墩钢围堰专项施工方案.ppt

新建贵阳至广州铁路13标段 北江特大桥南沙涌段131#、132#墩钢围堰工程 施工方案,目录,一、 工程简介 二、自然地理特征 三、主要工程数量 四、施工方案设计（131#围堰、132#围堰、堤身稳定施工） 五、施工组织机构 六、施工设备 七、人力资源 八、施工进度计划 九、安全技术措施（围堰设计、堤身防护设计、堤身监测、基坑监测、安全应急预案）,工程简介,北江特大桥为贵广铁路线路上的一座特大桥，北江大桥西引桥工程跨越南沙涌河道，该处(130#133#)为（78.25m+128m+78.25m）连续梁。,131#墩承台中心里程为DK782+975.665,位于南沙涌河道中。承台结构形式为两级承台，底承台尺寸：29.7m16.9m5m，加台尺寸：21.2m7.6m2.5m。承台顶高程为1.21m；承台底高程为-6.29m。,132#墩承台中心里程为DK783+103.665,位于南沙涌河岸边。承台结构形式为两级承台，底承台尺寸：29.7m16.9m5m，加台尺寸：21.2m7.6m2.5m。承台顶高程为5.89m；承台底高程为-1.110m。,平面布置图及纵断面图,1、南沙涌连续梁桥平面布置图,2、南沙涌连续梁桥纵断面图,自然地理特征,1、气象条件 北江特大桥西引桥跨越南沙涌河段,处亚热带季风地区，具有高温、雨量充沛、温度和蒸发量较大且年度温差较小的特点。雨季集中在410 月，以78 月雨量最多。每年1月至3月雨量相对较少，尤其12月雨量最少。,2、水文资料 南沙涌河为VII级航道，平时只有极少的小船来往。其百年一遇设计流量Q1%=2169m3/s，百年一遇设计水位H1%=9.97m，百年一遇设计流速V1%=1.07m/s。 通过对2008年、2009年南沙涌水文资料的调查发现，南沙涌水位每年高于5m的时间少于20天。 河流与线路的法线交角为25。，通航水位为8.17 m，通航净宽为66 m，下宽83 m，通航净高5.0 m，侧高4.0 m。,自然地理特征,3、地质情况 131#地质情况自上而下依次为:(3)1粉质黏土(水中淤泥)-0.67 -5.32m，（3）9-3粗砂-5.32-12.12m, (3)2-1淤泥质黏土-12.21-15.52m, (3)3-2粉质黏土-15.52-20.97m,（3）11细圆砾土-20.97-29.12m,（7）2-2 强风化泥质砂岩（砂岩）-29.12-31.82m,（7）2-3 弱风化泥质砂岩（砂岩）-31.82-37.12m。,132#地质情况自上而下依次为: (3)3-2粉质黏土6.61 2.536m，(3)6-2粉砂2.536-5.964m, (3)9-2粗砂-5.964-10.064m, (3)2-2淤泥质粉质黏土-10.064-12.464m, (3)3-1粉质黏土-12.464-18.564m, (3)2-2 淤泥质粉质黏土-18.564-20.564m, (3)11-1细圆砾土-20.564-28.065m。(7)2-2 强风化泥质砂岩（砂岩）-28.065-41.867m。,主要工程数量,131#墩围堰采用AU23型长24m的钢板桩，围堰平面尺寸为33.2m20.1m，钢板桩使用量为3600m。,132#墩围堰采用AU23型长15m的钢板桩，围堰平面尺寸为33.2m20.1m，钢板桩使用量为2160m。,施工方案设计,131#围堰：,工序上，先施工钻孔桩作业平台，在平台上施打钢板桩围堰及通道平台，待桩基完成后，以通道平台为基础，拆除钻孔桩作业平台，基坑进行开挖和支护。,施工方案设计,131#围堰：,施工设备上， QVY70履带吊配90kw型振动锤进行钢板桩插打作业，高压水枪配合吸泥泵和挖泥船进行基坑开挖作业，通道平台上40t龙门吊配合安装围囹和支撑。