拉森钢板桩围堰施工专项方案详细

拉森钢板桩围堰施工专项方案详细拉森钢板桩围堰施工专项方案正文1工程核心参数与方案选型论证本方案适配跨江大桥主墩承台水上施工作业场景，主墩承台设计外轮廓尺寸为长28.6m、宽16.2m，承台底标高-7.8m、顶标高-2.0m，施工期按30年一遇洪水位叠加0.4m波浪高度确定最高控制水位+3.2m，实测河床面平均标高-2.5m，最大水深5.7m。施工影响范围内地质分层自上而下依次为：①素填土层，分布标高0~-1.2m，承载力特征值fak=80kPa；②粉质黏土层，分布标高-1.2~-5.8m，fak=120kPa；③淤泥质黏土层，分布标高-5.8~-13.2m，fak=65kPa；④强风化粉砂岩层，分布标高≤-13.2m，fak=350kPa。经多工况验算对比，选定采用IV型拉森钢板桩作为围堰主体结构，单桩截面参数为400mm×170mm，腹板厚度15.5mm，每延米重量76.1kg，锁口咬合有效宽度400mm，桩顶设计标高+3.5m，高于最高施工水位0.3m，桩底设计标高-14.5m，单桩总长18m，共计配置272根钢板桩。围堰内设置3道内支撑体系：围檩采用双拼I45b工字钢，主撑及角撑均采用φ630×10mm螺旋钢管，第一道内支撑设置于标高+1.5m处，第二道设置于标高-2.5m处，第三道设置于标高-5.5m处。经规范验算，结构整体稳定安全系数1.87，抗倾覆安全系数2.12，抗隆起安全系数1.76，抗渗流稳定安全系数1.63，全部指标满足《钢板桩围堰施工规范》T/CECS603-2019及《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012要求。2施工准备工作2.1技术准备完成施工范围内地质超前复核，采用地质钻机沿围堰周边每10m布设1个勘探点，勘探深度至桩底以下2m，确认无地下障碍物、溶洞等不良地质。采用全站仪布设围堰轴线控制网，控制点布设在围堰施工影响范围50m以外，桩位放样轴线偏差≤20mm，高程控制偏差≤10mm。逐根开展钢板桩锁口气密性试验，通入0.3MPa压缩空气进行浸水检漏，锁口漏点率低于1%方可进场使用，不合格桩提前采用角磨机修补校正。编制完成围堰受力计算书、降水开挖专项验算报告，完成三级技术交底，所有作业人员考核合格后方可进场。2.2物资与设备配置进场物资清单：18m长IV型拉森钢板桩272根，双拼I45b工字钢围檩总用量148m，φ630×10mm螺旋钢管支撑总用量216m，密封膏采用3号锂基脂与滑石粉按2:1比例调配，总用量120kg，袋装水泥30t，干细煤渣15t，防水油膏80kg，C20素混凝土换撑带用料120m³。进场设备清单：90型液压振动打桩机2台，配套15t履带吊2台，3m³空压机2台，3寸流量50m³/h污水泵8台，超声波探伤仪1台，全站仪2台，S3级水准仪3台，固定式测斜仪4台，600t液压千斤顶4台，潜水作业设备2套。所有设备进场前完成检定校准，特种设备出具合格检测报告。2.3场地准备依托现有钢栈桥延伸水上施工操作平台，平台设计标高+3.8m，采用I25b工字钢作为主梁，间距0.8m，上部满铺10mm厚花纹钢板，平台边缘设置1.2m高防护栏杆，栏杆刷红白相间警示漆，栏杆底部设置20cm高挡脚板，平台临水面布设3条安全绳，作业区域配备救生衣、救生圈等应急防护物资。施工平台承载力按20kN/m²控制，履带吊行走区域下方额外铺设20mm厚钢板分散应力，避免平台局部变形。3钢板桩预处理与导向架安装首先开展钢板桩外观及性能预检，桩身弯曲度控制在≤1%桩长范围内，端面平整度偏差≤2mm，锁口位置无裂纹、缺损、焊瘤等缺陷，对变形量超标的桩采用千斤顶冷校正，校正后采用同型号标准锁口做通套试验，确认锁口滑动无卡滞。完成预检后，在所有锁口接触面均匀涂抹厚度2mm的调配好的密封膏，在桩端10cm位置焊接10mm厚环形加强钢箍，避免打桩过程中桩端卷边导致锁口咬合失效。导向架采用双拼I36a工字钢焊接而成，导向架内轮廓尺寸比围堰设计外轮廓大5cm，即长边内净尺寸28.7m、短边内净尺寸16.3m，竖向设置2道横向限位撑，上下间距3.5m，导向架两侧采用预埋地脚螺栓与施工平台型钢主梁焊接固定，导向架内侧每隔1.5m焊接限位卡板，限制打桩过程中桩体侧向位移。