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.,邳州市张楼京杭运河特大桥主墩承台钢板桩围堰施工技术方案专家审查会,热烈欢迎各位领导及专家莅临指导！,.,第一部分工程概况,.,1、工程概况张楼京杭运河特大桥全长2147.2m，主桥采用三跨变高度预应力砼连续箱梁跨越京杭运河航道，两侧引桥采用35m和40m预应力砼组合箱梁，主桥跨径布置为65m+105m+65m，桥梁半幅宽12.75m，主桥中墩采用薄壁式墩、低桩承台，主桥边墩采用双柱式墩，引桥和主桥均采用钻孔灌注桩基础。合同工期是2013年4月30日，主墩承台计划在2012年5月施工完毕。,.,2、主桥基本数据,京杭运河为常年通航河道，最高通航水位25.837m，设计常水位22.5m，从2011年6月起，京杭运河受汛期影响，一直维持在较高水位，最高水位曾达到23.8m，目前水位为23.3m左右。本桥43#、44#主墩承台下各设计8根钻孔灌注桩，承台长11.6m，宽9.4m，厚3.0m，设计C25砼方量327.1m3。经实地量测，承台处水深在9m左右，承台底土方开挖深度约为1.5米，河床土质上层为淤泥。,.,第二部分钢板桩围堰结构设计,.,1、结构型式的选择,主墩承台位于主航道深水中，京杭运河通航船只多，施工作业场地具有很大局限性，在综合考虑施工进度及安全等各方面的因素，且根据以往类似工程的成熟施工经验，考虑使用钢板桩进行基坑支护比较有效，施工中打设比较方便，所以主墩承台开挖支护选用钢板桩围堰支护方案。,.,2、围堰的平面尺寸,考虑到承台施工的需要和不可避免的围堰施工误差，围堰内侧与承台侧面间的净距按120左右控制，内部空间为14m11.8m。,.,3、钢板桩长度的确定,由于主墩承台计划施工期为2012年5月底前全部结束，该期间降雨量较小，施工水位较稳定。本桥设计常水位22.5m，从2011年6月起，京杭运河受汛期影响，一直维持在较高水位，最高水位曾在2011年10月达到23.8，目前水位为23.3m左右。为安全起见，因此围堰顶标高按高出去年洪水位1米控制，即23.8m，钢板桩围堰结构验算时，也采用23.8m水位标高进行计算。由于封底混凝土有约1.5m的施工厚度，承台底标高为15.0m，保证围堰有5m以上的埋深，故主墩钢板桩的最小长度为：1+（23.8-15）+1.5+5=16.3m，按市场上能提供的规格，选择围堰钢板桩长为18米，型号为日本产的U形型钢板桩。,.,4、围囹结构,围囹在施工完封底混凝土且桩身护筒拆除进行施工，由于是矩形围堰，采用平面钢架支撑。每道围囹于抽水至设计围囹标高以下约80cm左右进行安装。围囹支撑共设置3道。从上面起，第一道围囹采用HN型钢450*300(mm)及630mm钢管组焊而成，第二和第三道围囹和支撑采用HN型钢700300(mm)及630mm钢管组焊而成，牛腿采用45#工字钢，待各围囹安装并连接就位后，再与钢板桩焊接牢固，焊缝厚度不小于6mm。,.,5、封底砼,由于开挖承台底的施工水头高约10米，水压较大，河床地质较差，为防止反止管涌现象发生，根据以往成功经验，选择封底混凝土，厚度为1.5m，混凝土为C25水下灌注混凝土。同时为保证封底混凝土的效果，在封底混凝土下设2030的粗碎石垫层。封底混凝土采用水下导管浇筑方式浇筑。,.,第三部分结构受力计算,.,1、封底混凝土的验算,1.1封底混凝土的浮力平衡性其力学模型如下：F1为封底混凝土与钢板桩间的摩擦阻力F2为封底混凝土与护筒握裹力W1为封底混凝土自重经计算：为安全起见，实际厚1.5米的封底，计算浮力平衡时按1米计算。浮力平衡性验算结果为（F1+F2+W1）/P=1.411抗上浮能力满足要求。,.,1.2封底混凝土的局部强度验算,由于封底混凝土主要利用与钢护筒和钢板桩间的握裹力获得平衡，故按最不利工况-单向悬臂板建立力学模型，悬臂长按1.5m计（实际两钢护筒间的理论间距为240，钢护筒与钢板桩间的间距为190），悬臂板宽按1m计.则悬臂板所受均布荷载为:q=93-1*2.5*9.8=68.5kN/m，最大弯矩为:M=1/2ql2=77.1kN.m,截面W=1/12bh2=0.083m3，=M/W=0.92MPa0=1.23MPa，满足要求。,.,2、钢板桩的强度验算,22钢板桩内力计算,.,2、钢板桩的强度验算,22钢板桩内力计算(1)由工况一受力图知，跨中弯矩最大，剪力为0，仅验算弯曲应力：=M/W=314.99*1000/2700=116.7Mpa200MPa，符合要求。封底砼处剪力最大，弯矩为0，仅验算剪应力：=Q/A=145.38*10/135.3=10.75Mpa200MPa，符合要求。(2)工况二与工况三弯矩、剪力均在封底砼处取最大值，且工况三弯矩剪力均大于工况二所受弯矩剪力大小，此处仅需验算工况三即可.