身上的外載荷為深基坑兩側(cè)水壓力+主動(dòng)土壓力。
2.3.1 數(shù)值
（1）鋼管樁樁身變形、地應(yīng)力由軟件數(shù)值所知，樁身最大變形（水平位移）為△max=14.401 ㎜，最大組合地應(yīng)力σmax=97.20MPa。滿足設(shè)計(jì)和施工要求。
（2）圍檁變形及地應(yīng)力情況由軟件數(shù)值所知，，圍檁最大變形（水平位移）為△max=13.75 ㎜，出現(xiàn)在第三層圍檁之間，最大組合地應(yīng)力σmax=183.95MPa。能滿足設(shè)計(jì)和施工要求。
（3）內(nèi)支撐點(diǎn)的地應(yīng)力及變形由軟件數(shù)值所知，內(nèi)支撐點(diǎn)最大變形（剛度偏移）為△max =13.44 ㎜，最大組合地應(yīng)力σmax=200.33兆帕，能滿足設(shè)計(jì)和施工要求。
2.3.2 圍堰抗波浪紋沖擊性計(jì)算理論的提出
鎖口鋼管樁圍堰不僅受土水壓力的靜載荷作用，在波浪紋沖擊性的動(dòng)態(tài)載荷作用下，還會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的動(dòng)力響應(yīng)。圍堰的抗波浪紋沖擊性動(dòng)力計(jì)算意義重大，但世界各國(guó)再此方面鮮有研究，沒(méi)有可靠的數(shù)據(jù)作為波浪紋載荷大小及形式確定的參照，故需要長(zhǎng)期的檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)支持，待進(jìn)一步研究。
2.6 近海鋼管樁圍堰抗波浪紋沖擊性核心技術(shù)
（1）采用組合鋼管樁成樁方式
為了更加有效地抵御波浪紋沖擊性，主迎大風(fēng)大浪面鋼管樁采用兩個(gè)內(nèi)部鋼管樁加一個(gè)外界結(jié)構(gòu)加固錨桿支護(hù)鋼管樁三個(gè)成為兩組，組成組合鋼管樁，使錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)彎曲剛度增大。
（2）為保證波浪紋沖擊性作用下鋼管樁圍堰能順利并攏，鋼管樁插打過(guò)程中，開始插打得鋼管樁可以一次插打成標(biāo)高,最后一眼應(yīng)先插好鋼管樁,當(dāng)鋼管樁所有并攏后,再由并攏處逐次將鋼管樁插打成標(biāo)高，由于各種原因造成鋼管樁最后無(wú)法并攏時(shí)，根據(jù)具體情況制作異型鋼管樁進(jìn)行并攏。
3.總 結(jié)
（1）近海圍堰施工負(fù)荷下圍堰不僅受土水壓力的靜載荷作用，在波浪紋沖擊性的動(dòng)態(tài)載荷作用下，還會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的動(dòng)力響應(yīng)，圍堰的抗波浪紋沖擊性動(dòng)力分析意義重大。通過(guò)研究圍堰和錨桿支護(hù)結(jié)構(gòu)在波浪紋沖擊性作用下的支承和變形特點(diǎn)，了解其可能發(fā)生毀壞的部位和原因、毀壞造成的傷害，進(jìn)而對(duì)潛在性的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)防和控制，保證施工安全。
（2）本項(xiàng)目提出的組合鋼管樁較單排鋼管樁彎曲剛度有很大提升，能有效抵擋波浪紋沖擊性作用，提升圍堰整體穩(wěn)定性，該技術(shù)革新為近海疏松火成巖土壤層圍堰工程抗波浪紋沖擊性技術(shù)開拓了一條新路，同時(shí)也為深基坑錨桿支護(hù)提供了一種新的方法，若為將來(lái)相近工程提供效仿。
| |
|
? 請(qǐng)關(guān)注 微信公眾號(hào): steeltuber. 轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留鏈接: http://www.bviltd.cn/Steel-Knowledge/ZuHeGangGuanZhuang.html
|