绍兴特大桥801#墩承台围堰施工技术方案

1、杭甬铁路客运专线HYZQ-1标段绍兴特大桥水中墩钢围堰施工技术方案编制:审核:批准:中铁五局集团四公司杭甬铁路客运专线工程指挥部2009.07.16454#墩钢板桩围堰施工技术方案一、编制依据1、新建铁路杭州至宁波客运专线线路平面图2、绍兴特大桥施工图3、现场调查的相关资料二、工程概况杭甬客专HYZQ-1标四经部范围内线下工程起讫里程DK47+311.27DK65 +704全长18.393km，主要穿越浙东盆地之滨海积平原，区内水网交错，湖塘密布，河渠纵横，地表水极为发育，地表层主要为粉质粘土、淤泥质粘性土。根据设计图纸，结合我管段内的实际地质调查，对水中、水边的桥墩基础施工方案进行专题布置。

2、绍兴特大桥454#桥墩水深3.0米，河床以下地层依次为：4.0米淤泥粉质粘土、12米可塑粉质粘土，施工方法为搭平台先施工孔桩、完后打钢板桩围堰施工承台墩身。承台平面尺寸为10.4m14.3m，高度4.0m，承台顶面与河床底基本相平，因基坑要超挖用混凝土封底，基坑深度按5.0米计算。绍兴特大桥箱梁简述：简支梁492孔，440孔32m52孔24m；悬臂连续梁和膺架现浇梁特殊结构17处，(60+100+60）m连续梁+(48+80+48）m连续梁+6(40+64+40）m连续梁+ (40+56+40）m连续梁+6(32+48+32）m连续梁+240m简支梁。一、 施工方案先修栈桥搭平台施工钻孔桩，然

3、后打钢板桩围堰施工承台墩身。钢板桩围堰用拉森式型钢板，单根长度为15.0米，钢板桩伸出水面1.0米，进入承台基坑底深度为6.0。二、 计算1、 作用于钢板桩上土压力强度的计算（1） 基坑顶部水压力P水=10KN/m3*3.0m=30KN/m2（2） 基坑底部板桩后主动土压力（考虑浮力）Ea=(18.0-10) KN/m3*5m*0.85=34KN/m2（3） 基坑抽水后，水对钢板桩压力P水=30 KN/m2+10KN/m3*5.0m=80 KN/m22、 支撑布置与计算（1） 钢板桩的选型 根据施工条件，钢板桩选用400mm170mm和500mm200mm两种形式，每米截面模量依次为2270c

4、m3、3150 cm3。（2） 悬臂段最大允许跨度选用400mm170mm钢板桩： =261cm选用500mm200mm钢板桩：=291cm 以下计算按400mm170mm钢板桩计算： 则有：悬臂长度 h=2.61m 第二道与第一道间距 h1=1.11h=2.89m 第三道与第二道间距 h2=0.88h=2.30m 实际布置时： 悬臂长度 h=2.4m 第二道与第一道间距 h1=2.8m 第三道与第二道间距 h2=2.2m 第三道支撑距离基坑底0.6m。三、 横梁水平荷载Pn计算取1米长度横梁为计算对象。采用近似计算法计算，每道横梁承受上下相邻两跨各半跨的主动土压力，另外还承受水压力，为计算方

5、便，根据等效原理将河床以上的3.0m深水换算成2.0m等效高度的土，则换算基坑深度为7.0m。 Pn=KaD(hn+hn+1) 上式中，土的容重； Ka主动土压力系数； D横梁支点至基坑顶距离； hn横梁支点到上一支点跨度；hn+1横梁支点到下一支点跨度；1、第1道横梁水平荷载P1180.852(2+2.8)=73.44 KN/m2、第2道横梁水平荷载 180.854.2（2.8+2.2）=168.3KN/m3、第3道横梁水平荷载待定。四、 钢板桩入土深度计算1、入土深度X由盾恩近似法计算。基坑底以下为可塑粉质粘土，内摩擦角为11.8，则有Ka=0.66，Kp=1.52。由KaH(L5+X)=

6、 (Ka- Kp)X2 有公式（Kp-Ka）X2-KaHX-KaHL5=0根据以上公式可求出X，式中, Kp=1.52, Ka=0.66, H=6.4m,L5=0.6m. 求出X=5.4m单根长度：1.0+3.0+5.0+5.4=14.4m 2、第3道横梁荷载坑底被动土压力的合力P的作用点，在距离坑底的2/3X处，所以钢板桩最下面一跨跨度为L5+2/3X=4.2m.则，第3道横梁的荷载：180.856.4（2.2+4.2）=323.1 KN3、第3道横梁处钢板桩弯矩： 基坑底部被动土压力：Ep=1/2KpH2=0.5181.525.42=398 KN 第三道支撑以下主动土压力：Ea=1/2Ka