由工况三的弯矩及剪力图知最大弯矩及剪力计算：弯曲正应力x=M/W=187.45*1000/2700=69.43Mpa切应力x=Q/A=407.94*10/135.3=30.15MPa危险点按第三强度理论的相当应力为r3=91.96MPa200MPa，符合要求。封底砼抗压强度验算=407.94/1*1=0.41Mpa1.2，满足要求；工况三时，三道围囹受力均小于前面两个工况，因此第三道围囹采用HN700300满足要求；钢管最大组合应力112.91.2，满足要求。（3）围堰施工封底混凝土建议厚度1.5m，以满足围堰整体抗浮稳定。（4）基坑底管涌验算，安全条件:K=2.171.5，故不会发生基坑底管涌。（5）钢板桩围堰全部钢构件焊接施工，焊缝厚度应不小于6mm，应严格按规程施焊，特别是钢管与型钢连接部位更应确保焊接的质量。,.,第四部分钢板桩围堰施工方法,.,1、导向架的施工,由于钢板桩长度较大，钢板桩的平面位置和竖直度影响到最终的合拢，因此对钢板桩的插打精度要求较高。为保证钢板桩的顺利插打，先安装导向架。导向桩采用直径325mm钢管桩打入河床，焊接28#工字钢组成导向架，导向架的边梁需用全站仪精密放样，确保其施工误差小于5。,.,2、打钢板桩围堰,钢板桩围堰采用自行式钢板桩打桩机在工作平台上进行插打，插打过程中，遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点。在插打钢板桩时，第一根钢板桩必须插正、打正，以免影响后面的钢板桩。钢板桩的插打次序是从靠近河水一侧的桥梁中心线位置开始，向两侧进行施打合拢。在整个钢板桩围堰施打过程中，开始时可插一根打一根，即将每一片钢板桩打到设计位置，到剩下最后20片时，要先插后打，若合拢有误，用导链或滑轮组对拉使之合拢，合拢后，再逐根打到设计深度。,.,3、水下清淤,承台挖深范围内河床土质上层为淤泥，初步测量需要开挖约1.5米深，拟采用潜水员用高压水枪进行水下开挖，由于承台底的常水位施工水头高约9m，水压较大，潜水员施工人员要求具有潜水作业的相关资质和类似作业经验。,.,4、水下砼封底,导管直径为30左右，导管下口距碎石垫层高约40。围堰内共布置4根导管，4根导管轮流使用一个储料斗，储料斗的容积以保证第一次混凝土灌入时，导管口能埋入混凝土内。按10扩散角计算，再加120%的储备系数，则储料斗的容量不小于5.2m3。在封底过程中随时用测锤测量混凝土的标高，保证封底混凝土的厚度和表面平整度，浇筑厚度控制在130左右，并采用潜水员进行水下找平。为保证承台标高，封底混凝土的顶标高应比设计标高低20，在抽水后用混凝土找平到承台底标高。在围囹的两个对角位置，预留集水井，以便在承台施工时，及时抽排积水。积水井可采用50的钢管在封底混凝土浇筑完成后预埋。封底混凝土施工过程中需制备至少3组试块，进行同条件养生，在抽水安装第二道围囹前。在封底过程中，要时刻注意围堰内的水位，确保围堰内水位保持在略低于围堰外水位（10左右）的水平上。,.,5、水下切割护筒并拆除,在封底混凝土完成后，用潜水员进行水下切割钢护筒，吊车辅助进行拆除。,.,6、设置围囹和支撑,（1）灌注水下混凝土封底、拆除钢护筒，安装第一道围囹和支撑。（2）封底混凝土强度达到90%，抽水至高程+19.8，安装第二道围囹和支撑。（4）抽水至高程+17.2，安装第三道围囹和支撑。（5）抽水围堰内水至高程+14.8，补浇封底砼至承台底标高15.0。,.,8、钢板桩拔除,承台与墩身施工完毕后，要进行钢板桩的拔除。先拆除围囹和支撑，拆除过程与安装程序相反。围囹拆除完成后，断续向向围堰内抽水，使围堰内水位标高高于围堰外1米左右，使钢板桩下端脱离封底砼，便于拔桩。拔钢板桩时，打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢地往上振拔。,.,第五部分安全保证方案,.,1、施工安全措施,成立保障施工安全领导小组，落实安全责任，强化安全管理与训练；制定安全作业规程，编制钢板桩围堰施工安全控制要点，逐级进行安全技术交底；电工、起重工、潜水工等特种作业人员持证上岗，对于水上作业施工做好安全及防护措施。,.,2、保障通航安全措施,（1）在钢板桩围堰外3米处，设置双排直径325mm钢管桩组成的“梅花桩”，围堰两侧间距3米，围堰处间距6m，两排管桩用工字钢连成整体，以保证过往船舶辨认，白天施工结构物（防撞墩和钢板桩围堰等）四周出示警示标志，夜间悬挂红灯以确保航道安畅通行。,.,2、保障通航安全措施,（2）在施工现场设置防雾灯、变频警示灯等，保证有雾天气的船舶航行安全。（4）在桥梁施工期间上下游各500m处，在河岸显目位置设立安全警示标牌，标牌尺寸为1.2m0.9m，材质为不锈钢材质，表面为蓝底白字的反光材料，标牌内容为：“前方500米桥梁施工过往船舶请减速慢行”。5）在通航孔面向航道的两侧，悬挂红色警示灯指示出通航宽度，便于夜间船舶通行。（6）在经航道管理部门同意后，在施工区域上下游