湖北某市政公路斜拉桥主墩承台钢板桩围堰施工方案.doc

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目 录第1章编制依据及目的11.1编制依据11.2 编制目的1第2章主墩钢围堰方案比选12.1 方案一（双壁钢围堰）22.2 方案二（钢板钢围堰）32.3 双壁钢围堰和钢板桩围堰对比分析4第3章工程概况53.1 工程概述53.2 地质概况53.3 水文气候条件6第4章总体施工部署64.1 总体施工顺序64.2 主要供应材料74.3 劳动力与机械设备8第5章钢板桩施工95.1 钢板桩围堰的设计95.2 钢板桩围堰的施工95.3钢板桩围堰的拆除175.4钢板桩围堰施工中的防漏水措施17第6章质量、安全、工期保证措施176.1 质量保证措施176.2 安全保证措施186.3 工期保证措施20第7章文明施工保证措施217.1 文明施工目标217.2 文明施工措施21附图市内环线工程主墩承台钢板桩围堰施工图纸22i襄樊市内环线汉江三桥工程 主墩承台钢板桩围堰施工方案第1章 编制依据及目的1.1编制依据（1）市工程地质勘查报告；（2）桥总体施工组织设计方案；（3）索塔及基础设计施工图纸；（4）公路桥涵施工技术规范（jtj 041-2000）；（5）钢结构设计规范（gb50017-2003）；（6）公路施工手册-桥涵；（7）建筑施工手册第四版；（8）简明深基坑工程设计施工手册；（9）路桥施工计算手册；（10）建筑施工计算手册。1.2 编制目的本施工方案的编制，是为桥主墩（29#和30#墩）承台施工提供一个安全、良好的施工环境和操作空间，明确承台围堰施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范现场承台围堰施工。第2章 主墩钢围堰方案比选经过分析和讨论针对主墩29#和30#墩承台围堰的施工，拟采用双壁钢围堰和拉森钢板桩围堰两种方案。为方便施工主墩基础的施工，前期在主墩处搭设钢平台，钢平台布置见下图。图2-1 主墩钢平台布置图2.1 方案一（双壁钢围堰）（1）双壁钢围堰简介29#、30#承台若采用双壁钢围堰，围堰外形设计尺寸21.521.515m ，内净尺寸19.1m19.1m15m，围堰双壁结构壁间距为1.2m，竖向肋距为500mm，肋材采用l90568，强框架处采用l110708，水平环板间距为1.15m，节间环板采用12270mm板条，水平环板采用 12250mm板条，三层水平斜撑均为双拼l75758角钢，根据现场地质条件和钢围堰受力特点，钢围堰立面分成一个刃脚加强段（4.5m）、两个标准段（4.5m）、一个堰顶段（1.5m）。沿水平方向划分8块，每座双壁钢围堰共分32块。 每套钢围堰总重量约为305吨。（2）双壁钢围堰结构图图2-2 双壁钢围堰立面图图2-3 双壁钢围堰平面图2.2 方案二（钢板钢围堰）（1）钢板桩围堰简介29#、30#承台钢板桩外形尺寸21.621.620（18）m，钢板桩采用拉森型（ 标号为sksp-sx27型），29#钢板桩围堰布置3层围囹和内撑， 30#钢板桩围堰布置2层围囹和内撑。第一围囹采用h 588300h型钢，第二层围囹围采用2h588300 h型钢，内撑均采用53010钢管。第三层围囹围采用2h588300h型钢，内撑采用桁架式结构， 选材为53010钢管和2工45b工钢进行组合。每座承台钢板桩和内撑总重量为418吨。（2）钢板桩围堰结构图图2-4 29#钢板桩围堰立面图图2-5 29#钢板桩围堰立面图图2-6 第一、二层支撑平面图 图2-7 第三层支撑平面图2.3 双壁钢围堰和钢板桩围堰对比分析（1）工期对比分析经对比分析，钢板桩围堰比双壁钢围堰节约工期1个月。