一、工程及地質概況
1、工程概況
黃河大橋主橋墩基礎墩號為0～5號，均採用鑽孔灌注樁基礎，0、5號墩承臺厚度4.5m，平面尺寸34.6×13.8m，0號承臺頂面標高33.0m、5號承臺頂面標高30.0m；1、2、3、4號墩承臺厚度6.0m，平面尺寸42.5×23.3m，承臺頂面標高27.0m。1、2號承臺基礎為深水基礎。
2、地質概況
(1)橋渡地形 正橋橋址處河道屬濟南段黃河窄河道區，寬約900m，河床平均高程高出兩岸大堤背 水面3.0m。 (2)水文條件 黃河河流平均流速2.07m/s， 設計施工洪水位+30.5m。黃河枯水期僅主河槽有水，水深約4-6m，水面標高+27m， 水面寬約300m。黃河主河道 內一般沖刷厚度約為7.7m～11.3m。
(3)工程地質 橋位工程地質地層以第四系河流相粉質土為主，其間多夾粉、細、中沙及粉土、薄層粘土或透鏡體。其中覆蓋層40m以下姜石含量較高，姜石層分佈較多。設計圖紙反映橋址範圍第一層土主要為軟塑的粉質粘土、粘土及稍密的粉土組成，厚度9.6m～22.5m；第二層為硬塑的粉質粘土、粘土及中密的粉土及中密的砂層組成，厚度2.7m～11.8m；第三層為硬塑狀的粉質粘土組成，厚度鑽孔未揭露。黃河主河道內一般沖刷厚度約為7.7m～11.3m，枯水期河床沖刷層範圍沉積層主要以粉砂土為主。
二、圍堰選型
1、方案確定
主橋1、2#墩位於黃河主河道內，受水流沖刷影響大，且冬季河面存在冰凌危害，墩位處水深3-5米；3、4、5#墩處於黃河河灘內，地下水位淺，土質為沉積的沙土層，開挖後極易塌陷；0#墩位於北岸河堤外側，臨近居民區，基礎施工時，土層開挖深度大 ，對過往車輛的安全維護要求高。
方案初期，水中基礎施工確定為鋼套箱與鋼板樁兩種方案。結合場地、工期、經濟優越性、地質情況已經以往黃河橋施工經驗，經多方比選，並考慮鋼板樁的可重複利用性，主橋基礎確定採用鋼板樁圍堰施工方法。
2、鋼板樁圍堰的特點
鋼板樁圍堰較鋼套箱圍堰方案優越性有以下幾個方面：
（1）佔用空間小，無須準備大的製作鋼套箱場地；
（2）對設備要求相對較底，無須配置大型託運和下沉鋼套箱的設備；
（3）可多次週轉且打設速度較快，可加快施工進度；
（4）鋼板樁圍堰基底清淤、拆除等較鋼套箱圍堰安全，拆除方便，對原河道恢復較容易；
（5）鋼板樁圍堰在施工投入、工期、施工安全等方面均比鋼套箱圍堰優越。
（6）承臺施工選擇在冬季枯水期，此時黃河水量小，對鋼板樁沖刷影響不大。
（7）由於鋼板樁可重複利用，主橋水中與旱地承臺圍堰的鋼板樁可循環使用，節約了成本。
三、圍堰設計
1、圍堰概況
主橋承臺採用鋼板樁圍堰施工，圍堰防水性能好，整體剛度較強。圍堰平面為矩形，其內口尺寸為46.5×28.3米，鋼板樁單根長24米；採用德國拉森Ⅳ型鋼板樁，套型鎖口，四個轉角位置採用焊接的T形鋼板樁。採用2I56a作圍囹佈置在圍堰四周，縱橫向以Φ63cm鋼管作內支撐，上下設置三道。
黃河大橋鋼板樁圍堰的特點
1)、鋼板樁打設長度長，入土深度大；
2)、圍堰平面尺寸巨大，46.5×28.3m；
3)、內支撐複雜，由上至下共設置3道，每道縱橫向交錯佈置；
4)、圍堰內清淤深度大，吸泥困難；
5)、黃河水位變化頻繁，主橋1#、2#圍堰受水位漲落影響巨大；
6)、主橋灘地圍堰受過往施工車輛影響，便道側圍堰所受側壓力複雜；
7)、承臺分兩次澆注，內支撐需分期拆除；
2、圍堰設計
1）鋼板樁長度的計算
2）封底混凝土厚度的計算
3）內支撐層數及間距的確定
4）支撐鋼管強度驗算
1）鋼板樁入土深度的確定
鋼板樁的入土深度要滿足基底抗翻起和抗管湧的要求。
鋼板樁深入穩定的硬塑粘土層，避免了鋼板樁底部流沙、土層坍塌的危害。通過1#墩圍堰的施工證明了圍堰的穩定性。
2）確定封底混凝土厚度
根據鋼板樁封底後最高水位時圍堰所承受的託浮力進行估算，考慮最不利狀態，即河床沖刷最深處。圍堰與與外圍土層摩擦力作為安全係數考慮：通過圍堰所受託浮力與自身重力平衡計算得 鋼板樁入土深度。
驗算封底混凝土在水頭壓力作用下對樁產生的切向粘結力以及在水頭壓力作用下產生的彎曲應力，均滿足強度及穩定性要求。
3）圍堰內支撐層數及間距的確定
①按等彎矩佈置確定各層支撐的間距，由其允許抵抗彎距計算板樁頂部懸臂部分的最大極限允許跨距h:
②計算下部各層支撐的跨度(即支撐的間距),把板樁視作一個承受三角形荷載的連續梁,各支承點近似假定其不移動，即把每跨都視作兩端固定,可按一般力學計算求出各支點最大彎距都等於Mmax時各跨的跨度。
③鋼板樁本身強度的計算，按四種工況計算。
工況一：開挖到原地面下2.2 米，未安裝完內第一道支撐；
工況二：安裝完第一道內支撐，繼續開挖到直至設計標高+26.35m；
工況三：第二道內支撐安裝完畢，繼續開挖至設計標高23.15m時；
工況四：安裝第三道內支撐，繼續開挖至設計標高20.8m時。
內支撐均採用φ630×10mm鋼管。按軸心受壓構件計算，壓桿兩端按鉸接簡化。
四、圍堰施工
3、鋼板樁圍堰施工
(1)鋼板樁的整理
鋼板樁運到工地後，需進行整理。清除鎖口內雜物對於檢查出來的缺 陷部位須校正後再用標準鋼板樁進行檢查直到合格。對於樁身殘缺、不整齊等都要做全面的檢查，並採取相應措施，以確保正常使用。施工前鋼板樁應進行鎖口潤滑及並進行防滲處理。
內圍囹雙工56的焊接
在鋼護筒上焊接牛腿以安裝圍囹
(3)鋼板樁的插打
插打工作從上游開始，在下游合攏，減小了黃河水流沖刷的影響。首先在原有鑽孔鋼護筒上焊接牛腿，藉助牛腿製作導向架，這樣既保證了鋼板樁在水中定位準確，打設順直，同時節省了製作導向架的成本，節約了工期。
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