还有一定的压密作用 三、水中基坑开挖时的围堰工程 围堰的定义:在水中修筑桥梁基础时,开挖基坑前需在基坑周围先修筑一道防水围堰, 把围堰内水排干后,再开挖基坑修筑基础。如排水较因难,也可在围堰内进行水下挖土,挖 至预定标高后先灌注水下封底混凝土,然后再抽干水继续修筑基础。在围堰内不但可以修筑 浅基础,也可以修筑桩基础等。 围堰的种类:土围堰、草(麻)袋围堰、钢板桩围堰、双壁钢围堰和地下连续墙围堰 等 对围堰的要求: 围堰顶面标高应高出施工期间中可能出现的最高水位0.5m以上,有风浪时应适当加高 2.修筑围堰将压缩河道断面,使流速增大引起冲刷,或堵塞河道影响通航,因此要求 河道断面压缩一般不超过流水断面积的30%。对两边河岸河堤或下游建筑物有可能造成危害 时,必须征得有关单位同意并采取有效防护措施。 3.围堰内尺寸应满足基础施工要求,留有适当工作面积,由基坑边缘至堰脚距离一般 不少于1m 4.围堰结构应能承受施工期间产生的土压力、水压力以及其他可能发生的荷载,满足 强度和稳定要求。围堰应具有良好的防渗性能。 (一)土围堰和草袋围堰 在水深较浅(2m以内),流速缓慢,河床滲水较小的河流中修筑基础可采用土围堰或草 袋围堰。土围堰用粘性土填筑,无粘性土时,也可用砂土类填筑,但须加宽堰身以加大渗流 长度,砂土颗粒越大堰身越要加厚。围堰断面应根据使用土质条件,渗水程度及水压力作用 下的稳定确定。若堰外流速较大时,可在外侧用草袋柴排防护, 此外,还可以用竹笼片石围堰和木笼片石围堰做水中围堰,其结构由内外二层装片石的 竹(木)笼中间填粘土心墙组成。粘土心墙厚度不应小于2m。为避免片石笼对基坑顶部压 力过大,并为必要时变更基坑边坡留有余地,片石笼围堰内 侧一般应距基坑顶缘3m以上 (二)钢板桩围堰 当水较深时,可采用钢板桩围堰。修建水中桥梁基础常 使用单层钢板桩围堰,其支撑(一般为万能杆件构架,也采 用浮箱拼装)和导向(由槽钢组成内外导环)系统的框架结 构称“围囹”或“围笼”(图2-9)。 定位桩 图29围囹法打钢板桩
6 还有一定的压密作用。 三、水中基坑开挖时的围堰工程 围堰的定义：在水中修筑桥梁基础时，开挖基坑前需在基坑周围先修筑一道防水围堰， 把围堰内水排干后，再开挖基坑修筑基础。如排水较因难，也可在围堰内进行水下挖土，挖 至预定标高后先灌注水下封底混凝土，然后再抽干水继续修筑基础。在围堰内不但可以修筑 浅基础，也可以修筑桩基础等。 围堰的种类：土围堰、草（麻）袋围堰、钢板桩围堰、双壁钢围堰和地下连续墙围堰 等。 对围堰的要求： 1．围堰顶面标高应高出施工期间中可能出现的最高水位 0.5m以上，有风浪时应适当加高。 2．修筑围堰将压缩河道断面，使流速增大引起冲刷，或堵塞河道影响通航，因此要求 河道断面压缩一般不超过流水断面积的 30%。对两边河岸河堤或下游建筑物有可能造成危害 时，必须征得有关单位同意并采取有效防护措施。 3．围堰内尺寸应满足基础施工要求，留有适当工作面积，由基坑边缘至堰脚距离一般 不少于 1m。 4．围堰结构应能承受施工期间产生的土压力、水压力以及其他可能发生的荷载，满足 强度和稳定要求。围堰应具有良好的防渗性能。 （一）土围堰和草袋围堰 在水深较浅（2m 以内），流速缓慢，河床渗水较小的河流中修筑基础可采用土围堰或草 袋围堰。土围堰用粘性土填筑，无粘性土时，也可用砂土类填筑，但须加宽堰身以加大渗流 长度，砂土颗粒越大堰身越要加厚。围堰断面应根据使用土质条件，渗水程度及水压力作用 下的稳定确定。若堰外流速较大时，可在外侧用草袋柴排防护。 此外，还可以用竹笼片石围堰和木笼片石围堰做水中围堰，其结构由内外二层装片石的 竹（木）笼中间填粘土心墙组成。粘土心墙厚度不应小于 2m。为避免片石笼对基坑顶部压 力过大，并为必要时变更基坑边坡留有余地，片石笼围堰内 侧一般应距基坑顶缘 3m 以上。 （二）钢板桩围堰 当水较深时，可采用钢板桩围堰。修建水中桥梁基础常 使用单层钢板桩围堰，其支撑（一般为万能杆件构架，也采 用浮箱拼装）和导向（由槽钢组成内外导环）系统的框架结 构称“围囹”或“围笼”（图 2-9）。 图 2-9 围囹法打钢板桩
(三)双壁钢围堰 在深水中修建桥梁基础还可以采用双壁钢围堰。双壁钢围堰一般做成圆形结构,它本身 实际上是个浮式钢沉井。井壁钢壳是由有加劲肋的内外壁板和若干层水平钢桁架组成,中空 的井壁提供的浮力可使围堰在水中自浮,使双壁钢围堰在漂浮状态下分层接高下沉。在两壁 之间设数道竖向隔舱板将圆形井壁等分为若干个互不连通的密封隔舱,利用向隔舱不等高灌 水来控制双壁围堰下沉及调整下沉时的倾斜。井壁底部设置刃脚以利切土下沉。如需将围堰 穿过覆盖层下沉到岩层而岩面高差又较大时,可做成高低刃脚密贴岩面。双壁围堰内外壁板 间距一般为1.2m~1.4m,这就使围堰刚度很大,围堰内无需设支撑系统 第三节板桩墙的计算 在基坑开挖时坑壁常用板桩予以支撑,板桩也用作水中桥梁墩台施工时的围堰结构 板桩墙的作用是挡住基坑四周的土体,防止土体下滑和防止水从坑壁周围渗入或从坑底 上涌,避免渗水过大或形成流砂而影响基坑开挖。它主要承受土压力和水压力,因此,板桩 墙本身也是挡土墙,但又非一般刚性挡墙,它在承受水平压力时是弹性变形较大的柔性结构, 它的受力条件与板桩墙的支撑方式、支撑的构造、板桩和支撑的施工方法以及板桩入土深度 密切相关,需要进行专门的设计计算 、侧向压力计算 作用于板桩墙的外力主要来自坑壁土压力和水压力,或坑顶其它荷载(如挖、运土机械 等)所引起的侧向压力。 板桩墙土压力计算比较复杂,由于它大多是临时结构物,因此常采用比较粗略的近似计 算,即不考虑板桩墙的实际变形,仍沿用古典土压力理论计算作用于板桩墙上的土压力 般用朗金理论来计算不同深度二处每延米宽度内的主、被动土压力强度pa、p(kPa 2=zm45-9)=xn (2-1) Pn=ztan245°+g 二、悬臂式板桩墙的计算 图2-10所示的悬臂式板桩墙,因板桩不设支撑,故墙身位 移较大,通常可用于挡土高度不大的临时性支撑结构。 悬臂式板桩墙的破坏一般是板桩绕桩底端b点以上的某点o
