钢管桩围堰施工方案

苏州交通工程集团有限公司苏嘉杭高速公路湘城2#大桥第10孔外边梁更换项目C50砼配合比设计计算书苏州交通工程集团有限公司苏州交通工程集团有限公司基础围堰施工方案苏州交通工程集团有限公司常熟南北快速通道B标项目经理部二零一零年五月常熟南北快速通道B标辛安塘大桥基础围堰施工方案一、方案编制说明二、工程概况苏州交通工程集团有限公司三、工程特点和难点分析四、方案拟定五、施工方案计算六、施工组织七、海事、航道专项安全措施八、围堰安全专项措施九、质量、安全保证体系常熟南北快速通道B标辛安塘大桥基础围堰施工方案苏州交通工程集团有限公司一、方案编制说明常熟南北快速通道B标辛安塘大桥2－8＃墩均在辛安塘河中，埋置较深，地质条件一般，施工难度较大，进场伊始，结合现场实际情况，我部考虑了两个施工方案，一是搭设水中平台，进行钻孔桩施工，二是进行半幅围堰施工；我部经过慎重讨论，结合钻孔桩浇筑的方便性、安全性，最终选定围堰施工。二、工程概况辛安塘大桥路线在K6+777.2处与辛安塘河呈17°斜交,辛安塘河现为等外级航道,净空要求为12*2.5米,最高通航水位为1.624米,改移后的航道中心桩号为K6+840,桥梁交角为45°。桥梁平面位于R=4000m的右偏圆曲线上,墩帽中心线、桥台背墙前缘线按径向布置后逆时针旋转45°布设。中跨呈斜扇形布置：桥台背墙前缘线与预制梁段平行布置.辛安塘大桥上部结构采用25m先简支后结构连续的装配式部分预应力连续箱梁,预制箱梁高1.4米,横向半幅桥由6片梁组成.桥墩采用四柱式桥墩,立柱直径为1.3米,钻孔桩桩径为1.5米,桥台采用承台分离式台,半幅桥台下设8根1.2米钻孔灌注桩基础.常熟南北快速通道辛安塘大桥桥梁起点桩号为K6+649.3，终点桩号为K6+930.7，桥梁全长281.4米，上部结构采用装配式部分预应力砼连续箱梁,下部结构采用墩柱、盖梁，基础为钻孔桩、系梁，按摩擦桩设计。围堰的顺利进行对钻孔桩尽早施工具有重要意义。三、工程特点和难点分析1、工程地质条件根据设计图纸，该处主要的地质为粘土、淤泥粘土、粉砂，高含水量，高孔隙比，高压缩性，低强度，性质极差，连续分布，在河中间5－6＃处淤泥层厚度在0.5米，含水量为26%，孔隙比额e=0.755,压缩系数0.23Mpa－1,压缩模量ESL-2＝7.37MPa。2、施工难点该处主要的施工难点可以概括为一下几点：a、有来往船只，要充分考虑现场通航要求。b、围堰面积大，面积范围为70*35＝2450M2。c、土质条件一般：河床以下2米处为淤泥质粘土，土质一般，厚度约11米。d、施工周期短：通常6－8月份为最可能的雨季，辛安塘大桥围堰工程是项目的重要控制性节点工程，因此我部必须在11月前结束半幅钻孔桩施工，施工工期非常紧张，而此处的工程量也相当大，工期短，任务重，必须尽早确定方案，以便我部早日予以组织施工。苏州交通工程集团有限公司四、方案拟定我部根据该墩所处的地理位置、地形条件以及施工方便，初步拟定采用以筑岛结合钢管桩围堰的方案进行施工：打双排钢管桩，中间填土（用土工布结合竹栅围堰）五、施工方案计算本方案设计计算如下：钢管桩围堰是深水基础、基坑支护有效的施工方法，施工比较简单，结构受力明确的一种围堰形式。根据现场实际情况，水深在4米左右，采用钢管桩围堰，施工中下打方便，淤泥中封水比较容易，成功率大，费用比较低。因此我部决定用双排钢管桩加筑土围堰，可有效抵抗水流冲刷。1、围堰结构组成围堰由钢管桩围堰、内侧筑岛土。2、围堰受力计算已知条件：1、施工水位：+1.5m2、平台土围堰标高：+2.5m；3、土的重度为：18.8KN/m3，内摩擦角Ф=20.1°桩粘土水桩桩粘土水河床河床淤泥质粘土淤泥质粘土钢管桩钢管桩钢管桩钢管桩钢管桩钢管桩钢管桩4、距钢管桩外1.5m均布荷载按20KN/m2计。