（2）施工难度对比分析双壁钢围堰下沉工程中遇到障碍物时必须安排潜水员下水进行清理，风险大，耗时长，操作难度大，对施工队伍技术要求高。钢板桩围堰施打过程中若遇到障碍物，可拔出后用h型钢进行引孔处理或采取坚硬地质静压植桩机（sc-100）引孔后在施打钢板桩。（3）对施工操作平台影响对比分析双壁钢围堰施工时必须进行吸泥下沉，势必导致周边河床的不均匀沉降，对正在使用的操作平台的管桩基础影响很大。而钢板桩围堰施工中对钢平台不会造成影响。综上所述，拉森钢板桩围堰比双壁钢围堰更具有优势。第3章 工程概况3.1 工程概述市内环线桥为（128.5+310+128.5）m双塔、双索面预应力钢筋混凝土半漂浮体系斜拉桥，主桥全长567m。索塔为直立塔柱，除上下塔柱连接段及根部为实心段外，其余截面为空心箱形结构，南塔高度122.5m，北塔高度120.3m；基础采用分离式承台加钻孔灌注桩，单个承台平面尺寸为19195m，下设16根直径2m长度75m的钻孔灌注桩，承台混凝土采用c35混凝土，封底混凝土采用c25水下混凝土，封底混凝土厚度通过计算确定，承台钢筋为hpb335钢筋。承台的具体参数详见表2-1。表3-1 水中承台参数信息表（原地面标高取于实测标高）主桥承台尺寸墩号承台原地面标高（m）承台开挖深度（m）地面与设计水位高差（m）承台数承台位置顶面标高（m）底面标高（m）承台截面尺寸长*宽*高（m）2957.09552.09519*19*557.2025.107-5.7982江中3058.98553.98519*19*559.1945.209-3.8062江中注：根据统计数据显示，襄樊汉江三桥最低通航水位为标高+62.4，最高通航水位标高+67.28。设计水位按+63.0计算。3.2 地质概况3.2.1 地形地貌本工程所在地区地势平坦，地形开阔，二元结构明显，由全新统地层构造而成，所处地貌单元属汉江级阶地地貌。3.2.2 工程地质条件主墩桥址区处河床面以下主要为粉砂和卵石。粉砂（q4al）：黄褐色，青灰色，饱和，松散稍密，主要矿物成份为石英、云母及少量的暗色矿物等，局部夹有少量的砾石，主要分布于靠近汉江一侧黏性土层以下，最大揭露厚度5.0m左右。卵石（q4al）：杂色，稍密密实，主要成份为石英岩、灰岩、燧石等，分选性一般，磨圆度较好，呈亚圆状，粒径48cm，最大12cm，泥砂质充填。粒径大的卵石层漏浆严重。由南向北厚度逐渐变大，揭露厚度5.042m。3.3 水文气候条件3.3.1 水文特征流域的洪水主要由暴雨组成，与降雨的年内分配一致，洪水具有明显的季节性，有夏汛和秋汛之别，夏汛期6月21日至8月20日，秋汛期8月21日至10月15日。汉江襄阳水文站实测最大洪峰流量为27000m3/s，最大流速4.74m/s（1974年10月4日）。（1）设计流量及设计水位水文分析报告，汉江三桥100年一遇和300年一遇的设计洪峰流量分别为18700m3/s和25700m3/s，100年一遇和300年一遇的设计水位分别为68.922m和71.302m，10年一遇的设计水位为65.79m。（2）桥前最大壅水高度由于拟建桥址位于崔家营库区内，桥位水位高，流速缓，因此拟建桥位工程所在位置局部水位壅高值相对不大，在50年一遇（p=2%）洪水条件下，工程引起的水位壅高值为0.59cm，影响其上游25m范围。水库蓄水后，水面标高控制在+62.73m以内。3.3.2 气候条件市地处我国长江中游，属北亚热带季风气候，冬寒夏热，雨热同期，四季分明。全市平均气温在1516之间，无霜期在228249天之间。