7 （三）双壁钢围堰 在深水中修建桥梁基础还可以采用双壁钢围堰。双壁钢围堰一般做成圆形结构，它本身 实际上是个浮式钢沉井。井壁钢壳是由有加劲肋的内外壁板和若干层水平钢桁架组成，中空 的井壁提供的浮力可使围堰在水中自浮，使双壁钢围堰在漂浮状态下分层接高下沉。在两壁 之间设数道竖向隔舱板将圆形井壁等分为若干个互不连通的密封隔舱，利用向隔舱不等高灌 水来控制双壁围堰下沉及调整下沉时的倾斜。井壁底部设置刃脚以利切土下沉。如需将围堰 穿过覆盖层下沉到岩层而岩面高差又较大时，可做成高低刃脚密贴岩面。双壁围堰内外壁板 间距一般为 1.2m～1.4m，这就使围堰刚度很大，围堰内无需设支撑系统。 第三节 板桩墙的计算 在基坑开挖时坑壁常用板桩予以支撑，板桩也用作水中桥梁墩台施工时的围堰结构。 板桩墙的作用是挡住基坑四周的土体，防止土体下滑和防止水从坑壁周围渗入或从坑底 上涌，避免渗水过大或形成流砂而影响基坑开挖。它主要承受土压力和水压力，因此，板桩 墙本身也是挡土墙，但又非一般刚性挡墙，它在承受水平压力时是弹性变形较大的柔性结构， 它的受力条件与板桩墙的支撑方式、支撑的构造、板桩和支撑的施工方法以及板桩入土深度 密切相关，需要进行专门的设计计算。 一、侧向压力计算 作用于板桩墙的外力主要来自坑壁土压力和水压力，或坑顶其它荷载（如挖、运土机械 等）所引起的侧向压力。 板桩墙土压力计算比较复杂，由于它大多是临时结构物，因此常采用比较粗略的近似计 算，即不考虑板桩墙的实际变形，仍沿用古典土压力理论计算作用于板桩墙上的土压力。一 般用朗金理论来计算不同深度 z 处每延米宽度内的主、被动土压力强度 pa、pp(kPa)： a a p z zK = = − 2 tan 45 2 （2-1） p p p z zK = = + 2 tan 45 2 （2-2） 二、悬臂式板桩墙的计算 图 2-10 所示的悬臂式板桩墙，因板桩不设支撑，故墙身位 移较大，通常可用于挡土高度不大的临时性支撑结构。 悬臂式板桩墙的破坏一般是板桩绕桩底端b点以上的某点o
转动。这样在转动点O以上的墙身前侧以及O点以下的墙身后侧,将产生被动抵抗力,在相 应的另一侧产生主动土压力。由于精确地确定土压力的分布规律困难,一般近似地假定土压 力的分布图形如图2-17所示:墙身前侧是被动土压力(bcd),其合力为Ep1,并考虑有一定的 安全系数K(一般取K=2); 图2-10悬臂式板桩墙的计算 在墙身后方为主动土压力(abe),合力为EA。另外在桩下端还作用有被动土压力Ep2, 由于EP2的作用位置不易确定,计算时假定作用在桩端b点。考虑到EP2的实际作用位置应 在桩端以上一段距离,因此,在最后求得板桩的入土深度t后,再适当增加10~20% 三、单支撑(锚碇式)板桩墙的计算 当基坑开挖髙度较大时,不能采用悬臂式板桩墙,此时可在板桩顶部附近设置支撑或锚 碇拉杆,成为单支撑板桩墙,如图2-19所示。 单支撑板桩墙的计算,可以把 它作为有两个支承点的竖直梁 个支点是板桩上端的支撑杆或锚碇 拉杆;另一个是板桩下端埋入基坑 E目e 底下的土。下端的支承情况又与板 桩埋入土中的深度大小有关,一般 分为两种支承情况;第一种是简支 支承,如图2-11a。这类板桩埋入土 图2-11单支撑板桩墙的计算 中较浅,桩板下端允许产生自由转 动:第二种是固定端支承,如图2-12a。若板桩下端埋入土中较深,可以认为板桩下端在土 中嵌固 板桩下端简支支承时的土压力分布(图2-11a) 板桩墙受力后挠曲变形,上下两个支承点均允许自由转动,墙后侧产生主动土压力EA 由于板桩下端允许自由转动,故墙后下端不产生被动土压力。