水中承台钢板桩围堰施工方案(终)0Word文档下载推荐.doc
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国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）；
武汉经济开发区军山第二大道硃山湖大桥通顺河大桥工程两阶段施工设计图纸。
二、工程概况
1.概述
军山第二大道跨硃山湖大桥项目起迄里程K0+280～K0+835，长555m，桥梁路基宽度31m，包括硃山湖大桥（起迄里程K0+290～K0+825，长535m）及两岸桥头各10m路基，硃山湖大桥结构形式为5×
20+4×
20m预应力砼空心板+5×
31m预应力砼连续箱梁+5×
20+5×
20m预应力砼空心板。
硃山湖大桥工程是军山第二大道跨越硃山湖的部分，起点位于硃山湖北岸，向南跨越硃山湖，重点在硃山湖南岸的正尚农场。
军山第二大道跨通顺河大桥项目起迄里程K2+800～K4+700，长1900m，标准段桥梁宽度31m，包括通顺河大桥（起迄里程K2+858～K4+628.5，长1770.5m）及小军路互通立交（A匝道为双向四车道，宽18.0m，匝道长653.047m；
B、C、D、E匝道为单向双车道，宽9.0m，匝道长分别为186.284m、219.699m、415m、528.569m）。
通顺河大桥主要跨越通顺河及杜家台分蓄洪区，起点在龙克山脚下（桩号为枫树三路延长线K2+858，现位于凤凰山庄内），桥位起点处地势较平坦，终点在川江池边（桩号为枫树三路延长线K4+628.5），该处现状为水稻田，地势较平坦。
2.本工程钢板桩围堰概况
本工程项目硃山湖1#～23#墩在硃山湖内，通顺河大桥17#～37#墩在通顺河中。
虽然本工程桥位处大部分水深很浅，但是根据环保、防洪要求，基础施工不能采用最简单的筑岛施工，对比其它工程经验桩基采用钻孔平台施工、承台采用钢板桩围堰施工。
由于拉森Ⅲ型钢板桩重量较轻、惯性矩较大、止水效果好，所以本工程钢板桩全部采用拉森Ⅲ型钢板桩。
其中，硃山湖大桥水中承台钢板围堰采用钢板长12米、平面尺寸为9.2米×
5.2米和9.2米×
8.4米两种形式，其中9.2米×
5.2米形式57个、9.2米×
8.4米形式8个；
通顺河大桥水中承台钢板桩围堰采用钢板桩长12米、15米、18米，平面尺寸为10米×
6.4米、11.2米×
6.4米、10.4米×
9.6米、11.2米×
11.2米和15米×
11.2米五种结构形式，其中10米×
6.4米22个、11.2米×
6.4米7个、10.4米×
9.6米10个、11.2米×
11.2米5个、15米×
11.2米1个。
三、工程地质水文情况
1.施工地址
武汉市西南部武汉经济技术开发区境内。
2.地质
硃山湖桥位区位于武汉市西南部武汉经济技术开发区境内，桥位区在地貌上多属硃山湖湖区，两岸为岗地、微丘，多属长江中游东荆河、汉江一级或二级阶地；
地形较为平缓。
北岸（枫树三路岸）地势较低平，为人工平整的开发场地；
湖底海拔高程多在16.05～19.00m之间。
南岸属微丘、垄岗地貌，地面标高在海拨19.50～25.20m之间，相对高差在9.00m以内。
通顺河大桥跨越区沿途河沟、鱼塘发育，除通顺河两岸大堤起伏以外，一般桥梁跨越地段地形总体较为平缓，地势较开阔。
地面高程一般在海拨19.00～25.50m之间，相对高差在8m以内。
在通顺河北岸分布有较多鱼塘及洼地，南岸多为农田，旱地；
多属通顺河一级~二级阶地。
桥址处从上到下地质土层情况见表1-1，1-2：
硃山湖桥位地质土层情况表表1-1
层号
分层名称
地基承载力[fa0]（KPa）
摩阻力标准值qik（KPa）
基地摩擦系数（u）
1
②-1
淤泥、淤泥质土层
30-10
10-25
0.2
②-2
粘土、粉质粘土
160-240
35-50
0.25
②-3
淤泥质土层
350
75
0.4
③-1
300-400
60-65
③-2
砾砂
420-450
90
③-2A
400
60
④-1
残积性粘土
400-420
④-2