全市年降水量8201100mm，其中夏季占400450mm，全年降水量为107135天。日照时间长，年平均总日照时效为18002100小时。第4章 总体施工部署4.1 总体施工顺序4.1.1 总体施工流程根据现场实际情况、索塔及基础设计施工图纸和市总体施工组织设计方案对总体施工进度的安排，对主桥29#、30#墩的承台钢板桩围堰施工安排如下。图4-1 总体施工流程图4.1.2 施工进度计划承台的施工进度依据总体施工进度计划的安排进行组织施工，具体进度安排见下表3-1。表4-1 施工进度安排表4.2 主要供应材料表4-2 29#单座承台钢板桩围堰主要物质需求表编号物资名称规格型号单位数量备注1拉森钢板桩sksp-sx27m1920gbz2h型钢h588300m426gbz3钢管a53010m269gbz5混凝土c25m31399.68（21.621.63）封底6混凝土c35m31805（19195）承台表4-3 30#单座承台钢板桩围堰主要物质需求表编号物资名称规格型号单位数量备注1拉森钢板桩sksp-sx27m2628gbz2h型钢h588300m256gbz3钢管a53010m180gbz4混凝土c25m31399.68（21.621.63）封底5混凝土c35m31805（19195）承台4.3 劳动力与机械设备表4-4 主要劳动力计划表序 号工 种钢板桩围堰施工（人）备注1管理人员82技术人员63测量人员44后勤人员105电焊工306装配工407切割下料工208潜水工69砼 工2510普 工4011操作工2012汽车吊驾驶员1213合计221表4-5 主要机械设备计划表序 号名 称规格型号数 量单 位1汽车吊50t2台2汽车吊25t2台3液压振动锤28c-350e1台4钢结构制造设备2套5水泵100m3/h8台6潜水泵30m3/min8台7空压机23m3/min8台8泥浆泵6寸10台9潜水设备2套10水准仪s32台11全站仪2台第5章 钢板桩施工5.1 钢板桩围堰的设计钢板桩作为基础施工围护结构，因其高强、轻型、施工进度快等特点，现已被广泛使用，针对该主墩29#和30#承台施工，我项目部拟采用钢板桩围堰法，计算过程详见襄樊市内环线汉江三桥工程主墩钢板桩围堰计算书。拟投入的钢板桩为sksp-sx27型（即拉森型），钢板桩单根长为18米和20m两种，钢板桩截面参数如下表：表5-1 钢板桩截面参数表section typedimensionsper liner meter of wallwidthheightthicknesssectional areamoment of inertiasection moduluweightbhtaixzxwmmmmmmcm2/mcm4/mcm3/mkg/m2sksp-sx2760021018225.5567002700177图5-1 钢板桩结构示意图5.2 钢板桩围堰的施工5.2.1钢板桩插打设备钢板桩插打设备拟采用美国ice公司的28c-350e液压振动锤。该设备由振动锤和动力站两大部分组成。 （振动锤） （动力站）图5-2 振动锤示意图振动锤包括齿轮箱、抑制器及液压夹桩器三部分。工作时，最大提供116t的击震力和71t的拔桩拉力。动力站是振动锤的驱动来源，而动力站的动力来源于器内部的cat-9型柴油发动机。28c-350e液压振动锤宽度仅为30cm，在施工时无须送桩设备就可以插打任何一根钢板桩。这就为钢板桩的插打工作提供了极大的效率：a 若前一根钢板桩无法插打到位，可以继续后续钢板桩的插打，避免了普通振动锤在前根钢板桩无法插打后，在插打后续钢板桩时，振动锤与未打入钢板桩相碰的现象；b 按常规施工是将钢板桩逐一插打到位，但施工中也往往存在最后钢板桩难以合拢，再用倒链等调整时比较困难等问题。