芒稻河特大桥超长钢板桩围堰结构优化设计*

李洪涛，林海峰，沈文煜，卓为顶，刘 钊

(1.江苏省交通工程建设局，江苏 南京 210001； 2.东南大学，江苏 南京 211189；3.南京工程学院，江苏 南京 211167)

1 工程概况

芒稻河特大桥属于江苏省五峰山过江通道北接线工程，主桥为预应力混凝土刚构-连续梁组合体系，跨径76.72m+3×130m+81.72m，如图1所示。其33～35号墩位于主航道内，桥墩为薄壁混凝土墩身，承台平面为矩形且位于河床下，采用钻孔灌注桩群桩基础。

图1 主桥跨立面(单位:cm)

芒稻河为长江支流三级航道，桥址处平均流速1.3m/s，土层主要为粉土和粉砂。结合本桥基础形式及水文地质等条件后，确定承台施工采用钢板桩围堰[1-2]。由于33～35号承台施工过程中，抽水后内外水头差最大值可达19m，在充分研究的基础上，提出围囹支撑采用水中整体下放，先支撑后抽水的方案。在此以33号承台为例，展示超长钢板桩围堰的结构优化设计过程。

2 钢板桩围堰初步设计

2.1 围堰平面布置及钢板桩选型

围堰平面布置主要考虑承台墩身尺寸及工作空间[3]，本桥33号承台尺寸为39.45m×14.40m×5m(长×宽×高)，考虑到承台长宽比>2，宜采用矩形围堰，内壁宜比承台宽1.0～1.5m，确定其平面尺寸为42m×16.8m。

考虑到该围堰尺度大、内外水头差大，选用截面模量较大的拉森Ⅳw型钢板桩[4]。为保证围囹内支撑在不影响桥墩施工的情况下抵抗静水压，在围堰内设双菱形斜撑及长边中部2道对口撑[5]，如图2所示。

图2 围堰平面

2.2 围堰立面设计

2.2.1钢板桩长度确定

考虑到设计水位为4.000m，围堰顶应高于设计水位，确定围堰顶标高为5.000m。33号承台底标高为-15.000m，河床面标高为-9.960m，为了满足围堰嵌固深度及抗浮要求，取钢板桩总长为34m，封底混凝土厚度为4m，围堰立面布置如图3所示。