碎石
450
120
④-2A
300
55
⑤-1
强风化泥质砂岩
450-500
150
0.41
⑤-2
中等风化泥质砂岩
800
180
0.5
6-1
全风化泥岩
1200
0.55
6-2
强风化泥岩
200
0.6
通顺河桥位地质土层情况表表1-2
60～100
10～25
0.20
160～240
35～50
80～100
20～25
②-4
细砂
45
0.35
260～360
55～65
260～300
65
400-650
85-110
800-1200
130-150
60-80
500-650
100-120
6-3a
中等风化泥岩
650-800
6-3b
3.水文
硃山湖为武汉市较大的地表水体之一；
属武汉市水质符合Ⅳ类标准的较大型湖泊，湖泊与外界主要通过人工小河互相联通，雨季涨水小河通过主干排灌站向长江排泄。
勘探期间湖面宽约540m，一般湖水深约1.5～3.8m。
常水位为19.0m，最高控制水位19.5m。
通顺河西承汉水，东注长江，属典型公流河道。
河宽180～600米，水深一般7-14米。
其径流很不稳定，水位随季节变化大。
每年3月前后，水位逐渐上升，出现春汛；
此后降水不多，水位稍有下降，直至梅雨期，水位再次上涨；
丰水期往往出现在秋季的9-10月，由于汉江源于米仓山，流经秦巴山地，上游秋雨多于春雨，所以东荆河的最高水位一般出现在秋季。
汛期有骤涨骤落的特点，有时一夜能涨水3.4米。
通顺河流域水土流失严重，泥沙积沉使河床升高，近年水位有上升的趋势。
1958年最高水位为38.62米，1964年为39.02米，1983年为39.05米。
其下流河段比上游窄，汇洪能力严重失调，防汛任务之重仅次于荆江。
其易涨易落，航运、水产价值不高.通顺河河床标高11.2米到19.3米不等,常水位为22.15米,秋冬季节水位约为17.5米左右。
通顺河通航水位为23.071米。
本地区多年平均降雨量1248.5mm，3-9月份为雨季，其雨量占全年的65%以上。
每年10月至次年3月初干旱季节，降雨量小于蒸发量。
因此，本工程在钢板桩围堰时，硃山湖大桥采用了最高控制水位19.5m来控制钢板桩顶标高；
通顺河大桥采用常水位为22.15米来控制钢板桩顶标高。
四、钢板桩围堰主要技术参数及技术要求
1、钢板桩围堰的结构尺寸
钢板桩围堰的结构尺寸根据本工程承台的尺寸决定，详见《水中承台、钢板桩结构表》和围堰的平面图、立面图（后附）；
钢板桩的长度选择根据最高水位与承台底标高高差决定，详见《水中承台、钢板桩结构表》。
为保证安全，要求钢板桩的顶面标高高于硃山湖最高水位、通顺河常水位的0.5m,钢板桩的底标高与承台底标高高差大于4m。
2、钢板桩参数以及技术要求
（1）参数
通过其他工程钢板桩使用经验，选择拉森Ⅲ型钢板桩的效果较好。
钢板桩相关参数：
截面抵抗矩W=2220cm3；
B=400mm,h=125mm,t=13.0mm,Ix=16.8㎝2/m。
结合本工程，分别采用长度L分别为12米、15米、18米三种。
（2）外观要求
钢板桩经过装卸、运输、会出现撞伤、弯扭及锁口变形，钢板桩在拼组前必须进行检查，剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩；
剔除钢板桩表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤。
（2）打桩作业要求
宜选择对周围影响较小的振动锤施打；
为保证板桩的垂直度及咬口闭合，选用屏风式打入法；
为保证转角处咬口的闭合可通过轴线或板桩块数来调整。
（3）拔桩作业要求
宜选用振动锤进行拔桩；
3.支撑体系
（1）材料要求
型钢（H400*300）和工字钢（工50）、无缝钢管（Φ300*10mm）均采用Q235-A级。
（2）构件的连接
①支撑体系的节点均采用平接方式进行焊接。
所有节点内角处还应加设水平长度为300mm的连接钢板。
②构件连接处采用haf接头，Φ300无缝钢管之间焊接，焊缝高度不小于8mm。
③在围囹与支撑连接处的腹板上加焊厚度为10mm的肋板，以增强腹板的稳定性及抗扭刚度。