桩基施工完毕后，拆除钻孔桩作业平台，采用高压水枪配合吸泥泵和挖泥船进行基坑开挖作业，同时利用40t龙门吊上通道平台安装围囹和支撑。,施工方案设计,131#围堰：,封底砼采用干封工艺，封底砼厚度0.5m；钢板桩出现局部漏水，棉絮、麻绒等填充封堵。 钢板桩围堰使用及拆除：承台、墩身施工期间，当存在支撑位置与结构物相冲突时，围堰用临时支撑（等刚度、强度）代替原支撑，确保开挖与回填拆除工序步骤上相逆；待墩身施工完毕后，保持基坑内外整体受力平衡，再拆除最后围囹支撑及钢板桩拔除。,施工方案设计,131#围堰施工流程图：,施工方案设计,131#围堰开挖及支护系统施工：,利用水泵抽水至+3.3m，40t龙门吊安装第一层围囹和内支撑（安装标高+4.3m），桩头凿至+3.5m。,施工方案设计,131#围堰开挖及支护系统施工：,利用水泵抽水至+1.3m，40t龙门吊安装第二层围囹和支撑（安装标高+2.3m），桩头凿至+1.5m 。,施工方案设计,131#围堰开挖及支护系统施工：,安排施工人员利用高压水枪和吸泥泵，将基坑开挖至-1.6m，40t龙门吊安装第三层围囹和支撑（安装标高-0.6m），桩头凿至-1.4m 。,施工方案设计,131#围堰开挖及支护系统施工：,安排施工人员利用高压水枪和吸泥泵，将基坑开挖至-4.3m，40t龙门吊安装第四层围囹和支撑（安装标高-3.3m），桩头凿至-4.1m 。,施工方案设计,131#围堰开挖及支护系统施工：,开挖至承台底50cm处后、进行清底后快速浇筑封底砼。基坑四周设置排水沟、并在基坑四个角设置集水井，用四台水泵将集水井中的积水抽出。,施工方案设计,131#围堰使用及围堰拆除施工：,施工第一层底承台（承台厚度2.5m），待强后拆除模板,向承台基坑内填砂。,施工方案设计,131#围堰使用及围堰拆除施工：,利用40t龙门吊拆除第四道支撑，施工第二层底承台（承台厚度2.5m），待强后拆除模板,向承台基坑内填砂。,施工方案设计,131#围堰使用及围堰拆除施工：,利用40t龙门吊拆除第三道支撑，施工加台（承台厚度2.5m），待强后拆除模板,向承台基坑内填砂。,施工方案设计,131#围堰使用及围堰拆除施工：,向承台基坑内填砂至原地面标高，拆除第二道支撑及第一层道支撑的钢管横向支撑和八字撑，角撑不拆（拆除前横向支撑位置先安装临时斜撑，斜撑至承台上，以替代拆除掉的支撑），墩身施工。,施工方案设计,131#围堰使用及围堰拆除施工：,墩身施工完毕，向围堰内灌水，水位升至+1.8m，利用40t龙门吊拆除第二道支撑。,向围堰内灌水，水位升至+3.8m，利用40t龙门吊拆除第一道支撑。,向围堰内灌水，水位升至基坑外水位高度，保证基坑内外水压力相等，利用40t龙门吊吊振动锤拔钢板桩。,施工方案设计,132#围堰：,132#墩深基坑位于南沙涌堤身上，因其位置的特殊性，有三个因素必须考虑：一是钻孔桩施工过程中，有可能会扰动堤身土体；二是深基坑靠河道一侧土压力小于靠堤侧的土压力，基坑存在整体向河道中滑移的可能性；三是基坑开挖后，会影响堤身的稳定性。,为消除不利因素，提出以下施工方案：先打钢板桩围堰，再进行桩基施工，尽量减小对堤身土体的扰动；于堤身坡脚1m远处打设钢板桩连续墙，以保持在基坑开挖过程中堤身的稳定；钢板桩连续墙与深基坑之间的区域，下挖2m，减小深基坑两侧土压力差提高深基坑的整体稳定性。,施工方案设计,132#围堰平面布置图：,施工方案设计,132#围堰纵断面图图：,施工方案设计,132#围堰施工流程图：,组织机构,施工设备,人力资源,施工进度计划,安全技术措施（围堰设计）,通过对2008年、2009年南沙涌水文资料的调查发现，南沙涌水位每年高于5m的时间少于20天，因此，将施工水位定于+4.5m，可保证承台、墩身的施工工期要求；此外，经过反复计算，在+4.5m的施工水位情况下，正好可以完全发挥AU23型钢板的性能，若施工水位再高，AU23型钢板桩围堰的施工工艺将不符合本工程要求。