钢板桩围堰施工方案

钢板桩围堰施工方案中交三公局徐明１、工程概况本标段全部为桥梁工程，由南、北岸引桥和主桥组成，主桥采用246m+125m的独塔双索面斜拉桥，塔墩固结体系，主跨为分离式钢箱梁，副跨为分离式混凝土箱梁，基础采用圆形承台+群桩基础；引桥分别为两联(32.5+60+32.5)m跨北岸大堤及规划大堤变截面连续箱梁及36m～43mPC现浇箱梁。下部采用RC实体花瓶墩。北引桥桥墩基础采用4根直径1.5米的钻孔灌注桩；南引桥桥墩基础采用2根直径2.0米的钻孔灌注桩。北岸引桥的17#、18#承台均位于淮河主河道中，水下承台、墩柱采用钢板桩围堰施工方案。承台平面尺寸为（6.45×6.45）m，围堰尺寸采用（9.5×9.5）m，河床顶面标高分别为17#墩：+9.082m；18#墩：+7.062m，承台底标高分别为17#墩：+5.856m；18#墩+4.161m。钢板桩选用德国拉森Ⅳ型，17#，18#墩均采用长度为18m的钢板桩。2．水文，地质状况介绍2.1水文条件淮河6-8月份为丰水期，11月至翌年2月为枯水期。汛期淮河水位升幅较大，常淹没两岸的低洼地区。淮河设计防洪水位为+16.50m，警戒水位为+19.0m，保证水位为+19.60m；最高通航水位+19.16m，最低通航水位+10.82m，枯水期水位在+12.5m左右，方案设计时，施工常水位按+13.0m，最高水位按+14.0m考虑。钢板桩顶标高控制为14.0m。水的正常流速按4.0m/s考虑。2.2地质条件根据设计单位提供的淮河特大桥工程地质报告显示，本基坑钢板桩埋深范围内地质情况为：①层软土，深灰色，流塑，主要由淤泥质粉质粘土和粉土组成。高程为6.7m~4.0m。②层细沙，灰色，饱和，松散，稍密，局部夹粉质粘土和粉土薄层。3．施工方案的总体设计3.1钢板桩方案的确定根据该桥位处的水深、水文、地质等相关情况以及工地现场的实际情况、施工组织设计的总体工期安排，结合我单位技术装备水平和现有设备、人员情况，我们对各类施工方案进行综合比选后认为：采用钢板桩围堰施工方案与其它方案相比，具有工艺简单、施工期间临时占用水面较小、安全、施工风险易于控制等诸多优势，决定17#,18#桥墩水下承台、墩柱采用钢板桩围堰施工方案。图1钢板桩围堰实物照3.2钢板桩围堰的结构设计根据定淮淮河特大桥桥位处的水文地质情况，进行了钢板桩围堰施工方案的结构设计，根据施工进度计划，17#，18#承台施工周期在枯水季节期，根据现场的施工条件、施工图纸及岩土工程勘察报告，结合拉森钢板桩宽度适中，抗弯性能好、施工安全等方面考虑，17#,18#主墩各打设一个水中钢板桩围堰，设计钢板桩围堰尺寸（9.5×9.5）m，长度为18m。其顶面控制标高为+14.0m，桩底标高为-4.0m；钢板桩与承台侧面边缘净宽取1.5m，以利于安装承台模板，要求钢板桩入土深度达桩长0.5倍以上。选用德国单面拉森S-IV型钢板桩，套型锁口，锁口内涂上润滑黄油，两桩锁口联结转角10～15°，摩阻力小，防渗性较好，钢板桩周圈咬合紧密，有止水措施，四个转角位置采用焊接的T形钢板桩。为了提高围堰的整体性能，增加抗压能力，围堰内侧四周圈采用上、中下三层工字钢以围檩形式支撑，顶，中层采用2I32工字钢，底层采用2I40工字钢，四角采用工字钢2I40斜撑，布设间距为3.0m。内撑梁外缘两端与围笼相撑住，以加大围堰抵抗土侧压力及水压力的能力。为确保混凝土封底质量，防止封底混凝土内形成淤泥夹层，在清淤完成后先铺设一层厚50cm的片石垫层，然后进行1.5m厚水下封底混凝土的灌注。封底混凝土采用C30水下混凝土。钢板桩围堰示意图3.2.1、钢板桩围堰示意图3.3钢板桩围堰施工的一般要求（1）桩尖高程符合设计要求；（2）钢板桩验收时，应备有有关出厂合格证，机械性能和几何尺寸符合施工要求。（3）板桩长度不够时，可用同类型的钢板桩等强度焊接接长，焊接时先对焊接或将接口补焊合缝，再焊加固板，相邻板桩接长缝应注意错开2m以上。。（4）钢板桩采用组桩插打，每隔4～5m加一道夹板，夹板在板桩起吊前夹好，插打时逐付拆除，周转使用。组桩的锁口内均涂以黄油混合物油膏，以减少插打时的摩阻力并加强防渗性能。