（3）为使围囹与板桩之间接触紧密，传力均匀，水平支撑杆件设置时应在相应部位对围檩施加预加应力。
（4）为保证水平支撑体系的安装精度及施工便利，基坑抽水至支撑高度后，应在板桩相应部位设置钢牛腿，围囹及支撑构件安装就位及校核高程后方可进行构件节点的连接。
（5）钢制构件的施工及安装应有严格的质量检验措施，质量检验应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的规定。
五、钢板桩围堰的力学验算
1、硃山湖大桥10#墩围堰图
2、通顺河大桥19#墩围堰图
3．硃山湖钢板桩围堰计算
硃山湖钢板桩最大尺寸为9.2米×
8,4米，计算中选取最大尺寸（10#墩）对钢板桩、围囹、支撑进行验算，其余钢板桩参照施工。
10#墩地质情况为5.05~8.25为③-1粉质粘土、8.25~13.25为②-2粉质粘土，13.25~16.25为②-1淤泥。
钢板桩围堰顶标高为20m，钢板桩围堰底标高为15m。
在标高19.7m和17.5m处加设支撑。
围囹采用双拼H400*300。
A、钢板桩承受水平荷载计算
在17.5m处水平荷载：
rh=20kN/m
在16.25m处水平荷载：
rh=32.5kN/m
在15m处水平荷载：
假设淤泥内摩擦力为0,q=32.5+14*1.25=50kN/m
B、钢板桩验算
取15m到17.5m对钢板桩进行验算，按简支梁进行验算。
M=27.4kN.m
б=12.3Mpa
满足要求。
C、支撑系统计算
围囹计算：
取17.5m处进行计算，q=53.75kN/m，M=142,17kN.m
б=74.2Mpa，fmax=5ql4/384EI=5.7mm≤[f]=L/400=11.5mm满足要求。
钢管支撑计算：
F=247.25kN,б=26.25Mpa。
由于围囹受力较小，参照其它工程经验，钢板桩稳定性满足施工要求，故未做详细计算。
4．通顺河钢板桩围堰计算
通顺河钢板桩选取水深最深19#墩围堰对钢板桩、围囹、支撑进行验算，其余钢板桩参照施工。
19#墩地质情况为4.92~12.90为②-1淤泥质粘土。
钢板桩围堰顶标高为22.65m，钢板桩围堰底标高为9.90m。
在标高22.0m、标高19.4m、标高16.4m和13.4m处加设支撑。
围囹采用双拼工50a。
在13.4m处水平荷载：
rh=87.5kN/m
在12.9m处水平荷载：
rh=92.5kN/m
在9.9m处水平荷载：
假设淤泥内摩擦力为0,q=92.5+14*3=134.5kN/m
取9.9m到13.4m对钢板桩进行验算，按简支梁进行验算。
M=170.0kN.m
б=76.6Mpa
取13.4m处进行计算，q=303kN/m，M=527kN.m
б=141.8Mpa，fmax=5ql4/384EI=7.2mm≤[f]=L/400=9.3mm满足要求。
F=1130.19kN,б=120.0Mpa。
六、封底混凝土厚度计算
1、硃山湖钢板桩围堰封底混凝土计算
硃山湖钢板桩围堰封底厚度拟为1m，取10#墩进行验算，其余参照进行施工。
标高14.0m处封底混凝土承受的浮力为：
F1=55*9.2*8.4=4250.4kN
混凝土自重为：
F2=23*1*9.2*8.4=1777.44kN
混凝土与钢板桩之间的摩擦力：
（摩阻力取100KPa）
F3=100*1*（9.2+8.4）*2=3520kN
混凝土与钢护筒之间的摩擦力：
F4=100*1*3.14*1.5*4=1884kN
满足施工要求。
2．通顺河钢板桩围堰封底计算
通顺河钢板桩围堰封底厚度拟为2.0m，取19#墩进行验算，其余参照进行施工。
标高7.9m处封底混凝土承受的浮力为：
F1=142.5*11.2*11.2=17875.2kN
F2=23*2*11.2*11.2=5770.24kN
F3=100*2.0*（11.2+11.2）*2=8960kN
F4=100*2.0*3.14*2.2*4=5526.4kN
七、水中承台钢板桩围堰施工工期、机械、劳动力及材料安排
1、总体工期安排