而在利用28c-350e液压振动锤施工时，可以先让钢板桩在自重及较小击振力下入土下沉后，继续插放下一根，即使最后存在合拢误差，也易于调整。待钢板桩全部合拢后再逐一插打至设计标高。5.2.2 插打钢板桩前的准备工作a 每个墩的钻孔桩完成后，拆除钻孔平台，保留辅助栈桥；b 对河床进行清理：在桩基施工完成后,利用长臂挖机对围堰范围内进行清理,避免在钢板桩插打位置遇到障碍物；c 钢板桩变形检查：因钢板桩在装卸、运输过程会出现撞伤、弯扭及锁口变形等现象，因此，钢板桩在插打前有必要对其进行变形检查。对变形严重的钢板桩进行校正并做锁口通过检查。锁口检查方法：用一块长约2米的同类型、同规格的钢板桩作标准，采用卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾作锁口通过检查，对于检查通过的投入使用，不合格的再进行校正或淘汰不用。钢板桩的其它检查：剔除钢板桩前期使用后表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤；d 振动锤检查：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检查，确保线路畅通，功能正常，振动锤的端电压要达到380-420v，而夹板牙齿不能有太多磨损； e 涂刷黄油混合物油膏：为了减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩围堰的渗漏，在钢板桩锁口内涂抹黄油混合物油膏。5.2.3 钢板桩围堰的插打钢板桩插打利用50t汽车吊在墩位处平台上作为起吊设备，配合28c-350e液压振动锤的施工方法逐片插打。钢板桩插打的次序从上游开始，在下游合拢，每边有一角插至另一角，插打时严格控制好桩的垂直度，尤其是第一根桩要从两个相互垂直的方向同时控制，确保垂直不偏。插打一块或几块桩稳定后即与导框进行联系，钢板桩与导框之间的间隙应用硬木块塞紧。图5-3 钢板桩施工顺序a 安装钢板桩插打导向：钢板桩插打之前，在钻孔桩外侧的钢护筒上焊接牛腿，安装第一道支撑圈梁,作为钢板桩插打时的导向架，以控制钢板桩的平面尺寸和垂直度； b 为了确保每一片钢板桩插打准确，第一片钢板桩是插打的关键，在插打前5根钢板桩前，先按钢板桩宽度在圈梁上画出每根钢板桩的边线，然后在圈梁上焊接长约4m的导向桁架（如下图），在导向架上、下边上设置限位装制，大小比钢板桩每边放大1cm，插打时，钢板桩桩背紧靠导向架，边插边将吊钩缓慢下放，这时在相互垂直的两个方向用锤球进行观测，以确保钢板桩插正、插直；c 通过检测，确定第一片钢板桩插打合格后，然后以第一根钢板桩为基准，再向两边对称插打每一根钢板桩到设计位置。整个施工过程中，要用锤球始终控制每片桩的垂直度，及时调整；d 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；e 钢板桩插打至设计标高后，立即与导向架进行焊接，以抵抗水流冲击；图5-4 导向架结构示意图f 插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点；g 针对汉江三桥桥址处的地质情况，本项目部已在28#墩附近进行了钢板桩试打，入土深度达到15m以上。为了能够应对大直径卵石的情况，我们拟采用h型钢引孔的方法或者采用坚硬地质静压植桩机（sc-100）的方法，确保钢板桩的施打达到设计要求。