（5）拼制角桩时，将一块钢板桩纵向割开后，中间用角钢或钢板弯制焊接、铆接或螺栓连接成角桩。(6)钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于17#、18#桥墩及承台施工，即在承台基础最突出的边缘外留有支模、拆模的余地。(7)为提高深基坑围护的安全性，需要对桩的入土深度进行理论计算，对围护桩的强度及稳定性进行验证。(8)基坑护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便标准钢板桩的利用和支撑设置。(9)在插打拉森桩的过程中，严格按照规范进行施工，基坑四角必须设置角桩，最大程度的提高小齿口拉森桩防漏性能，保证下道工序顺利进行。(10)采用350*350H型钢进行拉森桩的围令加固，并根据具体情况增设对角斜撑距离及数量，对个别渗漏处进行止漏处理。4．施工计划4.1施工工期本合同段北岸引桥17#、18#承台均位于淮河主河道中，双幅共四个钢板桩围堰，总体计划1个月完工，开工日期计划为2011年9月20日，10月20日结束。4.2施工机械的选用施工机械设备投入以满足钢板桩围堰施工需要为原则，并且各种设备要相互配套，以最大限度提高机械设备的使用率。详细机械设备及材料计划见下表：5．施工工艺吊运就位→插打钢板桩→抽水→设置第1、2道内支撑→水下吸泥→水下砼封底→等砼封底强度→继续抽水施工准备→测量放线→清理钢板桩→设置导桩框架→插打定位钢板桩→钢板桩→设置第3道内支撑→堵漏→承台和墩身施工→拆除内支撑→拔除钢板桩。5.1钢板桩施工工艺流程1)17#、18#钢板桩布置图18#墩锁口钢板桩围堰布置图17#墩锁口钢板桩围堰布置图5.2施工准备5.2.1场地平整先进行施工场地整理，清除场地内杂物，挖除施工范围内河堤，凿除以前施工遗留废弃物（水泥块）挖除打桩范围内土方。对临时道路重新修整，满足大型打桩机进场要求，最后平整场地，满足钢板桩堆码及其它机械设备停放。5.2.2钢板桩的整理，检查将钢板桩运到工地现场后，需进行整理。剔除钢板桩表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤，清除锁口内杂物(如电焊瘤渣、废填充物等)，对缺陷部位加以整修。钢板桩在拼组前必须对其进行检查、丈量、分类、编号，同一围堰的钢板桩只能用同样的锁口，按设计尺寸计算出使用钢板桩的数量，以确保够用。对于桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等都要做全面检查，并采取相应措施，以确保正常使用。对两侧锁口用一块长2～3m的同类型、同规格的钢板短桩作标准桩做锁口通过检查，检查采用卷扬机拖拉标准钢板桩平车，从桩头至桩尾进行。5.2.3检查振动锤振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在插打钢板桩之前一定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常。振动锤的端电压要达到380－420V，且功率达到40KW以上，而夹板牙齿不能有太多磨损。5.4导向架的制作与安装5.4.1导向架制作钢板桩围堰用型钢作为内导梁、导框制成围笼。内外导梁间距比钢板桩有效厚度大8cm～10cm，以利钢板桩的插打。矩形导梁按设计尺寸直接下料，导梁接头均安排在横撑支点处，接头用夹板螺栓连接。5.4.2导向架安装安装导向架前，先进行测量定位，然后打设定位桩。定位桩选用Ф60cm、壁厚8mm的钢管桩，长度拟为12m，采用D90振动锤沉设。部分定位桩也可利用水上施工平台四周的钢管桩。在定位桩上焊接2[10水平支撑，水平支撑的顶标高均相同，在水平撑上安装定位横梁，定位横梁梁选用边线顺直的钢板桩，其位置须严格遵照设定的标高布置，沿承台外侧四周，距承台边缘1.5处布置，是钢板桩围堰的第一层围菱支护，四角设两道2I40工字钢斜撑。斜撑与横梁呈45度夹角，采用焊接固结连接，然后安装纵向φ300内支撑钢管，钢管支撑两端头处加焊钢板作为支撑面，直接支撑在定位横梁上，钢管与横梁连接设一定的加劲块。导向架在工厂或现场分段制作，在平台上组装，固定在定位桩上，在钢板桩上设置定位卡盘，限制钢板桩的平面位置。