硃山湖大桥钢围堰自2011年12月20日开始施工，预计2012年5月20日完工。
通顺河大桥钢围堰自2012年1月1日开始施工，预计2012年5月30日完工。
详见《钢板桩围堰施工进度横道图》（后附）。
2．机械机具使用计划表
机具使用计划见下表
序号
名称
单位
数量
50t履带吊
台
3
2
16t汽车吊
DZ90震动锤
4
运输车
5
电焊机
12
6
乙炔焊
套
7
打磨机
8
全站仪
9
水准仪
10
220KW发电机
11
吸泥设备
80m3/h输送泵
13
8m3砼运输车
14
Φ300mm砼导管
m
40
15
8m3集料斗
个
3、劳力资源使用计划表
劳动力计划投入3个作业班组，其中，硃山湖大桥投入1个作业班组，通顺河大桥投入2个作业班组。
劳力资源使用计划表如下表：
序号
名称
人数
姓名
常务副经理
刘京都
总工
黄龙
生产副经理
刘诗虎
陈博
桥梁工程师
王新平
现场技术员
袁康、王多
工长
测量工程师
黄荣
安全员
胡志刚
试验工程师
肖波
质检员
张传林
氧焊、电焊工
吊车司机
混凝土工
普工
合计
43
4、主要材料使用
主要材料使用计划见下表
工程部位
材料名称
硃山湖大桥
C20水下砼
m3
3300
拉森Ⅲ号钢板桩
12米
4800
H400*300型钢
320
Φ300*10mm钢管
通顺河大桥
5600
15米
18米
2100
工50
1080
八、钢板桩围堰施工方法
1、钢板桩围堰施工工艺流程
施工准备
测量放样
安装导梁
钢板桩插打
钢管桩合拢
吸泥
浇注封底混凝土
抽水、止水
承台施工
围囹及内支撑安装
、
钢板桩围堰施工工艺流程图
2.钢板桩施打前准备工作
（1）钢板桩的运输及存放
检查并处理好的钢板桩，在堆放、起吊和运输中，要尽量避免碰撞，防止弯曲变形，起吊时采用多点（一般为3点）起吊，人工进行配合，平稳地放置在挂车上运输到施工现场。
（2）钢板桩检查
将钢板桩运到工地后，钢板桩在拼组前必须对其进行检查、丈量、分类、编号，同时对钢板桩进行锁口通过试验，即对两侧锁口用一块同型号长2～3m的短桩作通过试验，以2～3人拉动通过为宜，或采用卷扬机拖拉。
锁口通不过或桩身有弯曲、扭曲、死弯等缺陷，采用冷弯，热敲（温度不超过800～1000℃），焊补、铆补、割除、接长等方法加以整修。
同时接头强度与其它断面相等，接长焊接时，用坚固夹具夹平，以免变形，在焊接时，先对焊，再焊接加固板，对新桩或接长桩、在桩端制作吊桩孔。
（3）其它准备工作
a.钻孔平台的拆除及作业平台的布置
当一个承台范围内的所有桩基施工完毕后，即对钻孔平台进行拆除。
平台拆除按从上至下的顺序进行，直至拔除平台钢管桩。
随后对水中桩基护筒进行割除，其顶标高应结合封底砼施工平台标高确定。
参考50t履带吊的作业半径，履带吊可直接在支栈桥上进行钢板桩施打。
钢板桩施打作业平面示意图如下：
b．材料准备
在钢板桩围堰施工前，迅速按照材料计划采购材料，进场。
c.设备准备
插打钢板桩之前须检查振动锤。
振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门的检查，确保线路畅通，功能正常。
且功率达到40KW以上，而夹板牙齿磨损不宜太多。
3.钢板桩施打
（1）设备选型
参考本工程栈桥施工方案，钢板桩施打拟采用DZ90振动锤，可以满足施工要求。
围堰施工采用50t履带吊作为主要起重设备，其相关性能参数如下：
QUY-50履带吊主要技术参数
项目
单位
数值
最大额定起重量
基本型主臂
t
50
固定副臂
最大起重力矩
kn.m
1815
主臂长度
13～52
主臂变幅角度
°
-3～80
固定副臂长度
9.15～15.25
起升机构最大单绳速度（空载、第五层）
m/min
主臂变幅机构最大单绳速度（第一层）
52
最大回转速度
r/min
1.5
最高行驶速度
km/h
1.3
爬坡度
%
平均接地比压
MPa
0.069
发动机功率
kW
115
整机质量（主吊钩，13米臂）
48.5
运输状态单件最大质量
31
运输状态单件最大尺寸（长×
宽×
高）
11.5×
3.47×
3.
