桥梁钢板桩围堰专项施工方案(含cad图)

XXXX 大桥钢板桩围堰专项施工方案大桥钢板桩围堰专项施工方案 因工期需要 本项目主墩承台采用钢板桩围堰 现 7 8 右幅钢板桩围 堰已施工完成 左幅采用右幅方式 9 采用左右幅一起围堰 中间分隔 原 设计采用钢套箱 其从制作到安装施工周期单个为 1 个月以上 并且封底较 困难 而钢板桩施工周期单个为 1 周左右 其封底较简单 施工安全保障 围堰尺寸定为 单个主墩为 10 5m 10 5m 钢板桩选用德国拉森 型 采用 长度为 12m 的钢板桩 1 桥梁桩基 承台的相关参数 7 8 9 墩共计设计有 24 根直径为 1 8m 桩长为 58m 的钻孔灌注桩 桩基标高参数为 7 主墩桩顶 56 178m 桩底 1 822m 8 主墩桩顶 55 905m 2 095m 9 主墩桩顶 56 295m 桩底 1 705m 7 8 9 墩设计承台 6 个 每个承台基础为 4 根桩 左右幅承台尺 寸为均为 7 5m 7 5m 3m 2 地质资料情况介绍 经勘察查明 桥位区未见威胁桥梁安全的不良地质现象 地势开阔 平 坦 地层分布简单 工程地质条件较好 详见地质勘察报告 3 钢板桩围堰简介 根据河床地质和水文情况及施工要求 初步确定围堰尺寸为 10 5m 10 5m 钢板桩为宽 0 4m 的拉森 IV 型 钢板桩入土部分为粉质粘土 层 入土深度为承台设计标高底下 5m 其内支撑 7 墩 9 墩均设置 2 道 详 见另附图 第 1 层围囹斜撑均采用 2I40a型钢 第 2 层围囹斜撑均采用 2Hw400 400H 型钢支撑 节点采用焊接 施工中严格执行钢结构施工规范 4 钢板桩的设计 7 墩 9 墩围堰尺寸相同 且内支撑材料形式一样 受力情况基本一致 均采用砼封底 因 8 墩水位较深 故可只分析验算其中受力复杂的 8 墩围 堰受力情况即可 1 平面几何尺寸的确定 主墩承台的几何尺寸为 7 5m 7 5m 左右幅承台间距为 4 5m 考虑到 施工需要 主要体现在围堰打设方便 承台模板安装的作业空间 以及施工 期间围堰内的抽水 集水井设置等因素 最后确定围堰的打设平面几何尺寸 为 10m 10m 这样 围堰距离承台砼边的距离为 1 25m 满足施工需要 2 钢板桩长度 入土深度确定 根据望虞河现场的施工条件 结合水深 水流速度 桥位处地质情况 钢板桩的施工工艺等因素综合考虑 均采用长度为 12m 的钢板桩 5 钢板桩围堰的计算及验算 为确保大桥主墩钢板桩围堰的安全 在围堰设计时 采用不同的方法队 围堰的稳定性 安全性进行验算 确保施工过程安全 第一种方法 建立近似的计算模型 采用计算机程序进行计算 8 主墩钢板桩围堰受力计算 详细的计算过程附后 第二种方法 采用传统的手工计算方式 通过参考相关的专业书籍 规 范 及计算手册 通过计算 来确定围堰的稳定性 安全性 是否满足施工 需求 钢板桩围堰的稳定性验算 1 计算工况选定 通过分析施工过程的工艺流程 结合理论知识 可以确定 8 号主墩的最 不利情况下的工作状况为 水下吸泥工序已经完成 还未进行封底砼的施工 此时 围堰内的土面比围堰外河床面要低 4 8m 土压力达到最大 易失稳 2 计算的理论依据及计算模型 取 1 延米长的钢板桩为计算单元体 按板桩墙计算 通过参考相关计算手册 专业理论教材 确定按悬臂板桩的土压力计算 模型来模拟计算 土压力理论采用朗金土压力 计算时 考虑到此时围堰的 第 1 2 到围檩已经安装 对围堰的安全性有帮助 但在计算过程中 不参 与计算 相对保险系数加大 按悬臂板桩的土压力计算公式来计算钢板桩的最小入土深度及围堰的受 力状况 