钢板桩围堰施工作业指导书

1、钢板桩围堰施工作业指导书2.11.1 工艺概述 本标准适用于铁路桥梁工程深水基础施工。2.11.2 作业内容 本工艺主要作业内容为：场地平整或钻孔平台搭设、设备安装、泥浆调制、钻进施工、泥浆循环处理及清孔、钢筋笼加工及安装、混凝土灌注。2.11.3 质量标准及检验方法铁路桥涵工程施工质量验收标准TB10415-2003铁路混凝土工程施工质量验收标准TB104242010高速铁路桥涵工程施工质量验收标准TB107532010铁路工程基桩检测技术规程（TB102182008）2.11.4 工艺流程图测量放样设置导向框插打钢板桩设置内支撑吸泥、清基封底、抽水凿桩头、基底找平承台、墩身施工钢板桩拆除图

2、 2.11.4-1 钢板桩围堰施工工艺流程图2.11.5 工艺步骤及质量控制 一、施工准备1. 技术准备（1）调查分析施工现场的地质、水文资料，根据基础结构尺寸及设计高程，确定围堰形状和 平面尺寸，进行施工设计计算，确定钢板桩插打深度，在保证安全、可靠、经济、合理的前提下， 因地制宜编制单项工程施工组织设计，向班组进行书面的一级技术交底和安全交底。（2）围堰施工前对施工人员进行全面的技术、操作、安全二级交底，明确施工过程的工程质 量标准、安全保障措施和安全注意事项。（3）围堰钢板桩插打前，必须对钢板桩插打范围的障碍物进行勘探、调查，必要时通过潜水 作业进行水下清理，以确保钢板桩的顺利插打。插打

3、的第 1 根钢板桩需作加强处理。（4）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 380420 V，夹板牙齿不能有太多磨损；（5）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（重量配合比为沥青：黄油：滑石粉：锯末=4：6：10：1）。（6）施工放样：测定围堰纵、横中心线及高程水准点。放样完毕后，驻地监理工程师复核、 签认手续。2. 作业条件（1）施工平台搭设 水中墩钢板桩围堰施工前，先在该墩位钢护筒上焊接型钢，搭设第一层内支撑，作为简易施工平台。同时兼做导桩框架

4、，在插打钢板桩时起导向作用。（2）施工作业人员 由工长或现场技术人员对围堰施工的工人进行培训、技术安全交底，以使操作个人熟练掌握施工的具体要求，并能够与机械设备配合默契。要有应对安全紧急救援措施，操作人员要保持稳 定。（3） 施工机械设备 根据墩位地质条件，合理安排吊机及打桩锤；根据围堰尺寸及取土方量，配置挖机、斗车及吸泥装备。司驾人员应进行岗前培训，熟知开挖深度，不得超挖，掌握不伤害其他施工人员安全 的操作要点。（4）根据施工组织设计，合理安排连续施工计划，制定安全值班制度，组织落实。 二、钢板桩接长 根据所需钢板桩长度，考虑运输条件，采用适当长度的钢板桩进行接长，即将钢板桩按长度配长，保证

5、每根钢板桩只有一道接缝。1. 接长准备 钢板桩在接长前先进行变形检查。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，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：用一块长约 2m 的同类型、同规格的钢板桩作标准，通过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。检查通过的，投入使用，不合格的，再进行校正或淘汰不用。对于已 经使用过的钢板桩，尚需剔除表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤等。钢板桩在拼装场地上以焊接方式接长。搭设拼装台座，用压板将钢板桩定位，用坚固夹具夹 平，保证两根钢板桩腹板在同一水平面并固定在牢固台座上。将待接钢板桩端头进

6、行坡口处理， 焊接时，采用二氧化碳气弧焊，先对焊磨平，再焊接加固板。钢板桩接长焊接完成后，用一块长 约 2m 的钢板桩分别从两侧锁口穿过，检查锁口是否在同一直线及锁口内是否存在焊渣等障碍物。 钢板桩焊接用 507 电焊条，焊前将电焊条进行烘焙，烘焙后的电焊条放在 100150条件下进行保存。2. 施焊顺序 内面打底焊缝（打底用普通焊条）外面打底焊缝内面主焊缝第一层外面主焊缝第 1 层内面第 2、3 层外面第 2、3 层内面退火焊道及两侧焊缝外面退火焊道及两侧焊缝。3. 接长质量保证措施钢板桩对冷裂敏感性大，淬硬倾向和冷裂倾向严重。钢材中 S、P 等有害物质的存在不仅使焊 缝凝固过程中结晶区间增

