钢板桩围堰施工方案doc.docx

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钢板桩围堰施工方案doc

府河特大桥173、174主墩承台基坑支护方案

一、工程概况

府河特大桥173、174号主墩的承台都深埋入原泥面以下，两个承台分别位于府河主河道两侧。

其基坑开挖、承台、下部墩身施工均需要采取钢板桩围堰支护。

173、174主墩承台断面图如下：

二、府河水位情况

府河为长江的支流，在武汉市阳逻与长江相通。

本工程施工地点距府河入江口较近，其汛期水位主要受长江水位影响。

根据长江武汉段近几年水情分析，府河两侧河滩预计于7月份受淹，目前两个主墩的钻孔桩施工平台预计于4月受淹。

长江武汉关2006年、2007年、2008年水位情况见下页图。

2008年1月～8月武汉关水位曲线图（+9.91m为黄海高程）

2007年5月～12月武汉关水位曲线图（+9.91m为黄海高程）

2006年8月～2007年4月武汉关水位曲线图（+9.91m为黄海高程）

三、围堰结构设计要素

1、围堰支护使用时间

（1）桩基施工阶段

桩基施工阶段：

由于主墩桩基自2010年3月初才从开始第一根试桩施工，根据试桩情况分析，两个主墩桩基预计于6月底至7月初才能全部完成。

根据水情分析，现有的河滩上的临时道路将在7月份受淹，即在主墩钻孔桩施工期间，现有的临时道路可以满足施工需求。

为了尽可能早完成钻孔桩施工，必须充分利用原有地面施工平台，安排足够数量的桩机同时施工。

为此，在桩基施工期间，需要钢板桩围堰挡水。

桩基施工阶段，宜打设三面挡水围堰，以便于临时道路与施工平台连接。

其平面布置示意图如下：

（2）承台施工阶段

进入承台施工阶段后，河滩上的临时道路将受淹，无法利用现有河滩上的临时道路。

为此，必须在桩基施工中后期，架设好从南侧堤顶通往北岸边墩（即175号墩）钢栈桥。

以后的承台、墩身、挂篮现浇均使用钢栈桥通道。

桩基施工完成，立即施打第四面围堰，并与先期施打的三面围堰连接，形成封闭的围堰。

封闭围堰形成后，边开挖基坑内土方，边进行围堰内支撑结构施工，浇注完成水下封底砼后，抽干围堰内水，形成干施工条件，施工承台。

（3）主墩及0号块支撑系统施工阶段

承台施工完成后，边施工主墩边施工0号块支架系统。

0号块支撑系统全部布置于承台上，前期支撑施工至钢围堰顶部。

当主墩施工超过围堰顶高程后，即可边回填土或注水拆除全部围堰内支撑。

并根据现场施工情况，拔除钢板桩。

2、围堰顶标高确定

（1）钢板桩单根长

钢板桩单根最长为18m，现场采用1根18m与1根9m（18m钢板截为两段）对接，焊接成27m钢板桩，即最终打入单根钢板桩桩长为27m。

由于此部位钢板桩均为陆地上的机械施打，受施工机械性能及钢板桩自身刚度两方面因素影响，单根桩长27m已接近于最大的长度。

（2）钢板桩入土深度

钢板桩最终入土深度与上部悬臂长度之比约为1:

1，即浇注完水下封底砼后，其外露长度约为13.5m。

（3）施工水位确定

受钢板桩单根长及入土深度要求两方面因素制约，钢板桩围堰顶高程无法考虑过高，经综合分析与比较，确定围堰顶高程+21.5m。

即钢板桩围堰顶无法超过设计高水位，若府河出现短期的超高水位，则钢板桩围堰将会受淹而停工。

（4）钢板桩入土深度不足采取的措施

由于钢板桩最终入土深度难以达到常规要求，施工时将采取分层开挖、分层加固的措施。

详见本方案围堰基坑土方开挖及支撑加固的相关内容。

（5）高水位漫顶采取的措施

当府河水位高涨，即将要越过钢围堰顶时，立即向围堰内注满水，确保河水越顶不会对围堰内的结构物产生冲击。

当水位下降低于围堰后，排干围堰内积水，则可继续施工承台或墩身。

注：

由于受各方面条件限制，允许河水漫顶也是不得已而为之。

考虑到特高水位历时较短，影响施工时间有限；另外，采取适当处理措施，也可确保围堰安全。

3、钢板桩选型

由于本围堰开挖深度大，围堰受力大，优先考虑使用拉森6型或PU28型两种重型钢板桩。

通过市场调查，比较两种重型钢板桩的力学性能，最终确定选用拉森VI型钢板桩。

其详细参数如下：

拉森VI型钢板桩单根桩技术参数

规格

有效宽度（mm）

高度（mm）

腹板厚（mm）

截面积（cm2）

拉森VI

600

210

18

135.3

单米重（kg）

惯性矩（cm4）

截面模数（cm3）

106

8630

539

4、地质条件

（1）173、174号墩地质剖面图

（2）地层性状

（2）1-2黏土、粉质黏土：

褐灰色、灰黄色，软塑，层厚0.5～18.5m、层面标高-2.69～27.12m，Ⅱ级，推荐承载力基本值σO=90kPa；

（2）1-3黏土、粉质黏土：

褐灰色、灰黄色，可塑，该层广泛分布，局部缺失，层厚0.8～23.6m、层面标高-5.33～29.87m，Ⅱ级，推荐承载力基本值σO=180kPa；

（3）3-4细砂：

黄褐色，饱和，中密，局部夹薄层粉土、粉质黏土，层厚0~7m，层面标高-18.49～6.48m，Ⅱ级，推荐承载力基本值σO=150kPa；

（3）6粗砂：

灰黄色，饱和，中密，含圆砾，局部夹薄层粉土，层厚2.0~10.6m，层面标高-7.43~2.12m，Ⅱ级，推荐承载力基本值σO=250kPa；

（3）土层主要物理力学指标

四、钢板桩围堰结构

采用拉森VI型钢板桩形成围堰，单根钢板桩长27m，围堰顶标高+21.5m。

钢板桩打完后，从上至下用H型钢设四道围囹，采用直径600~1000m钢管桩支撑。

围堰平面布置及断面结构如下：

五、钢板桩围堰施工

1、施工流程

2、施工准备

（1）编制详细的施工方案与技术交底，组织全体施工人员学习，做到每个参与施工者明确自己的工作内容与职责。

（2）落实好物资、材料、机械设备，组织各类资源进场。

（3）测量测放定位桩桩位，在沉桩点做好明显标志。

（4）钢板桩焊接接长，锁扣检查通畅、灌注沥青保满。

（5）施工现场桩机全部退出施工平台，平整施工平台。

（6）已灌注砼的桩基孔口做好覆盖防护。

3、钢板桩接长

（1）在南、北两岸靠近主墩附近，平整30m×40m范围场地，经回填石渣硬化后，做为钢板桩接长加工场。

加工场平面示意图如下：

（2）钢板桩接长台座

采用钢板桩平铺于地面，形成钢板桩加工台座。

其示意图如下：

采用气割将18m长钢板桩对裁成两根9m长桩，吊车将18m长钢板桩与9m长钢板吊放到位后，人工协助对准接头部位。

电焊连接接头。

要求腹板、两侧边板及锁扣均必须满焊。

然后在两边板及腹板处，加焊三块10mm加强连接钢板。

要求两边板加强钢板与腹板连接钢板不得位于钢板桩同一侧。

钢板桩对接完成后，采用锁口检查件，通长检查钢板桩锁口情况，确保锁口通畅，沉桩时不出现卡扣现象。

最后，向锁扣内灌沥青或黄油锯未夹砂混合物，其作用一是避免沉桩时锁扣内挤入泥砂影响沉桩，二是加强两根桩锁扣之间的合缝，防止接缝处过量的渗水。

以上各工序完成后，吊起钢板桩于成品堆放区待沉桩。

4、打设定位系统

（1）定位系统结构

四面钢板桩围堰，对钢板桩沉桩定位要求较高，否则易出现最后封口桩无法对准锁口，造成围堰封闭困难。