稳定性等 主动土压力 Ea zm2 2cm 被动土压力 Ep z 2c 1 m2 1 公式中 土的自重 KN m3 C 土的粘聚力 kPa 土的内摩擦角 Z 计算点距离土面的距离 m 5 3 计算参数的确定 根据设计图纸提供的地质资料得知 主墩附近的详细地质参数取定如下 粘性土 自重 19kN m 内摩擦角 30 粘聚力 C 11kPa 按照朗金土 压力理论 查相关计算手册及通过公式计算可得 主动土压力相关系数 m 0 577 m2 0 333 被动土压力相关系数 tan 450 30 2 1 1 732 3 000 唐白河的正常水流速度v 1 m s 河 tan 450 30 2 1 m2 水的深度按 3m 计算 8 墩承台底标高 3 303m 封底砼厚度取 1 5 m 计算 则 封底砼的底标高为 4 8m 钢板桩长度为 12m 顶标高为 3 0m 底低标高为 9m 主墩位置处河床底标高约为 6 0m 左右 推算出围堰内外侧基坑高差为 4 8m 第 1 道围檩距离河床底的距离为 5 0m 钢板桩封底砼底有效入土深度 4 2m 4 计算过程 围堰外迎水面钢板桩水压力计算 P1 Wh P 每延米板桩壁河床处水的压强 kpa W 水的密度 P1 Wh 108 80kpa h 水深 m 迎水面钢板桩水压力合力 Ea1 Ea1 P1h 1 2 Ea1 80 8 m 320KN 1 2 相对于第 2 道围檩的力臂 L1 5 8 2 333 m 1 3 围堰外侧封底砼标高至河床顶 4 8m 厚主动土压力合力 Ea2 根据朗金土压力计算公式 h2 4 8m 厚土层地的主动土压力 Pa 2 Pa 2 h2 m2 19 4 8 0 333 30 37kpa 主动土压力合力 Ea2 Ea2 h2 2 m2 19 4 82 0 333 72 887 kN 1 2 1 2 Ea2作用点距离土层底的距离 为 1 3 土层厚 相对于第 2 道围檩的力臂 L2 5 4 8 4 8 8 2m 1 3 钢板桩封底砼底有效入土深度 4 2m 厚主动土压力合力 Ea3 h3 4 8m 厚土层地的主动土压力 Pa 3 拉应力与压应力得临界高度 h0 计算可得 2 m h0 2 m 可求得 h3 4 2 2 2 2 m 2 m 2 11 19 0 577 Pa 3 h3 m2 Pa 2 19 4 2 2 0 333 30 37 44 29 kpa 主动土压力合力 Ea3 Ea3 h3 Pa 3 2 244 29 48 719 kN 1 2 1 2 Ea3作用点距离土层底的距离 为 1 3 土层厚 h3 2 2 0 733 m 1 3 相对于第 2 道围檩的力臂 L3 5 4 8 2 2 2 0 733 13 627m 围堰内水面钢板桩静水压力计算 P1 Wh P1 Wh 10 8 4 8 128kpa 围堰内钢板桩静水压力合力 Ea1 Eb1 P1 h1 1 2 Eb1 128 12 8 m 819 2KN 1 2 Eb1作用点距离水面以下 2 3 水 则有合力点相对于第 2 道围檩的力臂 L2 L1 5 4 8 1 312 8 10 333 m 钢板桩有效入土深度 4 2m 厚被动土压力合力 Eb2 根据朗金被动土压力公式得 h2 4 2m 厚土层地的主动土压力 Pb2 Pb2 h 2c 1 m2 1 m h2 2 2c 194 2 0 2111 732 1 m2 1 m 3 277 504 kpa 被动土压力合力 Eb2 Pb2 h2 1 2 Eb2 0 5277 5044 2 582 758 KN Eb2作用点距离土层底的距离 为 1 3 土层厚 则有合力点相对于第 