,施工水位确定：,安全技术措施（围堰设计）,131#墩围堰设计：,131#墩钢板桩围堰，板桩长24m，钢板桩顶高程为+5.0m，即高出最高水位0.5m，桩底标高为-19.0m高程，所穿越的土层分别为淤泥层、粗砂层、淤泥质黏土层、粉质黏土层。,各土层性质见地质柱状图,安全技术措施（围堰设计）,131#墩围堰设计：,土层参数取值表,安全技术措施（围堰设计）,131#墩围堰设计：,安全技术措施（围堰设计）,131#墩围堰设计：,安全技术措施（围堰设计）,131#墩围堰设计：,钢板桩牌号选用SY295，即屈服强度为295MPa。,钢板桩材料参数表,围檩及支撑材料表,安全技术措施（围堰设计）,131#墩围堰设计：,在钢板桩围堰支护设计中，按施工过程进行如下几个工况的计算： 工况一：已安装第一道围檩及支撑，围堰内抽水至+1.3m； 工况二：已安装两道围檩及支撑，围堰内开挖抽水至-1.6m； 工况三：已安装三道围檩及支撑，围堰内开挖抽水至-4.3m； 工况四：已安装四道围檩及支撑，围堰内开挖抽水至-6.8m。,安全技术措施（围堰设计）,131#墩围堰设计：,钢板桩计算采用广东省水利科学研究院深基坑计算软件进行计算（水土合算）。,各工况的计算结果汇总于下表。,安全技术措施（围堰设计）,131#墩围堰设计：,围檩及内支撑计算采用MIDAS-CIVIL软件进行计算。,各层围檩及内支撑的计算结果汇总于下表,采用的是承载能力极限状态法，荷载分项系数1.2，结构重要性系数1.0， A3钢抗弯设计值为215MPa。,安全技术措施（围堰设计）,132#墩围堰设计：,131#墩钢板桩围堰，板桩长15m，钢板桩顶高程为+7.1m，高出地面0.5m，桩底标高为-7.91m高程，所穿越的土层分别为粉质粘土层、粉砂层、粗砂层。,安全技术措施（围堰设计）,132#墩围堰设计：,安全技术措施（围堰设计）,132#墩围堰设计：,安全技术措施（围堰设计）,132#墩围堰设计：,钢板桩牌号选用SY295，即屈服强度为295MPa。,钢板桩材料参数表,围檩及支撑材料表,安全技术措施（围堰设计）,132#墩围堰设计：,计算工况（考虑65t履带吊在基坑边上作业） 在钢板桩围堰支护设计中，按施工过程进行如下几个工况的计算： 工况一：已安装第一道围囹及支撑（标高为+6.6m），基坑开挖至+3.6m标高处； 工况二：已安装第一道和第二道围囹及支撑（标高为+4.6m），基坑开挖至+0.89m标高处； 工况三：已安装第一道、第二道和第三道围囹及支撑（标高为+1.89m），基坑开挖至-1.61m标高处； 工况四：施工完第一层底承台，基坑内回填砂至+1.39m，拆除第三道围囹及支撑，保留第一道和第二都围囹及支撑； 工况五：施工完第二层底承台，基坑内回填砂至+3.89m，拆除第一道和第二道围囹及支撑。,安全技术措施（围堰设计）,132#墩围堰设计：,钢板桩计算采用理正深基坑软件进行计算 （水土合算）。,各工况的计算结果汇总于下表。,安全技术措施（围堰设计）,132#墩围堰设计：,围檩及内支撑计算采用MIDAS-CIVIL软件进行计算。,采用的是承载能力极限状态法，荷载分项系数1.2，结构重要性系数1.0， A3钢抗弯设计值为215MPa。,围檩及内支撑铰接约束布置图,安全技术措施（围堰设计）,132#墩围堰设计：,模型边界条件设置图,安全技术措施（围堰设计）,132#墩围堰设计：,第一道围檩及支撑组合应力图,安全技术措施（围堰设计）,132#墩围堰设计：,第三道围檩及支撑组合应力图,安全技术措施（堤身稳定）,堤身防护设计：,为保持堤身的整体稳定，于堤身坡脚1m远处打设钢板桩挡墙，采用AU23型钢板桩，单根桩长5m；挡墙上设双拼10#槽钢做围囹，间隔6m用25钢筋斜拉至堤身上，用钢管固定。