导向架安装完成后进行精准校核，轴线偏差≤10mm，顶面高程偏差≤5mm，导向架纵向弯曲度≤5mm，验收合格后方可开展钢板桩插打作业。4钢板桩插打与围堰闭合施工采用屏风式插打工艺作业，选取围堰长边中点位置作为起始桩点位，定位时采用2台经纬仪在垂直90°的两个方向实时校核桩身垂直度，首根桩垂直度偏差严格控制在≤0.5%范围内，确认定位精度达标后，先启动振动锤静压下沉1m，再调整至低频档振击下沉，下沉速率控制在0.8~1.2m/min，首根桩沉桩至设计标高后，立即采用点焊方式与导向架临时固定，防止桩体偏移。后续钢板桩按每10根为一个批次插打，批次内所有桩先全部插打至桩顶标高+2.0m位置，形成整体屏风单元后，再按顺序逐根复打至桩顶设计标高+3.5m，插打过程中逐根监测桩身垂直度，偏差不得超过1%，相邻桩锁口咬合间隙控制在3~5mm，插打至围堰转角位置时采用定制90°异形转角桩作业，严禁直接切割常规钢板桩制作转角，避免锁口咬合失效。所有钢板桩插打完成后整体校核桩位，长边方向总偏差≤50mm，短边方向总偏差≤30mm，围堰闭合总误差控制在≤150mm范围内，若闭合偏差超差，采用锥度1:80的定制楔形桩调整咬合，不得强行顶压桩体强制闭合。5围堰止水防渗施工钢板桩全部沉桩到位后，第一时间开展止水防渗作业：首先安排作业人员在围堰内侧锁口缝隙处填塞5mm厚棉絮条，沿着围堰外围一周均匀抛撒干细煤渣与普通硅酸盐水泥按1:1比例调配的混合封堵物料，抛撒厚度不小于30cm。随后安排潜水员水下作业，从河床面标高位置开始沿着锁口缝隙填塞棉絮裹防水油膏封堵层，填塞深度不小于2m，完全覆盖河床以下所有锁口段。封堵作业完成后开展气密性及抽水检漏试验：首先采用空压机向锁口间隙通入0.2MPa压缩空气，排查明显漏点并提前封堵，随后同步抽排围堰内部水体，抽水至内围水位标高+1.0m位置后停止抽水，静置24小时开展渗漏量统计，总渗漏量≤0.5m³/h判定为防渗合格。局部少量渗漏点采用棉絮裹环氧树脂塞入锁口缝隙封堵，流量超过0.2m³/h的集中渗漏点，在围堰外侧对应位置抛填袋装水泥，配合水下注浆工艺封堵，严禁带水强行开展后续开挖作业。6分层开挖与内支撑安装严格执行“先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”作业原则，所有开挖工序与支撑安装流水衔接，无支撑暴露深度不得超过1m。第一阶段：围堰内初始水位标高+3.2m，抽水作业至水位标高+1.2m位置，距离第一道内支撑设计标高+1.5m下方0.3m，停止抽水，定位放线标注围檩安装位置，在钢板桩内侧每隔1.2m焊接M20螺栓挂座，吊装双拼I45b围檩就位，围檩接缝位置采用等强焊接，焊缝高度≥12mm，100%超声波探伤达到二级合格标准后，吊装φ630×10mm内支撑就位，支撑两端与围檩采用法兰盘螺栓刚性连接。支撑体系安装完成后，采用600t液压千斤顶在支撑两端同步施加预加轴力，按设计轴力的70%施加，单根主支撑预加轴力控制为1200kN，预压完成后焊接限位卡板，避免轴力损失。第二阶段：第一道支撑验收合格后，继续抽排水至水位标高-2.0m位置，距离第二道内支撑设计标高-2.5m上方0.5m，采用长臂挖机结合水下吸泥泵开展土方开挖，开挖面平整度偏差≤100mm，开挖至该标高后停止作业，按相同工艺安装第二道围檩与内支撑，单根支撑预加轴力按设计值70%控制为1500kN。第三阶段：第二道支撑验收合格后，分层向下开挖至标高-5.0m位置，距离第三道内支撑设计标高-5.5m上方0.5m，停止开挖，安装第三道围檩与内支撑，单根支撑预加轴力按设计值70%控制为1800kN。第三道支撑验收合格后，开挖至承台底设计标高-7.8m下方200mm位置，预留200mm厚土层人工清底，避免扰动基底原状土，清底完成后浇筑200mm厚C20素混凝土垫层，垫层内预埋φ16锚固钢筋，深入垫层下方土层300mm，与钢板桩内侧焊接固定，形成底部刚性约束。