7、加，而且在结晶过程中能形成多种低熔共晶和偏析现象，所以对热纹也 敏感。另外施工时气温低,焊缝及 HAZ 冷却速度快，焊缝在高约束下形成，易产生延迟裂纹。若倒 用的钢板桩本身油污较多,表面不洁净，还会出现咬边、夹渣、气孔等缺陷，为此必须采取有效措 施保证板桩接长焊接质量。保证焊接质量措施： 焊前将焊缝用氧乙炔焰烘烤，目的是除油去污且起焊前预热的作用，以降低淬硬倾向， 防止产生冷裂纹。 将焊条在烤箱中烘烤 2 3 h，温度控制在 200。烘烤后放入焊条保温筒中保存，随用 随取，以确保焊接材料干燥，防止产生氢脆裂纹和气孔等缺陷。采用多层交替焊接。采用多层焊，是由于焊缝短，前道焊缝未冷到较低温度，就开

8、始下一 层焊缝，上层对下层有预热作用，下层对上层有缓冷作用，因此对焊缝有改善作用；采用双面交 替焊，可防止两面受热不均造成焊接变形过大。 焊接时为防止残余应力过大，导致延迟裂纹的产生，在施焊过程中用锤击焊缝法（即边焊 边用小锤敲击近缝区），使焊缝在振动中结晶,使晶粒有序化，可起到松弛焊缝残余应力的作用。 为防止由于气温偏低，焊缝空冷时冷却速度过快产生裂纹，焊后用石灰覆盖焊缝。 三、钢板桩插打1. 导向布置 钢板桩利用吊机配合振动锤插打。插打之前，在钻孔桩外侧的钢护筒上焊接牛腿，形成牢固的三角形支撑结构，在牛腿上安装第一道支撑圈梁，作为钢板桩插打时的导向架，第一层钢支撑 的圈梁是钢板桩打入时的依

9、托，必须平直，以利于控制钢板桩的平面尺寸和垂直度，保证整个钢 板桩围堰内钢支撑的施工顺利。2. 第一片钢板桩插打 为确保第一片钢板桩插打准确，插打前在导向架上设置限位装置，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，同时在相互垂直的两个方向用锤球进 行观测，随时调整钢板桩的平面位置和垂直度，以确保钢板桩插正、插直；3. 其余钢板桩插打 通过检测确定第一片钢板桩插打合格后，以其为基准，再向两边对称插打钢板桩到设计位置，最后在围堰一侧的中间合龙。整个施工过程中，要用锤球控制每片钢板桩的垂直度，并及时调整； 在钢板桩插打时注意钢板桩拼接缝不能在围堰的同一断面上，

10、应上下交替错开。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；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。插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合龙”的原则。 四、围堰合龙 钢板桩合龙技术是钢板桩围堰施工的关键，合龙成功与否决定了围堰的施工质量及进度。1. 合龙点选择根据施工布置及工期，在最后插打的 1 侧围堰中段设置一个合龙口，板桩根数约为 35 根。2. 合龙准备为控制合龙口处钢板桩垂直度，在距合龙口两侧还剩 10 余根钢板桩时便严格控制钢板桩的倾 斜度。每插打一根钢板桩，需及时测量其轴向及法向倾斜度,并根据其倾斜度的累积增加规律及已 有的施工经验预

11、计其后几根桩的倾斜度。为保证合龙口处钢板桩的垂直度，在距合龙口剩余的几 根钢板桩采用异形钢板桩，将桩的轴向倾斜度纠正为负数，然后再插打桩至合龙处，使其轴向及 法向倾斜度均控制在 0.2%以内。3. 确定合龙钢板桩尺寸 合龙桩的宽度确定。根据合龙口的形状确定合龙桩的尺寸，其具体方法是：测量合龙口的宽度，12 h 后再复测一次。目的是让合龙口各桩向自由端释放插打嵌合过程中的内力和位移，待其 充分释放后再测合龙口宽度。复核合龙桩尺寸。按最终实测的合龙口宽度焊接一根合龙桩试样，将试样在合龙口处试插， 若试样能在两相邻桩锁口中自由上下移动，即可确定合龙钢板桩的加工尺寸。合龙钢板桩的检测。检测项目包括钢板

12、桩的长度、宽度、弯曲度、翘曲度等。4. 施打合龙钢板桩 为了使合龙钢板桩能顺利与相邻桩的锁口相互咬合，插打前应使合龙钢板桩两侧桩高度不同，高差控制在 100200 mm，以使合龙钢板桩的锁口可较方便地先与高桩套好，再套低桩的锁口。 插打合龙桩时，使与相邻桩套好锁口的合龙桩自由落入，并将振动锤垂直降落，使其重量全部压在合龙桩上，开启振动锤，随着桩进入土体的深度增加，阻力逐渐增大，此时控制器电流表 的电流值亦增大，当电流值升至 400 A 时，将桩上提 2 m 左右，待电流值降至 100 A 时，再向下 施打。如此反复，将桩打至预定高程。5.合龙施工质量评价 合龙钢板桩施打时间与一般钢板桩插打时间