DZ-90型振动锤主要技术参数
项目
参数
电机功率
KW
静偏心力矩
N.m
724
激振力
KN
570
转速
R/min
0-1000
空载振幅
mm
0-7.45
允许拔桩力
392
整机重量（单夹具）
吨
7.5
（2）测量定位
施打钢板桩前应先制作导梁，并施打围堰定位桩。
导梁及定位桩的构造详见下图：
为保证围堰尺寸准确，应加强对围堰的测量监控：
拉森桩垂直度用两台全站仪垂直控制，若出现偏差，通过吊机调正吊点方位随时修正。
发现垂直度超标，必须拔出重新开打。
拉森桩打入后，保证桩顶上口平直，达到设计标高。
（3）钢板桩的施打
拉森桩采用单点起吊，吊点由钢丝绳长度确定，起吊垂直后进行喂桩。
桩底轻轻落地，桩顶倒向振动锤咬口处，振动锤开口咬合，液压夹紧，起吊提升，吊至打桩位置的导向围囹处。
施工人员护桩，插桩，桩翼板相互贴紧，然后开锤起打，控制调整垂直度向下送桩。
桩送到设计标高后，振动锤咬口松开，复位，再移动锁口卡板，继续重复下一根桩的施工。
钢板桩插打注意事项：
①在钢板桩锁中内涂黄油混合物，安置好吊点，根据起吊高度设置钢板桩的吊点，如吊车高度不够，可用钢丝绳在钢板桩的1/3以上处捆绑，捆绑处应有夹板，并垫有木块、胶皮，以防滑移和受力后吊点处销口变形。
②在钢板桩上系揽风绳两根，起吊钢板桩后钢板桩接近垂直状态时，利用揽风绳控制正反方向。
③每一片钢板桩先利用自重下插，当自重不能下插时，才进行加压。
（3）合拢
为保证钢板桩顺利合拢，要求桩身垂直，平面位置定位准确。
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8～15片钢板桩时，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉，使之合拢。
合拢后，再逐根打到设计深度，在用倒链或滑车组对拉时不要过猛，以防止合拢段缝隙过大。
在整个钢板桩插打过程中必须保证合拢密实，以防漏水。
本钢板桩围堰平面为矩形，所以在围堰的纵向和横向会出现转角的情况。
施工转角处，使用定型角桩。
为了便于合拢，合拢处的相邻两片桩为一高一低，打完每一片钢板桩都要沿导向架的法线和切线方向垂直，合拢应选择在角桩附近（一般离角桩5片），如果距离有差距，可调整合拢边相邻一边离导向架的距离，为了防止合拢处两片桩不在一个平面内，一定要调整好角桩方向，让其一面锁口与对面的钢板桩锁口应尽量保持平行。
4.吸泥、清基
⑴钢板桩围堰内吸泥
①钢板桩围堰内抽泥主要设备
钢板桩围堰内采用射水吸泥，
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