因此，沉钢板桩前必须布置好定位系统。

沉桩定位系统由800mm钢管桩立柱、纵横连杆及定位型钢组成。

其具体结构如下：

（2）定位系统施工

测量人员现场测放定位钢管桩的平面位置，钢管桩采用50吨履带吊吊起，靠其自重沉入泥中。

80t履带吊配90KW振动锤夹桩起吊后，在定位处打桩。

打桩过程中，严格控制定位桩的平面位置及顶标高。

平面位置定位偏差不大于3cm，顶标高偏差不大于20cm。

定位桩全部打设完成后，铺设施工人员操作平台。

测量人员测放定位桩+20、+16m高程线。

采用钢抱箍夹桩，利用抱箍的支腿，形成定位导梁的搁置点。

钢抱箍结构简图如下：

钢抱箍安装完成后，再次校核其平面位置，并适当调整角度，确保支腿不超出导梁的前沿。

在支腿上测放导梁安装线，安装槽28型钢导梁。

上、下两层导梁前沿即为钢板桩内侧定位线。

校核导梁位置，无误后，将导梁点焊于支腿上固定。

5、打钢板桩

（1）立桩孔的设置

钢板桩必须竖立起来，才方便振动锤夹持。

由于在陆地上打桩，较长的钢板桩都不便于竖立，为此在打桩现场附近布置立桩孔。

立桩孔采用直径800mm的钢管桩（桩长10m）打入地下，顶面较地面高约50cm。

然后采用旋挖钻机，在桩内钻孔至26m深（从地面起算），形成立桩孔。

50吨履带吊，起吊钢板桩，竖立插入立桩孔内。

此时钢板桩顶高出地面约1m，方便人员控制振动锤夹桩。

（2）打桩

采用80t履带吊，起吊振动锤夹桩。

确保锤夹夹好稳固后，起吊钢板桩。

根据导梁上测放的位置，钢板桩在人工的配合下，沿着导梁并对准定位线后，自由下沉。

自重下沉稳定后，开动振动锤沉桩，直到第一根钢板桩沉放到位。

第二根钢板桩起吊后，其底口对准已经施打的钢板桩，施工人员协助吊车，使两根板桩锁口对接，然后自重下沉及振动沉桩到位。

以后每根板桩都遵循此施工顺序，直至全部板桩打设完成。

（3）钢板桩施工注意事项

由于钢板桩围堰要求四面形成封闭区，其对钢板桩定位、施打等质量要求非常高。

施打钢板桩时应注意以下几点：

——第一根定位必须准确无误，并确保垂直下沉到位。

——宜采取多根桩插入稳定后形成屏风式板墙，然后先将两侧桩下沉到位，再采取跳打的方式将中间部位的桩沉放到位。

——若钢板桩打入有一定的长度，出现钢板桩向一侧倾斜，则应加工异形桩（梯形桩）及时予以纠正。

——边角处施工时，应准确定好转角接头的第一根桩的桩位，消除钢板桩累积偏差，然后根据转角处实际尺寸，调整加工转角连接件的尺寸，打入转角件，钭两边钢板桩连接起来。

——封闭围堰最后收口处设在第四面钢板桩围堰的中间部位。

临近收口处，要量测钢板桩整体偏位情况，及时加工异形桩予以调整，确保最后一根收口桩能顺利打入。

6、挖泥与围囹施工

（1）钢板桩围堰外四周挖泥、卸载

由于承台基坑太深，基坑内挖泥后，钢板桩围堰承受较大的土压力。

为了减小外侧土压力，钢板桩施工完成后，及时进行外围挖泥施工。

采用长臂挖掘机，尽可能挖低钢板桩围堰四周的地面，预计可将其四周地面降至+12~+13m。

挖泥时放缓边坡，防止开挖面塌方挤土对围堰形成压力。

围堰四周挖泥宜控制在同一高程。

（2）第一层、二层围囹施工

桩基施工结束后，第四面钢板桩打完形成封闭围堰，拆除定位系统，及时进行第一层、第二层围囹及支撑系统施工。

第一层、第二层围囹与支撑系统位于原地面以上及平齐原地面，其施工前，基坑土方无需开挖。

量测钢板桩围堰平面尺寸，根据测量结果，确定钢围囹长度，并将钢围囹按尺寸加工好待用。

钢板桩每层围囹底部焊接钢牛腿，形成钢围囹搁置点，然后用吊车吊起钢围囹对位并搁放于牛腿上，电焊点焊固定钢围囹。

钢围囹安装完成后，再安装钢管支撑，要求钢管支撑与钢围囹满焊连接，局部可加垫钢板，使钢管支撑与钢围囹紧密连接，确保钢管支撑均匀受力。

（3）围堰内挖泥与其他各层围囹支撑施工

A、挖泥

采用射水空气吸泥机开挖承台基坑。

射水空气吸泥下沉的工作原理：

由空压机输送足够风量（风压0．4一o．6MPa）进入吸泥器的风包内，向吸泥管内喷射，形成圆锥形高速气流，向排泥管出口排放，从而带走吸泥管和排泥管中的泥水和空气，而在吸泥下部造成负压产生吸力，将被射水器冲碎的泥、砂连同水吸入吸泥管，随高压气流排出排泥管外，达到开挖承台基坑土方的目的。