13、基本一致；在打桩过程中，合龙钢板桩的锁口与相邻桩的锁口连结完好，未发现锁口破坏现象；合龙钢板桩打入后，其相邻两根桩的倾斜度仍保 持在 0.2%以内，与合龙前倾斜度一致。五、内支撑安装 围堰内支撑由圈梁及斜撑组成，内支撑安装顺序一般为抽水逐层安装，特殊情况下也可采用水下安装法施工。1. 抽水逐层安装法 通常情况下围堰内支撑均采用抽水逐层安装法施工。围堰第一道内支撑圈梁在钢板桩插打前，已在牛腿平台上安装完毕，待钢板桩插打合龙后，安装完成第一道内支撑的斜撑，抽水至第二道 内支撑高程下 50cm 处，安装第二道内支撑圈梁及其斜撑，待和钢板桩连接牢固后，继续抽水进行 下一道内支撑的安装，直至所有内支撑全

14、部安装完毕。内支撑圈梁合龙段按实际丈量长度在现场 加工改制，安装顺序为先安装圈梁再安装斜撑。2. 水下安装法在特殊情况下也可采用水下内支撑安装法。 安装顺序为：在围堰顶口拼装平台上组拼倒数第 一道（最底层）内支撑；组拼完毕后，利用吊机将该道内支撑整体下放入水，直至设计高程处， 通过吊挂装置将内圈梁和钢板桩进行锁定；用同样方法依次下放倒数第二、三道内支撑，直至全 部安装完毕。水下安装内支撑须结合现场实际情况，对围堰实际尺寸及钢板桩垂直度进行测量，以确定每 一道内支撑实际制作尺寸；且从下至上每道内圈梁实际制作尺寸应比测量尺寸每边小 6cm 左右， 下放到位后由潜水人员对圈梁与钢板桩间的缝隙进行抄垫

15、。在钢板桩围堰的插打中，因小范围弯曲排列的钢板桩会较多，在圈梁与钢板桩之间会产生空 隙，圈梁与钢板桩直接接触部位一般不超过整个围堰的 1/3，需在圈梁与钢板桩之间利用型钢塞填 并焊牢，并根据受力情况不同，在不同的位置应使用大小不一的型钢，将型钢与钢板桩、圈梁以 及斜撑头焊成整体，避免圈梁相对于钢板桩之间的上下、左右滑动及倾翻。六、围堰内挖土、清基 围堰内挖土、清基分无水开挖和有水开挖两种方式。1. 无水开挖 通常和内支撑安装穿插进行。第一道内支撑安装完毕后，开始挖土、清基工作，直到第二道内支撑高程以下约 1m，安装第二道内支撑，重复上述作业，直至开挖到设计基底高程。检查验收 后，浇筑封底混凝土

16、。挖土、清基作业方式以机械作业为主，采用挖掘机作业辅以人工清槽。挖掘机可以在围堰内 或围堰边缘作业，直接把弃土装船运走。基坑弃土尽可能远离围堰边缘，避免加大对围堰的侧压 力。围堰挖土、清基应连续进行，一次开挖距基底以上要预留 2030cm，待基底验收后人工一次 清除至设计高程，以保证基底土层承载力。2. 有水开挖 通常在内支撑安装之前进行。在围堰范围内布置清基平台，采用挖掘机进行挖土，吸泥机配合吸泥。挖机及吸泥机分区域进行取土工作，测量人员及时进行测量并记录，同时潜水员水下检 查，及时反馈清基情况，对清基不到位的区域，挖机再次取土、清基，直到符合要求为止。吸泥机清理基底淤泥及钢板桩间淤泥，同时

17、潜水员水下操作，利用高压水枪对钢板桩及钢护 筒上残留淤泥进行高压射水冲洗，直至全部清理干净。围堰内清基时注意保持围堰内外水位一致，必要时采用水泵补水，清基后期潜水工要逐段清理、逐段检查。 七、围堰封底 钢板桩围堰封底分干封和水封两种方式。1. 干封为围堰内支撑安装完毕，挖土、清基达到设计高程，基底找平后，直接灌筑封底混凝 土的方式。封底混凝土厚度根据基底向上的浮力、封底混凝土的自重及封底混凝土与钢护筒之间 的握裹力计算得出。封底混凝土达到强度要求后，即可进行承台、墩身施工。2. 水封在内支撑安装之前进行。挖土、清基达到设计高程，基底清理完毕后，搭设封底平台， 布置封底导管，即进行水下封底混凝土