2 道 围檩的力臂 L3 L2 5 4 8 4 2 1 34 2 12 6 m 5 稳定性判断 在保持围堰内外侧水头差一致时 对第 2 道围檩支撑处取力矩来 判断稳定性 围堰外侧水及主动土压力的倾覆合力矩为 MC MC1 MC2 MC2 MC Eb1L1 Eb2L2 Ea3L3 320KN2 333 m 72 887KN8 2 m 48 719KN13 627 m 2008 127 KN 围堰外侧水及主动土压力的抗倾覆合力矩为 MC MC1 MC2 MC Eb1L1 Eb2L2 819 2KN 10 333 m 582 758 KN12 6 m 15807 55KN 安全系数 K 15807 55 2008 127 7 81 2 通过验算 钢板桩封底砼底有效入土深度 4 2m 安全 当内外水头差 3m 时 围堰内水面钢板桩静水压力计算 P1 Wh P1 Wh 10 5 4 8 98kpa 围堰内钢板桩静水压力合力 Ea1 Eb1 P1 h1 1 2 Eb1 98 9 8 m 480 2KN 1 2 Eb1作用点距离水面以下 2 3 水 则有合力点相对于第 2 道围檩的力臂 L2 L1 5 4 8 1 39 8 5 733 m 围堰外侧水及主动土压力的抗倾覆合力矩为 MC1 MC2 MC Eb1L1 Eb2L2 480 2KN 5 733 m 582 758 KN12 6 m 10095 74KN 安全系数 K 10095 74 2008 127 5 03 2 安全 6 钢板桩围堰施工 钢板桩围堰施工流程 测量放线 清理钢板桩 设置导桩框架 插打定位钢板桩 插打钢板桩 抽水 设置第 1 2 道内支撑 水下吸泥 水下砼封底 等砼封底强度 继续抽水 设置第 3 4 道内支撑 堵漏 承台和墩身施工 拆除内支撑 拔除钢板桩 完成设备进场 检查振动锤 振动锤是打拔钢板桩的关键设备 在打拔 前一定要进行专门检查 确保线路畅通 功能正常 1 钢板桩的整理 钢板桩船运到场后 用一块长 1 5 2 0m 类型规格均相同 锁口标准的 钢板桩对所有同类型的钢板桩做锁口通过检查 检查用卷扬机拉动标准钢板 桩平车 从桩头至桩尾进行 若发现钢板桩有弯曲 破损 锁口不合的均需 要修整 桩身扭曲及弯曲用油压千斤顶顶压校正 在施打钢板桩前 在顶层内导环上用红线划分桩位 为不使钢板桩在插 打和搬运过程中弄错顺序 根据锁口套联情况 将钢板桩分为甲 乙两组 再用红线标出 钢板桩两侧锁口均在插打前涂满黄油以减少插打时的摩阻力 同时在不插套的锁口下端打入硬木楔 防止沉入时泥砂堵塞锁口 钢板桩插 打时发生跑位现象 夹板在板桩插打过程中逐副拆除 钢板桩的准备工作完成以后 从运输船上用 25t 汽吊转运上钻孔平台 按插桩顺序堆码 堆码层数最多不超过四层 每层用垫木搁置 垫木高差不 得大于 10mm 上 下层垫木中线应在同一垂直线上 允许偏差不得大于 20mm 2 导桩打设 导桩选用 630mm 壁厚 8mm 的钢管桩 长度拟为 12m 钢管采用履带 吊 D60 振动锤沉设 原钻孔平台的钢护筒作为部分导向桩 3 安装导梁 在导桩上焊接 2 10 水平支撑 各水平支撑的顶标高相同 在水平撑上安装导梁 导梁选用边线顺直的钢板桩 安装及调整导梁的 轴线及内边净距 将导梁与水平支撑临时焊接固定 4 插打第一根边桩 施工时可选岸侧水浅 流速小的地方开始 第一根边桩的定位及双向垂 直度是控制钢板桩围堰位置及后期钢板桩施工的关键 施工时须从严控制 精确测设第一根边桩的方位 以此指挥打桩履带吊车的移位 定位后 打桩锤的锤心必须与第一根桩的中心重合 起吊钢板桩呈垂直状态下完成插桩 考虑到水流的影响 