在跨海大桥建设中,深水区域的施工支护设计始终是工程中的关键难点之一。尤其是在风浪频繁、地质条件复杂的海域环境中,如何确保基坑稳定与施工安全,成为项目成败的关键因素。拉森钢板桩作为一种高效、可靠的支护结构,在深水桥梁基础施工中得到了广泛应用。本文将围绕“拉森方案”在跨海大桥深水区域支护中的抗风浪设计实践进行探讨。
首先,拉森钢板桩因其良好的止水性、高强度和便于插打与拔除的特点,广泛应用于桥梁围堰、码头建设及地下结构施工中。然而,在深水区域,尤其是水深超过10米、风浪作用显著的环境下,传统拉森钢板桩支护结构面临更大的挑战。海水的冲击力、潮汐变化引起的动荷载以及周期性的风浪扰动,都会对支护体系产生持续性的水平推力和振动影响,进而威胁整体稳定性。
为应对上述问题,在实际工程中通常采用“多层支撑+拉锚系统”的综合设计方案。以某跨海大桥主墩基础施工为例,该桥址位于台风频发海域,常年风速较大,且海底地质主要由软土和砂层构成,施工环境恶劣。针对这一情况,项目团队采用了U型拉森钢板桩围堰,并结合内支撑与预应力锚索系统,形成稳定的支护结构。
具体而言,钢板桩选用SP-IV型标准断面,其截面模量和抗弯性能满足深水区高水头压力下的结构强度要求。围堰平面布置为矩形,内部设置两至三层钢支撑,采用Φ609 mm钢管作为水平支撑构件,间距根据受力分析优化调整。此外,在迎水面一侧增设预应力锚索,通过后锚固点将部分水平力传递至地基深处,从而有效减小钢板桩变形和支撑系统的受力负担。
在抗风浪设计方面,重点考虑了以下几个方面的技术措施:
一是动态荷载模拟与结构验算。采用有限元软件对整个围堰体系在风浪作用下的受力状态进行模拟计算,包括波浪力、水流冲击力以及可能发生的地震力等不利组合工况。通过精细化建模,评估钢板桩的变形趋势、支撑系统的受力分布及整体稳定性,确保结构在极端天气下仍具备足够的安全储备。
二是加强连接节点构造。由于风浪作用具有周期性和突发性特点,结构连接部位容易出现疲劳破坏。因此,在施工过程中特别注重围檩与支撑之间的焊接质量控制,同时采用加劲肋和连接板增强节点刚度,防止局部失稳。
三是实时监测与动态调整。在整个围堰施工期间,布设了包括钢板桩位移、支撑轴力、地下水位在内的多项监测设备,通过自动化数据采集系统实时掌握结构状态。一旦发现异常变形或应力集中现象,立即采取加固措施,如增加临时支撑或调整锚索张拉力,确保施工安全。
四是防冲刷与止水处理。深水区域水流速度较快,围堰底部易受到冲刷侵蚀,影响支护结构的长期稳定性。为此,在围堰外侧设置了抛石护坡,并在钢板桩接缝处涂抹专用止水材料,提高整体防水效果,减少渗透压力对结构的影响。
在工程实践中,拉森方案不仅展现了良好的适应性和施工效率,还通过科学的设计优化和严格的施工管理,成功抵御了多次强风浪侵袭,保障了桥梁主墩基础的顺利施工。这表明,在复杂海洋环境下,合理应用拉森钢板桩支护体系,辅以多层次的抗风浪设计手段,能够有效提升深水桥梁基础工程的安全性与可靠性。
综上所述,随着我国沿海地区基础设施建设的不断推进,跨海大桥工程将越来越多地面临深水、大风浪等复杂自然条件的考验。拉森钢板桩支护方案以其灵活、高效的特性,在此类工程中展现出广阔的应用前景。未来,随着新材料、新工艺的发展,结合智能化监测与BIM技术的应用,拉森方案在深水区域桥梁工程中的抗风浪设计将更加精准、安全,为我国海洋交通建设提供更有力的技术支撑。
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