钢管桩平面布置、管桩类型选择，支撑布置形式，管桩入土深度、基底稳定性设计计算如下：(1)作用于管桩上的土压力强度及压力分布图ka=tgа（45°-φ/2）=tgа（45°-20.1/2）=0.491.5q=20kn/㎡1.004.0苏州交通工程集团有限公司Kp=tgа（45°+Ф/2）=tgа（45°+20.1/2）=2.05钢管桩外侧均布荷载换算填土高度h1，h1=q/r=20/18.8=1.06m+1.50m以上土压力强度Pa1：Pa1=r*(h1+0.4)Ka=18.8*(1.06+1.0)*0.49=18.98KN/m2+1.50m以下土压力强度Pa2：Pa2=[r*(h1+1.0)+（r-rw）*（3.3+6.2）]*Ka=[18.8*(1.06+1.0)+(18.8-10)*5.0]*0.49=40.54KN/m2土压力Pa3：Pa3=r*(4+1)=18.8*5＝94KN/m2则总的主动压力(土体及水压力)Ea：Ea=(13.4*2.06)/2+18.98*(2.06+5)/2+(40.54-18.98)*5/2+94*5/2=375.4494KN/m槽钢加固河床位置(2)(2)确定内支撑层数及间距按等弯距布置确定各层支撑的间距，苏州交通工程集团有限公司钢管桩能承受的最大弯距确定钢管桩顶悬臂端的最大允许跨度h:h=6[f]wrka3==298cm=2.98mh1=1.11h=1.11*2.98=3.3mh2=0.88H=0.88*2.98=2.62mh3=0.77h=0.77*2.98=2.3m根据具体情况，确定采用的布置如右图所示：（3）各内支撑反力采用简支梁法近似计算各内支撑反力P1=18.98*2.06/2+18.98*(0.5+4/2)+(18.98+40.54)/2×(1.0-0.5)/2+(18.98+40.54)/2×4/2+(40.54+18.98*2-(18.98+40.54)/2)/2×4/2=182.699KN/mP2=(40.54+18.98*2)×（4/2+4/2）+((40.54+18.98+94)-(40.54+18.98*2)）/2×4/2-（40.54+18.98*2-(18.98+40.54)/2）/2×4/2=340.1KN/m（3）钢管桩入土深度：土的重度考虑浮力影响后，取r=8.8KN/m2Kn=r(Kp-Ka)=8.8*(2.05-0.49)=13.73KN/m3则r*(Kp-Ka)*X*X*X*2/3*1/2=0.779*375.4494得X=3.92取安全系数K=1.16*200*203718.8*0.493DLBRGQN＇B＇OR＇Knxr（Kp-Ka）x苏州交通工程集团有限公司X=1.1*3.92=4.3m所以钢管桩的总长度L为：L=4.3+1.06+5=10.36m选用钢管桩长度12m.（5）基坑底管涌验算根据不发生管涌条件：K=（h＇+2t）r＇/h＇rw≥1.5r＇=rs-rw=18.8-10.0=8.8KN/m3,t=5.0mh＇=7.0mrw=10.0KN/m3则K=(7+2*5)*8.8/7*10=2.13＞1.5即当钢管桩入土深度超过5m时，不会发生管涌。（6）坑底渗水量计算：Q=K*A*ι=K*A*h＇/(h＇+2t)根据设计地质资料，土的综合渗透系数取0.08m/d则Q=(0.08*26*20*7)/(7+2*5)=17.12m3根据其渗水量的大小，钢管桩之间填土夯实。（7）整体抗浮稳定性检算：当停止降水或抽干基坑内积水时，封底层底面因受到静水压力作用，则要求K=Pk/Pf=(0.9Ph+λ*L*∑fι*h)/Pf≥1.05=（0.9×842.8+0.6×（26+20）×14×21.1）/20×26×（17.5-11.67-0.8）=0.6＜1.05但由于在施工中，将在基坑内封底砼中设置降水井，降水工作不停止，降水后水位比封底砼底面要低，静水压力较小，从而不会发生整体上浮。六、施工组织第一节围堰施工㈠、围堰总体布置根据确定的方案，采用双排钢管桩内侧填土作为围堰主体，双排钢管桩之间间距设为苏州交通工程集团有限公司4米，中间以粘土填筑，在临水一侧两个堰体角设置为圆弧形以起到导流作用，减小水流的紊流及水流对堰体冲刷力。