图5-5 钢板桩试打5.2.4围堰内抽水、吸泥、安装内支撑a 钢板桩插打完毕后，抽水、吸泥至待安装支撑下1m标高处，安装内支撑；b 全部内支撑安装完成后，向围堰内加水至围堰外水位，水下吸泥、清淤至封底砼设计底标高。5.2.5水下封底砼的浇注29#、30#主桥承台封底混凝土厚3.0m，采用c25水下混凝土，各1399.68m，。封底混凝土按照浇筑顺序依次浇筑。钢板桩围堰封底混凝土的浇筑采用水下混凝土浇筑的方法进行封底，导管选用300mm的钢制导管，管底口距基底面100mm200mm；导管顶部装有一设导管阀门的管节与漏斗相接。灌注前，将漏斗装满混凝土。在一切准备工作就绪后，打开导管阀门（同时打开储仓的门）。此时导管内的空气和水在混凝土的重力下由导管底口排出，瞬间混凝土通过导管压向基底，在导管周围堆成一个平坦的混凝土圆锥体，将导管底口埋住使水不能从底口进入导管。继而再灌注的混凝土通过导管源源不断的灌入椎体内。随着导管的提升，混凝土在水下摊开和升高，直至达到设计标高。（1）施工布置及主要设备（a）导管布置及灌注顺序由于本工程钢板桩围堰底面积为21.6m21.6m，水下封底面积较大，需要多根导管同时按规定的顺序灌注混凝土，保质保量的灌注整个基底，达到预计的厚度。封底混凝土的导管间距按不大于5m进行布置，混凝土的流动坡度不陡于1：31：4。在灌封底混凝土前，要派潜水人员对基底进行抚平，并在基底覆盖一层塑料彩条布；同时，在灌注前要精确探明基底各部位的标高，封底应先灌注低洼处的封底混凝土，以免因高处导管内混凝土往低处流淌造成导管底口脱空或埋入的厚度过薄，致使导管底口进水，发生质量事故。使用多根导管灌注封底混凝土时，由于混凝土生产量所限，各导管不可能一次同时灌注时，可分项逐根灌注。在倾斜的基底面上，其灌注顺序应从低至高逐个进行，并应从周边至中间，以免基底浮渣及封底顶面的浮浆集中在基础边缘。（b）混凝土生产量的选定根据施工实践，钢板桩围堰内水下封底混凝土生产量，按下列原则确定：30min内生产储存的混凝土量，自开阀灌注起保证埋置导管于混凝土中1m以上。灌注钢围堰水下封底混凝土的速度不宜小于0.25m/h。每根导管的首批混凝土的坍落度控制在180mm200mm范围内，不宜太大，以避免因落下的混凝土不能形成一定的坡率而埋不住导管底口。首批混凝土的需要量v可近似为：式中：r圆锥体坡率为i的扩散半径，从导管中心起，取3.0m； h导管底口处混凝土埋高，取1.0m。因此，在灌注每根导管时，首批混凝土方量按10m3进行储备。注：（1）水下封底混凝土采用直径300mm的导管进行封底，导管的扩散半径按3m计算；（2）浇注顺序为从上游向下游浇注。图5-6 封底混凝土导管布置图（c）混凝土储料仓混凝土储料斗安放在灌注平台上，设有开启门，采用溜槽与导管上口的漏斗相接。混凝土储料斗容量依据首批灌注时能把导管底口埋入混凝土堆高按1.0m而定。料仓底面有向开启活门方向的斜坡，便于混凝土流淌。封底施工的总体工艺为：水下封堵吊箱底板预留孔与钢护筒之间的空隙，搭设封底平台，安装导管、中心集料斗及分料槽，按顺序进行导管水下封口，补料，直至混凝土面达到标高。（d）混凝土搅拌及运输设备根据封底混凝土浇筑量，混凝土搅拌采用2座120m3/h的混凝土搅拌站，实际浇筑能力按160m3/h进行考虑。混凝土运输车按8台进行准备，每辆混凝土运输车运输方量不小于6m3。（e）测锤及振捣器采用钢板焊制成平底空心封闭的锥体，其相对密度为1.52，或采用混凝土制作，测锤使用尼龙绳悬吊。利用测锤实时进行封底混凝土浇筑标高的测量。备用1到2台混凝土插入式振捣器，在漏斗颈混凝土卡住时，及时利用插入式振捣器进行疏通。（f）抽水设备在进行封底混凝土灌注时，为了防止灌注水下混凝土时钢板桩围堰内水位上升对围堰受力不利，则采用抽水措施保持钢板桩围堰内外水位平衡。