第一根桩插设 时需留置一定的预留量 插桩稳定后 精确复测桩的位置与双向垂直度 不 符合要求时需重新插桩 直至合格为止 第一根桩插桩稳定后 用挡块等顶塞调整后的空隙使钢桩稳固 间歇启 动振动锤 对第一根桩实施小位移量沉设 并跟踪复核桩体的垂直度 直至 桩体下沉入土超过 3m 后 方可连续沉设至设定的桩顶的标高 5 其它钢板桩的插打 顺着事先固定好的导梁依次插打其它钢板桩 钢板桩顺前一根钢板桩的 锁口插入 插桩到位后加塞固定 启动振动锤分次沉设至设计标高 钢板桩吊起后用人工扶持顺着前一块的锁口下插 当下插困难时 可采 用强迫插桩法 即桩吊起插入锁口后快速放松桩绳 借桩自重急下插入 项 目部采用带有液压夹桩装置的 D60 振拔锤 能与钢桩作钢性联接 可克服对 桩的摩阻力 下沉较快且桩尖不致上卷 提高钢板桩的防水性能和完好率 钢板桩沉设时 采用全站仪跟踪测量 随时检查钢板桩的偏位情况 当 钢板桩发生偏斜时及时用倒链校正 以利及时纠偏 当偏斜过大不能用拉挤 的方法调整时 应拔起重插 钢板桩插打过程中 可能遇到另外的问题有共连 扭转及水平伸长等 在此将相应的预防措施及处理方法列举如下表 常 见 问 题预 防 及 纠 正 措 施 共连 施打时和 已打入的邻桩一起下 沉 发生桩体倾斜及时纠正 先预留 50cm 合拢后再打至设计标高 桩体扭转 安装好桩帽 尽量保证桩体全截面受力 均匀 将两块板桩锁口搭扣两边固定牢靠 水平伸长 沿打 桩行进方向长度增加 不可能避免 施打时提前考虑伸长值 在轴线修正时 纠正 6 钢板桩的合拢 钢板桩围堰在合拢时 两侧锁口很难保证在一条直线上 此时采取的措 施为 在钢板桩合拢而剩下几组还未插打时 提前考虑合拢情况 可将围堰 短边的钢板桩全部插入导梁内 然后再逐次打设钢桩 由于水流影响或其它原因 采取上述措施仍无法合拢时 可以根据实际 需要制作异形钢板桩进行合拢 7 钢板桩围堰的内支撑设置 经验算 主墩承台的钢板桩围堰共需设置 2 道水平内支撑 内支撑的设 计标高及使用材料见附件 内支撑的设置时间 2 道内支撑根据施工受力验算的需要 分 2 次进行设置 a 顶层内支撑 钢板桩围堰合龙后 立即予以设置 以提高钢板桩围堰在抽水过程中的 整体受力效应 b 第 2 层内支撑 钢板桩围堰内抽水时 板桩须承受较大的内 外侧压力差 为确保施工 安全 利用顶层内支撑的支撑 围堰内进行抽水至第 2 层内支撑标高 待第 2 层内支撑设置完毕后 围堰内继续抽水 内支撑的设置方法 围堰内抽水 抽水时要随时进行堵漏 至该层内支撑的设计标高下 50cm 处 维持围堰内的水面标高 焊接牛腿 安装围囹进行该层内支撑的设置 a 先在钢板桩围堰内壁按测定的标高焊接内支撑圈梁的三角支撑 三 角支撑采用 25 槽钢制作 支撑顶面标高相同 b 起吊并水平安放由双拼 40 工字钢焊接而成的圈梁 并连接固定 圈 梁与板桩之间的空隙可用铁块或硬木予以垫塞 c 吊车配合人工安装水平支撑 将水平支撑与圈梁焊接固定 以形成 平面桁架结构 8 围堰内除土 钢围堰内基础开挖 拟采用水下吸泥 采用的方法是 钢板桩合拢后 安装了第 1 道内支撑后 然后采用长臂挖机进行水下开挖 并配吸泥泵进行 清泥至承台底下 1 5 米处 进行水下封底 C25 砼 砼的强度须达到 90 以上 方可进行下道工序施工 9 围堰封底 按设计要求进行封底砼浇筑 浇筑封底砼前 检察内支撑的状况 采用 钻孔桩施工用的导管 进行水下砼的灌注 潜水员配合砼面找平 混凝土采 用汽车泵输送 人工按照事前制定好的浇注路线 吊车配合 移动导管 进 行灌注 砼浇筑完毕必 潜水员找平标高 等待砼达到设计强度的 90