射水空气吸泥机由吸泥器、吸泥管、排泥管、高压风管和射水器的高压水管、喷嘴及其联接件组成。

动力是l2立方空压机和9级水泵。

吸泥器由8毫米钢板焊接成巾400X700（毫米）的圆柱风包，从风包中心通过管径为150毫米的吸泥管，而在风包中部的吸泥管管壁上钻有孔径为5毫米的小孔110个。

小孔与管壁的交角为45度，均匀布置在110毫米高度内的圆周上。

小孔的总面积为进气管净截面积的1.3倍。

排泥管与吸泥管的直径相同，用法兰盘联接成整根。

它的出口处装有弧形90度的弯头和联接软管的法兰，由软管伸出井外。

弯头处开有天窗便于清除卡石。

排泥管长度根据开挖高度定为15m。

压风管选用管径为38毫米的无缝钢管，一端通入风包内，另一端设有法兰，联接来自空压机的高压胶皮管。

射水器由喷嘴和高压水管组成，水由9级水泵供给。

喷嘴外形为圆锥体。

小头孔径为25毫米，大头孔径为50毫米。

锥面上钻订5毫米的小孔四个，起辅助射水作用。

高压水管管径为50毫米的无缝钢管。

一端串过吸泥器的风包，用法兰盘与喷嘴大头联接，高度与吸泥器进泥管口一致。

另一端用法兰盘与9级水泵来的高压胶皮管接通。

高压风管与水管的钢管部分，分别与排泥管平行对称设置，其长度三者基本一致。

设计二个射水器，均匀布置在吸泥器周围。

每个射水器分别设开关，便于分开控制使用。

吸泥之前，布置好大功率补水水泵。

向围堰内注水，注水高度略低于围堰第一层围囹顶。

采用25t吊车吊起吸泥管、盘，开动空压机与射流泵，保证气压在0.5MPa下，空压机要全负荷运转，以供最大风量（9—12m3／min）。

排泥管每分钟排泥水量可达2.5~3.5m3，最大对角线小于150毫米的石块均能吸出。

吸泥管口和喷嘴要离吸泥面l0~40厘米，吊车配合频繁移动，求得吸泥最佳效果。

B、挖泥控制标高与围囹、支撑施工

吸泥时通过控制吸盘的高度控制吸泥标高，并用测杆勤测基坑内泥面高程。

第三层围囹施工泥面控制标高+11.5m。

挖泥至此高程后，抽干围堰内积水，及时施工第三级围囹及支撑。

第四层围囹施工泥面控制标高+9.5m。

挖泥至此高程后，抽干围堰内积水，及时施工第四层围囹及支撑。

第五层围囹施工泥面控制标高+6.5m。

挖泥至此高程后，抽干围堰内积水，及时施工第五层围囹及支撑。

7、封底砼施工

（1）施工工艺流程

（2）水下吸泥

第五层围囹施工及验收完成后，采取相同的水下吸泥方法，开挖承台内土方直至封底砼底部，并超深0.5m（铺设封底砼底部50cm厚碎石层），即挖泥标高控制在0m。

特别注意：

在挖泥、封底砼浇注直至封底砼强度达到设计值之前整个全过程，都必须保证围堰内水头不得低于围堰第一层围囹底。

安排三班人员24小时现场值班，围堰漏水要及时开动补水水泵补水，维持围堰内水头高度。

（3）抛填碎石层

为了保证封底砼质量，防止水下浇注砼挤动底部泥、砂成堆，封底砼底部需抛填50cm厚碎石层。

碎石粒径5~12cm。

抛填用碎石通过钢栈桥运至钢平台附近，自卸至集料斗内，吊车起吊料斗，均匀抛填至基坑内。

抛填过程中，勤测基坑底高程，以便于控制抛填厚度。

（4）潜水员清理基坑

碎石层抛填完成后，潜水员进入基坑底部，清理平整碎石垫层。

对于173墩，由于封底砼底部已经进入透水砂层，故封底砼必须密实、防渗水。