,安全技术措施（堤身稳定）,堤身防护设计：,地质条件：,安全技术措施（堤身稳定）,堤身防护设计：,钢板桩及堤身稳定采用理正深基坑软件计算，计算模型如下图所示：,安全技术措施（堤身稳定）,堤身防护设计：,计算工况及结果：,安全技术措施（堤身稳定）,堤身防护设计：,整体稳定验算：,计算方法：瑞典条分法 应力状态：总应力法 条分法中的土条宽度: 0.40m 滑裂面数据 整体稳定安全系数 Ks = 2.594 圆弧半径(m) R = 17.730 圆心坐标X(m) X = 3.079 圆心坐标Y(m) Y = 13.526,安全技术措施（堤身稳定）,堤身防护设计：,抗倾覆安全系数: Mp被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩, 对于内支撑支点力由内支撑抗压力 决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。 Ma主动土压力对桩底的倾覆弯矩。 注意：锚固力计算依据锚杆实际锚固长度计算。 Ks = 9.445 = 1.200, 满足规范要求。,安全技术措施（堤身稳定）,堤身防护设计：,抗隆起验算 ：,Prandtl(普朗德尔)公式(Ks = 1.11.2)，注：安全系数取自建筑基坑工程技术规范YB 9258-97(冶金部):,Ks = 7.912 = 1.1, 满足规范要求。,安全技术措施（堤身稳定）,堤身防护设计：,嵌固深度计算过程： 按建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99悬臂式支护结构计算嵌固深度hd值，规范公式如下 hpEpj - 0haEai=0 = 1.200 ， 0 = 1.000 hp = 0.000m，Epj = -0.000 kPa ha = 0.000m，Eai = 0.000 kPa 得到hd = 0.000m，hd采用值为：4.000m 当前嵌固深度为：0.000m。 依据建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-99, 悬臂式及单点支护结构嵌固深度设计值小于0.3h时，宜取hd = 0.3h。 嵌固深度取为：1.980m。,安全技术措施,由于连续梁桥墩基础处于南沙涌堤脚，需要开挖深基础。桥台位置布置132#墩，基础为2.5m的钻孔灌注桩、矩形承台尺寸为16.929.7m，基坑施工过程改变了地面原有的状态，对于结构物的地基施加了一定的外力，这就必然会引起地基及其周围地层的变形。而结构物本身及其基础，也由于地基的变化及其外部荷载与内部应力的作用而产生变形。所以在施工期间必须严密监视结构物的动态，及时、准确地对堤的结构物进行沉降、变形观测，确保其安全运行。,堤身监测：,安全技术措施,1、监测目的 根据现场监测所得数据与预警值进行比较，如果超过某个限值则立即采取措施，防止支护结构、周边路基、堤土体发生变形破坏。根据监测提供的数据指导现场施工，优化施工组织。,2、监测方案,（1）主要监测设备 监控设备表,堤身监测：,安全技术措施,（2）工作测点布置 堤顶、坡角，各布置34个测点。编号为S-1S-7，具体布置见测点平面布置图在离坡角距离0.5m埋设观测点，间距约为20m。坡顶每间距20m布置一个测点。,堤身监测：,安全技术措施,（3）监测频率 在测点布置完毕后，取得第1次原始观测数据。在桩基施工期间，每35天观测一次。基坑开挖时每天观测一次。基础及下部结构全部施工完毕后，再连续观测3天，对土体稳定性进行观测。,（4）观测精度 沉降观测采用四等水准测量，精度为1.0mm，读数取位至1mm；位移观测极坐标法，测距误差3mm；方向观测水平角误差为2.5。