在进行抽水时，抽水龙头必须与封底混凝土表面保持23m的安全距离，以防止水下混凝土面发生涡流，而影响封底混凝土的浇筑质量。在施工过程中，每套钢围堰下沉过程需被配2台每小时排量不下于为30m3/h的抽水泵。（2）封底混凝土施工工艺（a）封底前准备工作在封底前，应派专业潜水人员对附着在钢护筒外壁、桩基外侧、钢板桩围堰内壁的泥浆及杂物清理干净，人工将钢板桩围堰底部进行平整。（b）封底混凝土浇注封底混凝土采用汽车泵配合龙门吊移动集料斗进行浇注。（c）浇注导管布置封底混凝土导管采用内径300mm的无缝钢管制作，管节长度为6m、3m、2m及1m等四种，管节之间采用快速螺纹接头连接。导管使用前作水压、水密试验，合格后使用。试验的水压按导管超压力的1.5倍取值。根据以往桥梁的施工经验，导管的作用半径按照3.0m考虑。导管底口距离钢吊箱底板20cm左右，每座承台共布置25根导管。（d）混凝土配合比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，根据具体情况，对混凝土配合比不断地进行调整，严格控制混凝土的性能，使得混凝土的各项指标均满足要求封底混凝土的质量要求混凝土强度不能小于设计强度；混凝土初始坍落度202cm；5小时后，混凝土坍落度15cm；混凝土初凝时间25小时（最大混凝土浇注量按1166.4m3考虑）；混凝土满足泵送要求。（e）封底混凝土浇注工艺混凝土采用龙门吊配合集料斗布料，其设计储料容量为10m3，按导管封口阶段进行容量控制，即集料斗的储料满足每根导管首封混凝土量的要求。首批混凝土灌注时，先由集料斗贮料，然后打开导管出料口，同时汽车泵连续不断放料，完成导管封口。混凝土导管封口从按照导管编号依次浇筑，当某一根导管封口完成后移动料斗再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，根据测量结果重新调整导管底口的高度。导管封口完成后，按规定的时间进行及时补料，同一导管两次灌入混凝土的时间间隔控制在45min以内。因封底混凝土厚仅2.5m，为保证导管有一定埋深，混凝土灌注顺利时，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2030cm。提升导管采用龙门吊，由起重工统一指挥，用慢钩完成。灌注过程中，根据灌注量，每隔一定时间测一次标高，用以指导导管下料，使混凝土均匀上升。混凝土浇筑临近结束时，全面测出混凝土面标高，根据测量结果，对混凝土面标高偏低的测点附近的导管增加灌注量，直至所测结果满足要求。当所有测点的标高满足控制要求后，结束封底混凝土灌注。（f）封底混凝土组织措施混凝土施工组织的好坏直接影响封底成功的关键，应设立强大的组织机构，配备足够的劳动力，配备保养好施工机械设备，确保机械设备在浇筑过程中正常运行。做好混凝土原材料准备及检验工作、水电等设备的正常供给、后勤保障工作等，确保混凝土浇筑万无一失。（g）封底施工质量保证措施严格做好混凝土的试配，尤其要控制好混凝土的初凝时间和坍落度。认真落实质量责任制，加强人、机、物的预控措施。混凝土开盘前严格检查各环节是否按拟定方案落实，否则不准开盘，待消除隐患后，方能开盘。加强质量监测，及时测量混凝土标高，控制好导管的提升和拆卸及埋深，埋深控制在12m之间。保证混凝土的浇筑能力。勤检混凝土的坍落度。每根导管的首批混凝土灌注时要求连续、不能间断的进行，并且保证导管底口有不少于1.0m的埋深，确保首批混凝土灌注成功。封底混凝土的顶面高程要求30#承台控制在52.095m、29#承台控制在5