故潜水员必须采用钢丝刷清刷钻孔桩砼表面，清除掉钻孔桩砼周边附着的泥土，确保封底砼与钻孔桩紧密粘接，避免封底砼在桩周形成渗水通道。

对于174墩，封底砼主要起底层支撑、压底防止软土隆起的作用，不考虑防渗水，因此可以不清理桩周边粘结的泥土。

（5）搭设浇注平台

（6）封底砼要求

混凝土配合比的合理设计，是封底成功的重要因素之一，除采用双掺技术提高混凝土的和易性、流动性及稳定性外，还对封底混凝土其它性能指标进行了规定。

在封底混凝土浇筑过程中，可根据具体情况，对混凝土配合比进行必要的调整，使得混凝土的各项指标均满足封底混凝土的质量要求。

a、混凝土强度不小于设计强度C25；

b、初始流动度不小于600mm，3小时后，混凝土流动度不小于500mm；

d、混凝土七天强度达到设计强度的90%以上。

（7）封底砼浇注

在各项准备工作就绪，并进行试运转后才能灌注混凝土、混凝土的灌注应遵守以下原则：

一次到位，由边到中，储料足够，保证埋深。

a、首灌混凝土浇注

封底施工遵循从四周向中间逐渐推进。

在开灌过程中，每隔30分钟对已经开罐完毕的导管进行补料，补料时间一般为5分钟，直至达到设计标高；

导管首封砼施工顺序：

1、2、3、4、11、12、13、14、5、8、7、10、6、9。

首封施工时，导管内放置圆柱式塑料（泡沫）隔水塞，5方大料斗与导管相接，关闭好封门。

两台汽车泵同时向料斗内集料，集料满后，打开封门，同时两台汽车泵满负荷工作，向料斗内补料，确保料斗内砼始终保持一定的备料。

料斗内储备的5方料及两台罐车共计16方料一次性连续灌注至首封导管内，首封即为完成。

吊车将空料斗吊至下一根导管安装固定好，同样的施工方法封一根导管。

在一根导管封口完成后进行其相邻导管封口时，先测量待封导管底口处的混凝土顶标高，根据实测重新调整导管底口的高度。

全部导管首封结束后，导管上全部换成小的料斗。

按照首封的顺序，依次向各导管内注料。

为保证封口混凝土的顺序进行，在每根导管封口完成后，按不大于40分钟控制同一导管两次灌入混凝土的间隔时间。

封底混凝土施工前，在每个导管及两个导管混凝土作用半径交点处均布设一个测点。

浇注混凝土时作好测深、导管原始长度、测量基准点标高等记录，同时每根导管封口结束后应及时测量其埋深与流动范围，并作好详细记录。

封底混凝土总厚度为3.8m，为保证导管有一定埋深，一般不随便提升导管，即使需要提管，每次提升的高度都严格控制在50cm之内。

浇注过程中注意控制每一浇筑点补料一次后标高及周围9m范围内的测点都要测一次，并记录灌注、测量时间。

根据现场测点的实测混凝土面高程，确定该点是否终浇，终浇前上提导管适当减小埋深，尽量排空导管内混凝土，使其表面平整。

混凝土浇注临结束时，全面测出混凝土面标高，重点检测导管作用半径相交处、钻孔桩周边，围堰内侧周边转角等部位，根据结果对标高偏低的测点附近导管增加浇注量，力求封底混凝土顶面平整，并保证封底厚度达要求，当所有测点均符合要求后，终止混凝土浇注，上拔导管，冲洗堆放。

（8）封底施工注意事项

A、保证混凝土的浇筑能力，确保拌和、输送设备的完好，保证混凝土的连续性；

B、保证导管底口有不少于40cm的埋深，确保首批混凝土灌注成功；

C、混凝土的顶面高程控制在0～+10cm，要求测量人员加大测量的频率及测点的数量，尽量真实的反映混凝土顶面高程的情况。

六、围堰施工各类资源使用计划

翟国锋

七、施工进度计划