墙前侧由于板桩向前挤压故产 生被动土压力EP。由于板桩下端入土较浅,板桩墙的稳定安全度,可以用墙前被动土压力 Ep除以安全系数K保证。此种情况下的板桩墙受力图式如同简支梁(图2-19b),按照板桩上 所受土压力计算出的每延米板桩跨间的弯矩如图2-19c所示,并以Mmax值设计板桩的厚度 2.板桩下端固定支承时的土压力分布(图2-12) 板桩下端入土较深时,板桩下端在土中嵌固, 板桩墙后侧除主动土压力EA外,在板桩下端嵌固点 下还产生被动土压力EP。假定EP作用在桩底b点 处。与悬臂式板桩墙计算相同,板桩的入土深度可 按计算值适当增加10~20%。板桩墙的前侧作用被
8 转动。这样在转动点 o 以上的墙身前侧以及 o 点以下的墙身后侧，将产生被动抵抗力，在相 应的另一侧产生主动土压力。由于精确地确定土压力的分布规律困难，一般近似地假定土压 力的分布图形如图 2-17 所示：墙身前侧是被动土压力（bcd），其合力为 EP1 ,并考虑有一定的 安全系数 K（一般取 K=2）； 图 2-10 悬臂式板桩墙的计算 在墙身后方为主动土压力（abe），合力为 EA 。另外在桩下端还作用有被动土压力 EP2 ， 由于 EP2 的作用位置不易确定，计算时假定作用在桩端 b 点。考虑到 EP2 的实际作用位置应 在桩端以上一段距离，因此，在最后求得板桩的入土深度 t 后，再适当增加 10～20%。 三、单支撑（锚碇式）板桩墙的计算 当基坑开挖高度较大时，不能采用悬臂式板桩墙，此时可在板桩顶部附近设置支撑或锚 碇拉杆，成为单支撑板桩墙，如图 2-19 所示。 单支撑板桩墙的计算，可以把 它作为有两个支承点的竖直梁。一 个支点是板桩上端的支撑杆或锚碇 拉杆；另一个是板桩下端埋入基坑 底下的土。下端的支承情况又与板 桩埋入土中的深度大小有关，一般 分为两种支承情况；第一种是简支 支承，如图 2-11a。这类板桩埋入土 中较浅，桩板下端允许产生自由转 动；第二种是固定端支承，如图 2-12a。若板桩下端埋入土中较深，可以认为板桩下端在土 中嵌固。 1．板桩下端简支支承时的土压力分布（图 2-11a） 板桩墙受力后挠曲变形，上下两个支承点均允许自由转动，墙后侧产生主动土压力 EA。 由于板桩下端允许自由转动，故墙后下端不产生被动土压力。墙前侧由于板桩向前挤压故产 生被动土压力 EP。由于板桩下端入土较浅，板桩墙的稳定安全度，可以用墙前被动土压力 EP 除以安全系数 K 保证。此种情况下的板桩墙受力图式如同简支梁（图 2-19b），按照板桩上 所受土压力计算出的每延米板桩跨间的弯矩如图 2-19c 所示，并以 Mmax值设计板桩的厚度。 2．板桩下端固定支承时的土压力分布（图 2-12） 板桩下端入土较深时，板桩下端在土中嵌固， 板桩墙后侧除主动土压力 EA 外，在板桩下端嵌固点 下还产生被动土压力 EP2。假定 EP2 作用在桩底 b 点 处。与悬臂式板桩墙计算相同，板桩的入土深度可 按计算值适当增加 10～20%。板桩墙的前侧作用被 图 2-11 单支撑板桩墙的计算