7主体施工与换撑工序垫层强度达到设计强度75%后，开展承台钢筋绑扎、模板安装作业，浇筑C35P8抗渗承台混凝土，混凝土采用分层连续浇筑工艺，分层厚度≤500mm，内部布设φ50冷却水管，进出水温差控制≤25℃，养护时间不少于14天，承台强度达到设计强度100%后方可开展后续换撑作业。换撑作业严格按照“先换后拆、对称受力”原则执行：首先施工墩身至标高-3.0m位置，在承台顶面与钢板桩内侧缝隙之间浇筑C20素混凝土换撑带，换撑带宽度1m、厚度0.8m，换撑带强度达到设计强度80%后，对称拆除第三道最下层内支撑；随后继续施工墩身至标高-1.0m位置，在-2.0m标高处浇筑第二层换撑带，厚度0.6m，强度达标后拆除第二道内支撑；后续施工墩身至标高+2.0m位置，在+1.0m标高处浇筑第一道换撑带，厚度0.6m，强度验收合格后拆除第一道内支撑，全程避免围堰单侧无支撑暴露，防止结构受力突变失稳。8钢板桩拔除作业所有主体施工完成且混凝土强度满足抗浮要求后开展拔桩作业：首先拆除围堰内侧所有临时附属设施，向围堰内同步回灌水，将围堰内外水位标高差控制在≤0.5m范围内，完全解除水压力差约束。拔桩从围堰闭合位置的反向起点开始作业，启动振动锤振松锁口咬合面，缓慢提升桩体，拔桩速率控制在1~2m/min，当拔桩阻力超过桩体自重与振动锤激振力总和70%时，立即停止拔桩作业，采用相邻桩体辅助振动的方式消减锁口阻力，严禁强行硬拔导致桩体断裂、桩身残留基坑内。拔出后的钢板桩及时清理锁口内残留水泥浆、泥沙等杂物，对变形部位采用冷校正工艺修复，按规格分类堆存，堆存层数不得超过3层，垫木间距≤3m，避免桩体受压二次变形。拔桩形成的桩孔采用同级配砂石回填密实，避免后期地基不均匀沉降。9施工质量验收管控所有工序严格执行现行国家及行业规范要求，质量验收允许偏差执行以下标准：钢板桩桩身垂直度允许偏差≤1%，桩顶标高允许偏差+100mm、-50mm，围堰轴线位置允许偏差±100mm，围檩安装轴线偏差≤±20mm，顶面高程偏差≤±20mm，支撑轴线偏差≤±30mm，支撑顶面相邻高差≤20mm，预加轴力允许偏差±50kN，所有受力焊缝100%超声波探伤达到二级合格标准，防渗试验总渗漏量≤0.5m³/h，基底清底标高偏差≤+50mm、-30mm。每道工序验收留存影像资料及检测记录，未经验收合格不得进入下一道工序。10施工监测与安全管控围堰施工全过程布设自动化监测体系，监测点位及警戒值严格按设计要求设置：钢板桩顶水平位移监测点每10m布设1个，共16个，警戒值控制为位移速率≤2mm/d、累计水平位移≤30mm；支撑轴力监测点在每根主支撑端部布设1个，共8个，警戒值为轴力≤设计值的80%；桩身深层水平位移测斜点每20m布设1个，共4个，累计位移警戒值≤40mm；围堰内外水位差监测点布设4个，水位差警戒值≤1.5m；周边河床地表沉降监测点在围堰外侧2~20m范围布设24个，累计沉降警戒值≤20mm。抽水及开挖作业阶段每8小时采集1次监测数据，承台及换撑施工阶段每24小时采集1次监测数据，监测数据超过预警值第一时间停工，分析原因采取补强处置措施，待数据回落稳定后方可复工。作业区域严格落实水上施工安全管控要求，所有作业人员佩戴安全防护装备，六级及以上大风天气停止水上打桩及起重作业，临时用电执行三级配电两级保护要求，水下焊割作业办理专项动火许可。11典型应急处置方案针对四类高发险情制定专项处置流程：一是集中渗漏险情，当单处渗漏量大于0.2m³/h时，立即停止开挖作业，在渗漏点内侧嵌入带导流管的快干混凝土，引流渗水后周围封堵速凝水泥，围堰外侧同步抛填袋装水泥+粉煤灰混合物，直至渗漏点完全封堵；二是位移超差险情，当桩顶水平位移速率连续3天超过3mm/d时，立即向围堰内回灌水至当前作业面标高以上1m位置，在位移超差区域外侧增设临时斜向钢支撑，两端分别顶紧钢板桩与加固型钢立柱，待监测数据稳定、位移停止发展后再排查原因优化工序；三是支撑轴力超差险情，当支撑轴力超过设计值90%时，立即在相邻支撑间隙增设备用φ630临时支撑，同步补加预轴力分担受力，排查前期开挖面是否存在超挖问题，后续作业严格控制分层开挖深度；四是极端水位险情，当水位超过设计警戒水位+3.3m时，启动所有抽排水设备同步作业，保证围堰内外水位差≤0.5m，在桩顶外侧堆砌袋装土加高挡水，挡水高度不小于0.5m，完全避免围