,堤身监测：,安全技术措施,3、数据记录及处理,每次观测后记录数据，汇总成下表,堤身监测：,安全技术措施,如果观测数据超过预警值时，监测人员应立即向项目总工汇报，项目技术负责人。项目技术负责人要组织相关人员对观测结果进行讨论和分析，分析变形是否过大或是否趋于稳定，及时发现问题并确定是否需采取必要的补救措施。组织技术人员一起进行原因分析，商讨和提出解决措施，从而确保基坑边坡的安全和桥台、路基土体的稳定。,堤身监测：,安全技术措施,4、监测过程要求 （1）每次观测采用相同的观测方法和观测线路； （2）观测期间使用同一仪器，同一人操作，尽量不要更换。,5、堤身监测预警值 监测报警值以监测项目的累积变化量和变化速率值两个值控制。,堤身监测：,安全技术措施,根据建筑基坑工程技术规范（YB9258-97）有关内容，本基坑保护等级为二级；二级保护标准为地表最大沉降量0.1%H、（或按设计要求），要求非常严格。基坑采用信息化施工，在每一开挖段的施工过程中，对围护结构体系及周边环境的安全进行监测。根据设计和相关规程的要求，本工程基坑施工监测设置内容：桩体测斜；桩顶位移；桩顶沉降,监测点的布置： 各监测项目的测点布设位置及密度应与基坑各分项施工顺序、被保护对象的位置及特性相配套。同时为综合掌握基坑的变形状况，系统了解变形随时间的变化规律，应注意每一开挖段的施工监测。从本工程的实际出发，根据基坑特点合理布置测点、以满足工程施工需要。同时，应注重监测断面的布置，主要了解产生变形的范围、幅度、方向，为围护结构体系和周边环境安全提供全面、准确、及时的监测信息。,基坑监测：,安全技术措施,1、桩体测斜 体测斜孔，确保每一开挖段（约1m）有1组测斜孔。由于测斜所反映的墙体位移是相对于墙顶不动点的相对位移，故须测出墙顶的绝对位移，两者相比较才能得出墙体纵深方向各点的绝对位移，才能真实的反映施工期间地墙的变形情况；另外，通过多点测试墙顶的水平位移，基本上能勾画出整个基坑施工中引起的位移场分布。 墙体测斜埋设方法如下：在钢板桩内布设PVC测斜管，管深与钢板桩深度一致。管外径为70mm，测斜管与桩体“Z”形钢筋绑扎牢；管内十字滑槽，有一对槽与基坑边线垂直；上、下端用盖子封好，接头部位用胶带密封；防止泥浆浸入，并做好测点保护。,基坑监测：,安全技术措施,2、桩顶位移、沉降 由于基坑开挖期间小面积大量土方卸载，钢板桩将产生 纵、横向的位移变形，对基坑的安全保护是必不可少的监测内容。在围护结构墙体测斜孔位置旁设桩顶沉降、位移监测点。墙顶位沉降、位移点通常采用围护墙（或顶圈梁）内埋设沉降标志的方式布设测点，埋设方法如图。,基坑监测：,安全技术措施,3、监测频率 根据建筑基坑工程技术规范（YB9258-97）有关内容二级基坑监测时间间隔表要求，监测工作自始至终要与施工的进度相结合，监测频率应与施工的工况相一致，应根据基坑施工的不同阶段，合理安排监测频率。,现场监测频率表,各监测项目的测试及测量频率，根据实际的开挖顺序和监测数据变化情况，调整各监测点的实际监测项目和监测频率满足工程要求。,基坑监测：,安全技术措施,目的： 为防止基坑由于土体失稳、挡土结构破坏、内支撑系统失效而发生重大坍塌事故，为有效的防止出现坍塌事故以及出现坍塌事故后扩大，尽量减少员工的人身伤亡，最大限度减少经济损失，特制定本预案。,安全应急预案：,应急响应指挥小组 及职责： 组 长：程强 副组长：李刚 成 员：卢书明 张晓东 高燕 黄有堂 顾刚 邹光祖 李日成 彭远旭 谭铭 慈 李军 秦福 杨晓军 卢昌桥 杨汉强 张朴璞,具体分工如下： （1）组长为事故应急处理小组总指挥，负责应急预案的启动实施，小组人员分工必要时向上级单位请示启动上级部门应急预案等。 （2）副组长协助组长工作，在组长不在场的情况下行使组长职责，具体负责应急抢险抢救过程的组织和协调以及事后恢复生产。 （3）在事故处理过程中，