5.5钢板桩的插打施工时根据施工场地水位情况，在水上搭设施工平台，打桩机等架设在平台上，直接用打桩机打桩。一般宜插桩到全部合龙，然后再分段、分次打到标高。根据现场施工条件采用单块打入法。钢板桩的插打次序是从上游河道边一角开始沿顺时针方向逐块插打，打到结束中途不停顿，打到角后打插角桩，最后在此合龙。从临钢板桩由50t履带吊车进行施打，施打前钢板桩的锁口用止水材料捻缝，以防漏水。插打时尽可能先用标识完好的钢板桩，合龙段选择同一标准尺度的钢板桩插打。但是，由于单块打入，钢板桩在淤泥质地段挤进过程中，受到淤泥中块石或其它不明障碍物等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔1.0～2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石等障碍物被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。整个施工过程中，用锤球始终控制每片桩的垂直度，及时调整。插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合龙”的施工要点。。图4钢板桩围堰插打次序图5.5.1插打第一片钢板桩在第一层定位支撑安装完成后即可进行插打钢板桩施工。考虑到起吊设备和振动设备等因素，钢板桩围堰采用逐片插打。钢板桩打桩立面图为了确保插打位置准确，第一片钢板桩是插打的关键。第一根边桩的定位及双向垂直度是控制钢板桩围堰位置及后期钢板桩施工的关键，施工时须从严控制。精确测设第一根边桩的方位，以此指挥打桩履带吊车的移位，定位后，打桩锤的锤心必须与第一根桩的中心重合。各项准备工作就绪后，将事先加工好的定位桩精确垂直安设于上游中心，并用与导梁工字钢焊接牢固，导梁为上下双层导梁，确保插打第一片钢板桩的垂直度。起吊钢板桩呈垂直状态下完成插桩，考虑到水流的影响，第一根桩插设时需留置一定的预留量。插桩稳定后，精确复测桩的位置与双向垂直度，不符合要求时需重新插桩，直至合格为止。第一根桩插桩稳定后，用挡块等顶塞调整后的空隙使钢桩稳固，间歇启动振动锤，对第一根桩实施小位移量沉设，并跟踪复核桩体的垂直度，直至桩体下沉入土超过3m后，方可连续沉设至设定的桩顶+3.0m的标高。在导向架上设置一个限位框架，大小比钢板桩每边放大1cm，插打时钢板桩背靠导向架，这时应在互相垂直的两个方向用经纬仪观测，以确保钢板桩插正、插直，然后以第一根钢板桩为基准，再向两边对称插打钢板桩。5.5.2其他钢板桩的插打其余各钢板桩，则以已插好的钢板桩为准，顺着事先固定好的导梁依次插打。钢板桩起吊后人工扶持插入前一片钢板桩锁口，插桩到位后加塞固定，然后用振动锤振动下沉，分次沉设至设计标高后，将已插好的钢板桩点焊固定于导梁上。当下插困难时，可采用强迫插桩法，即桩吊起插入锁口后快速放松桩绳，借桩自重急下插入。项目部采用带有液压夹桩装置的D90振拔锤，能与钢桩作钢性联接，可克服对桩的摩阻力，下沉较快且桩尖不致上卷，提高钢板桩的防水性能和完好率。为保证插打过程中钢板桩的稳定性，每插打完一根桩后应与相邻的板桩焊接。在插打过程中，加强测量工作，发现倾斜，及时调整，为保证插桩顺利合龙，要求桩身垂直，并且围堰周边的钢板数要均分，在整个钢板桩围堰施打过程中，开始时可插一根打一根，即将每一片钢板桩打到设计位置，到剩下最后一部分时，要先插后打，若合龙有误，用倒链或滑车组对拉，使之合龙。合龙后，再逐根打到设计深度，在用倒链或滑车组对拉时不要过猛，以防止合龙段缝隙过大。在整个钢板桩插打过程中必须保证合龙密实，要充分采取止水措施，以防钢板桩围堰大量漏水。在施工过程中，钢板桩如需拼接时，两端钢板桩要对正，可先在一端上面焊接一块限位板然后将另一端缓缓放下并进行对焊，再焊接加强板。焊接时必须保证焊接面平整且焊缝有足够厚度。5.5.3钢板桩围堰合龙插打从上游开始，在下游进行合龙，合龙分两种：四角合龙和中间合龙。中间合龙要求打设精度高，打设过程要精确测量；四角合龙对打设精度要求较低，经过分析采用在四角合龙，就是选在下游一个角合龙。在露出水