18、浇筑。水下封底施工步骤如下： 导管的布置 围堰的封底采用导管法水封，导管的布置及数量依据下列因素决定： a灌筑平台可以布置及提升导管； b导管应尽量避开钢护筒，以保证混凝土扩散顺畅； c为保证混凝土与钢板桩有良好的结合，围堰四周导管布置应较中间密； d一旦发生堵管，处理则较费时，可以放弃该导管，而邻近导管可以补偿其作用。 砼供应及要求新灌混凝土按在围堰底 1：7 的坡度流动来考虑，每根导管的作用半径为 57m，砼的供应量按 混凝土面最小上升速率为 0.150.20 m/h 控制，导管灌筑水下混凝土采用拔球法，按规范计算首 灌量。由于采用导管法进行混凝土水下灌筑，并采用泵送工艺，混凝土的配置应满

19、足较大的和易性 和流动性，具备较长的初凝时间。 开始阶段砼灌筑 灌筑总原则：根据实测基地标高，由低向高，由四周向中间分期分批开灌各根导管。 采用两根导管同时开灌。开灌前应准备好导管拔球所需的混凝土量。在开始灌筑后，应密切注意混凝土灌筑情况，若发现混凝土下落较慢时，应立即稍微上拔导管 1020cm，混凝土下落顺利 后，尽快将导管下落到原定高度。导管下口距围堰底应为 1015cm，在下一根导管开始开灌前，应测量混凝土面高度，重新调整 导管至岩面距离，确保其为 1015cm。在导管拔球后，立即测量混凝土在导管周围堆置高度及导管埋深。如导管埋深未达到 0.8m， 应继续向导管内补充混凝土，使导管埋深达

20、到要求的深度。另外还应测量导管内混凝土柱的高度， 看是否达到 0.6 倍的水深。 正常阶段砼灌筑 在全部或部分导管封口完成后，即转入正常灌筑阶段。遵照封底混凝土灌筑总原则，各导管依次灌筑，每根导管每次灌筑相邻两根导管灌筑时间间隔越短越好。 导管埋入混凝土内最佳埋深在 1 .2m 左右，一般应在 0 .71 .2m 之间，导管的提升必须严格按测量所得混凝土面标高及导管的埋深控制，以免导管提出混凝土或造成其它质量事故。 终浇阶段 当测得混凝土面接近设计标高时，应放慢灌筑速度，注意调整混凝土面坡度，使表面尽量平整。水下封底混凝土浇筑完毕后，开始内支撑安装施工，内支撑安装完毕且封底混凝土达到强度 要求

21、后，抽除围堰内的水，基底清理浇筑垫层混凝土，即可进行承台、墩身施工。八、围堰拆除 在钢板桩围堰的施工中，内支撑拆除过程中的险情要比安装时多。为了安全，拆除支撑时严格按照从下至上逐步释放内应力的原则，对内支撑体系进行拆除。为避免下一层钢支撑拆除对上 一层造成大的冲击震动，应避免下一层钢支撑大范围内的同时拆除。围堰拆除方法：采用水泵加水至最下一道内支撑标高处拆除最下一道内支撑，其余按此步骤进行直至最顶一层内支撑拆除完毕。根据受力计算，若底层内支撑拆除后，钢板桩应力超过允许 应力，可采取先向围堰内加砂，再进行底层围堰内支撑拆除。钢板桩拔除由下游方向开始，对称 施工至上游方向，采用振拔锤配浮吊进行施工

22、。钢板桩拔除方法：先用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，然后慢慢的往上振拔，拔桩时注意桩机的负荷情况，发 现上拔困难或拔不上来时，停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拨，如此反复可将桩拔出来。九、质量控制说明1. 钢板桩围堰承台施工应符合下列规定： 插打钢板桩应有导向设备。 钢板桩围堰合龙到封底完成过程中，应经常检查围堰河床冲刷情况，必要时应抛石防护。 在围堰内吸泥至设计封底底面高程后，应整平基底、清除淤泥、浇筑水下封底混凝土。待 达到要求的强度后抽水，浇筑承台及墩身。 钢板桩的内支撑制造、组拼及起吊应满足设计要求。2. 围堰基底应检查平面位置、尺寸大小、基底高程。3. 检查基底地质情况和承载力是否与设计资料相符。2.11.6 施工机械及工艺装备 插打设备：钢板桩、工作船、液压振动锤、吊机、电焊机等。 吸泥设备：挖机、斗车、泥浆船、吸泥机、离心式潜水泵、高压水泵等。 安全设备：安全爬梯、警戒绳、安全网、安全帽、安全带、防水照明灯等。2.11.7 安全生产及环境保护应遵照执行铁路桥涵工程施工安全技术规程（TB1