钢管桩外侧加固一道槽钢围囹连接，在钢管桩外侧及内侧以5mm防水土工布加自制竹篾编制在钢管桩上，使整个堰体形成一个框架结构；以此作为围堰主体。该方案的成败与否，关键取决于该围堰的成功与否，所以该方案主要内容即为围堰施工的组织。㈡、围堰施工组织设计1、由于面河向的一排钢管桩离河岸大约有35米，所以在打埋钢管桩前需先填筑码头，码头长度确定为70米，宽度为35米；钢管桩打设采用长臂挖机配以自动震动锤辅以大型船只进行施工。2、平整场地施工前对施工场地进行平整，在吊车位进行硬化平整处理，便于吊车工作；钢管桩位进行平整便于钢管桩位的放样和插打。3、打设钢管桩：插打钢管桩是整个基坑围堰施工的关键工序，以下主要叙述钢管桩的插打施工。4、第一根钢管桩插打确定围堰整体布置，先进行辅助导向桩的插打施工。先根据第一根钢管桩的位置对辅助导向桩进行放样，然后用履带长臂打桩机电动振动桩锤，通过电动振动桩锤的夹具起吊辅助导向桩，按放样位置将两根辅助导向桩打入地下，打入深度7m。辅助导向桩插打完成后设置导向架，导向架用型钢焊制而成，高度2m。最后用履带吊吊起电动振动桩锤，通过电动振动桩锤的夹具起吊第一根钢管桩，插入导向架，启动电动振动桩锤，将其打入地下，顶面标高控制在+2.5m，完成第一根钢管桩的插打施工，具体见图“第一根钢管桩插打施工示意图”。5、拆除导向架，拔除辅助导向桩。6、第二根钢管桩插打放样后重新插打辅助导向桩，设置横向导向横梁，采用与第一根钢管桩同样的起吊方式吊起第二根钢管桩，在导向横梁上焊接临时导向卡，启动电动振动桩锤，将其打入地下，顶面标高控制在+2.5m，完成第二根钢管桩的插打施工，具体见图“钢管桩插打施工示意图”。5、第二根钢管桩施工完毕后，解除临时导向卡，按第二根桩的施工方法进行其余钢苏州交通工程集团有限公司管桩的插打施工，直至全部钢管桩插打完毕。施工过程中要注意角桩的情况。导向横梁长臂挖机辅助导向桩电动振动桩锤插打侧面第一根钢管桩插打施工示意图辅助导向桩、临时导向卡、导向横梁及钢管桩的平面相对位置苏州交通工程集团有限公司导向横梁长臂挖机辅助导向桩电动振动桩锤插打侧面其余钢管桩插打施工示意图1、根据合同文件中工期的要求，该围堰必须在11年6月前结束施工，据此安排，工期十分紧张，按围堰正常施工工序，打围堰外围钢管桩-----填土围堰-----等待固结-----下护筒----布钻机钻孔----桩砼施工结束----立柱施工。2、围堰施工A、钢管桩施打前，测量组放样定位，控制围堰长、短边的钢管桩位置，定出围堰的角点及长、短边的间距。每点处打两根钢管桩，两相邻点的钢管桩用槽钢焊接，做为打钢管桩的导向。B、施打时先将钢管桩逐根施打到稳定深度，然后依次打到设计深度，并由上游分两头向下游合龙，注意检查桩身的垂直度。C、钢管桩打完后，横向之间先用槽钢连接连接起来，形成一个整体，然后依次用竹栅、土工布，回填土施工，依次推进，最后用横向槽钢将两根双排方向的钢管连接。3、计划安排根据总体施工进度安排，南半幅围堰在2010年11月前完成，施工时考虑到通航要苏州交通工程集团有限公司求，北半幅待南半幅施工完毕后进行施工，整个施工过程工期紧。1、钢管桩的加工运输钢管桩的加工运输由专业加工厂家负责完成，到2010年5月15日全部加工运输到场。2、现场准备工作现场准备工作助导向桩的插打，具体实施时间为2010年5月25日～2010年6月1日，共5天。3、钢管桩插打钢管桩插打2010年6月1日～2010年6月20日，共20天。4、围堰施工围堰施工2010年6月20日～2011年5月30日，共11个月。5、钻孔桩施工钻孔桩施工2010年7月1日～2010年9月30日，共90天。（北半幅计划根据南半幅进度另行排定）苏州交通工程集团有限公司辛安塘大桥基坑围堰施工进度横道图施工阶段2010年五月六月七月八月九月十月十一月钢管桩加工运输现场工作准备钢管