钢板桩围堰.docx

摘 要：严西湖大桥共有19个水中承台需要采取专项措施施工，本文从钢板桩围堰设计、施工以及后续的抽水开挖等方面简要介绍了严西湖大桥承台施工工艺和措施，并汇总了施工过程中发生的直接成本。关键词：水中承台 钢板桩围堰 设计 施工1、前言严西湖大桥是武汉市花山生态新城东西向一条主干道路，项目全长3.33km，其中主桥长1323.5m，为单箱五室等截面预应力连续箱梁，箱梁为蝶形，跨度有31.5和40m两种尺寸，引桥全长1414m，为预制2425m斜腹小箱梁，路基592.5m。严西湖水域内共有19个桥墩，桥墩为H型变截面花瓶墩，高度从6.3m11.4m不等，承台尺寸5.57.92.5m，根据景观和通航要求，本项目承台均埋入河床内（承台顶面与河床平），桥梁基础为直径1.5m钻孔灌注桩，每个承台5根，呈梅花形布置。项目的地质情况自上而下主要由5个单元层组成，即（1）填土层（Qm1）及湖积层（Q1）；（2）第四系全新统冲积（Q4al）的一般粘性土层；（3）第四系上更新统冲洪积（Q3al+pl）的老粘性土层；（4）残积层（Qel）；（5）志留系（S）泥岩、砂岩。本项目的水中施工采用钢栈桥和钢管桩贝雷支架施工方案，每墩搭设钻孔平台和8m宽支栈桥。湖区最高控制水位19.5m，考虑施工和拆除方便，钻孔平台和栈桥顶面标高大于22m。2、钢板桩围堰设计钢围堰结构设计过程需要考虑以下5个方面：A、各种工况下的钢板桩剪力、弯矩和位移；B、整体稳定性验算；C、抗倾覆稳定性验算；D、抗隆起验算；E、桩的嵌固深度计算。以上计算均可以采用理正深基坑计算软件进行，相关参数和安全系数满足建筑基坑支护技术规程、建筑基坑工程技术规范要求。本项目基底无承压水，未做突涌验算。为确保围堰内支撑安全可靠，在利用理正深基坑程序验算合格后，利用MIDAS CIVIL有限元程序建立钢围堰整体模型，计算围堰内支撑和钢板桩的受力状况。经过结构设计后的钢板桩围堰结构见下图：以上数量为通航孔处12m长钢板桩围堰材料数量表。为方便承台装拆模板，钢板桩围堰和承台边的间距大于1.2m。钢板桩围堰应力图1、钢板桩围堰施工本项目钢板桩长度有9m和12m两种，根据施工进度要求，共投入了4套打桩设备，其中履带吊和90KW振动锤一套，用来施工12m钢板桩，挖机改装的专用打桩机3台，用来施工9m场钢板桩。钢板桩围堰施工流程为：钢护筒上焊接三角架在三角架上测量安装导向架打入45根定位桩往两侧打桩转交桩打设定位继续往两侧打入钢板桩至转角处预留68根桩作为合拢桩精确测量合拢口宽度和桩的垂直度调整后打入合拢段钢板桩。在钢板桩施工过程中应注意以下几个方面:钢板桩倾斜；相邻桩带入；锁扣脱离；钢板桩沿锁扣旋转带来的合龙宽度变化；打入深度不足。以上几个方面若不在施工过程中控制，会造成围堰合拢困难，锁扣间渗水量增大，对后续排水不利。打入深度不足会造成开挖后钢板桩包底，带来施工安全隐患。针对以上几个方面分别采取以下措施控制：A、加强导向和测量控制，保证首批桩的垂直度；B、每次安装45根桩后，再对每根桩分两次打入；C、选用锁扣结合紧密的热轧钢板桩，优先选用锁扣加工精度高的进口新钢板桩；对部分锁扣精度不高的钢板桩外侧包裹厚塑料膜；D、出现合拢口宽度变化时，拔除合拢口附近约58根桩重新打入，并将合拢口钢板桩全部安装到位，分批分次打入；E、出现打入深度不足的桩时重新计算支撑数量，并在开挖后及时进行局部封底施工，待强后抽水。三角架、导向架及首批定位桩施工由于挖机改装的专用打桩机臂高不足，利用50t履带吊配合90KW振动锤施工12m长钢板桩加工转角桩1、抽水、开挖、凿桩头、封底砼施工围堰抽水和止水是钢板桩围堰的关键工序，止水效果良好，则承台开挖顺利，施工周期短，施工期间发生的抽水台班和辅助人工费用大为减少。从本项目使用的各种钢板桩的情况来看，进口新日铁热轧新钢板桩止水效果较好，围堰成型后未覆盖塑料膜的情况下一台20KW的泥浆泵能够一次性将围堰内水抽空，采用灌砂法对锁扣进行止水后，12台3KW污水泵能够保证承台施工过程中的渗水及时排出；部分国产的热轧钢板桩和韩国旧桩则需采用覆盖塑料膜，并投入23台20KW泥浆泵抽水，采取灌砂法对锁扣进行止水后，后续承台施工过程须投入23台5KW污水泵进行排水；国产冷弯钢板桩则需在围堰周围筑岛后才能保证抽水成功。根据本项目的地质情况和围堰深度，承台开挖采取了3种施工工艺：满足长臂挖机作业的条件下，直接用长臂挖机清理承台内泥土是最经济节约的方式，该方式适合在只有一道支撑，钢护筒基本拔除的围堰内施工；围堰较深，支撑比较多的，则采取人工辅助冲刷淤泥方式清除围堰内松散土层，较硬土体则吊入一台小挖机辅助开挖，利用吊斗转运放松清除承台内板结土。为保护严西湖水质，清淤过程中产生的泥浆和泥土分别采用砼罐车和渣土车运输至专门的泥浆池和渣土堆放场地。桩头凿除采用人工方式，聘请专业队伍进行。首先用空压机和风镐剥离桩周砼，漏出主筋，沿断桩面打孔，利用打入钢楔方式胀断砼，然后利用25t吊车将桩头吊出。该工艺具有施工速度快，断口平整，桩基钢筋损伤小的特点。封底砼施工之前，先测量基底标高，铺平凿桩头产生的砼废渣，根据承台底面标高测量立模，砼利用砼罐车运送至现场后利用溜槽浇筑封底砼，注意留出水泵抽水的积水坑，设计封底砼为30cm厚C30砼。进口新日铁拉森IV型钢板桩锁扣止水效果较好部分钢板桩锁扣漏水较大采用塑料膜包裹人工辅助清淤，泥浆抽至泥浆箱后利用砼罐车清运清淤过程中周转用泥浆箱泥浆利用砼运输车运输至沉淀池，经沉淀过滤后排放小挖机和吊车辅助清除板结泥土采用胀断法破桩头断面平整，钢筋完好2、承台施工承台采用定型钢模，承台钢筋加工在钢筋加工场内利用数控弯曲机加工，运输至现场后人工安装。钢筋安装前进行测量放样，并搭设临时脚手架作为钢筋定位和支撑的受力结构，以保证承台钢筋尺寸和位置。承台浇筑采用砼罐车和输送泵车运送砼。严西湖大桥钢筋加工场数控弯曲机和场内龙门采用钢管脚手架定位承台和墩身钢筋天泵浇筑承台1、钢板桩围堰施工周期钢板桩围堰施工