7、H2+KaH1H=0.5180.6662+180.666.46=670.1 KN 弯矩： 213.8462/3+456.1923-398（0.6+5.42/3）=522.36 KN*m当选用400mm170mm钢板桩时，W=2270cm3， 弯应力=230MPa=200 MPa，不符合要求。当选用500mm200mm钢板桩时，W=3150 cm3，弯应力=166MPa=200 MPa，符合要求。故钢板桩型号选用500mm200mm型，W=3150 cm3，考虑到1.5的安全系数，单根长度为18.0米（高出水面1.0米，水深3.0米，基坑深度5.0米，进入土层9.0米）五、 支撑计算1、第1道支

8、撑 荷载q=73.44 KN/m，选用I40a作为水平横梁，W=1090cm3，=200MPa，按照简支梁计算横撑布置间距，由 = = 得 L=4.87m，施工采用4.5m。第1支撑横撑布置间距为4.5m，横梁采用I40a。2、第2道支撑 荷载q=168.3KN/m，选用I45a作为水平横梁，W=1430cm3，=200MPa，按照简支梁计算横撑布置间距，由 = = 得 L=3.7m，施工采用3.5m。第2支撑横撑布置间距为3.5m，横梁采用I45a。3、第3道支撑 荷载q=323.1 KN/m，选用I50a作为水平横梁，W=1860cm3，=200MPa，按照简支梁计算横撑布置间距，由 =

9、= 得 L=3.1m，施工采用3.0m。第3支撑横梁布置间距为3.0m，横梁采用I50a。4、横撑计算横撑选用325mm钢管，壁厚6mm，主要检算其强度及稳定性。 强度检算：钢管截面积S=60.13cm2，根据第支撑布置可知：第一道支撑横撑 max=73.44 KN/m4.5m/60.13cm2=54.96Mpa =200 Mpa第二道支撑横撑 max=168.3 KN/m3.5m/60.13cm2=97.96MPa =200 Mpa第三道支撑横撑 max=323.1 KN/m3.0m/60.13cm2=161.2MPap,为大柔度杆，用欧拉公式检算。 临界应力 Fcr=981.3KN969.

10、3 KN，不会失稳。六、 基地隆起计算基地稳定必须满足： K=1.2Mr=转动力矩Mov=稳定力矩 当地层为匀质土时K=2.31.2，故基底不会隆起。 七、 封底混凝土检算将基坑挖到设计标高后在往下挖50cm，此部分用C30混凝土封底，待强度达到要求时，拆除第三道支撑，作用在钢板桩上的土压力由封底混凝土抵抗。封底混凝土顶面到承台底部距离10 cm，施工承台前用砂浆找平，使标高符合要求。按单向受力检算。取1米长度的封底混凝土为研究对象，作用在混凝土板两端的力为323.1KN，则有：=323.1 KN/0.4=807.75KPa,符合要求。八、 各种工况分析1、工况一：钢板桩打入土层合拢，将围堰内

11、水全部抽掉，施工第一道支撑。将围堰内水抽掉后，钢板桩河床以上悬臂部分承受3.0米深的水压力，将钢板桩视为下端锚固在土层的悬臂梁，取1m宽度钢板桩围堰作为计算对象，则有合力P水：P水=1/2gh2=45KN，作用点在河床以上1m位置处理。 最大弯矩Mmax=P水1.0米=45KN.m 采用500200钢板桩，得弯应力max=14.3Mpa200 MPa所以在基底部需要施做第三道支撑。九、 施工过程、用全站仪精确放出定位桩，打入钢管安装导向梁打入钢板桩并合拢抽水施工第一道支撑基坑下挖2.5米施工第二道支撑基坑下挖2.1米施工第三道支撑基坑下挖0.4米浇筑封底混凝土拆除第三道支撑用砂浆将基地找平安装

12、承台模板，绑扎钢筋承台第一次浇筑（浇筑高度2.0米）在已浇筑的承台顶部与围堰之间施做支撑拆除第二道支撑安装模板、绑扎钢筋承台第二次浇筑养护拆模将第一道支撑下移至承台顶面下月10CM处施工墩柱拆除围堰。、 施工准备： 插打钢板桩前的准备工作：a、 钢板桩经过装卸、运输、会出现撞伤、弯扭及锁口变形，钢板桩在拼组前必须进行检查，剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩；剔除钢板桩表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤。 b、在钢板桩锁口内涂抹黄油以减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩围堰的渗漏。c、 插打钢板桩的导向设备，先打定位桩，在定位桩上安置导梁，组成框架式的围笼作为插桩时的导向设备，因此在施打前必须制作导向

13、架。 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。振动锤的端电压要达到 380420 V，而夹板牙齿不能有太多磨损。、插打钢板桩 为了确保插打位置准确，第一片钢板桩是插打的关键。插打在导向架上设置一个限位框架，大小比钢板桩每边放大1cm，插打时钢板桩背紧靠导向架，边插打边将浮吊钩缓慢下放。这时在互相垂直的两个方向用经纬仪观测，以确保钢板桩插正、插直，然后以第一根钢板桩为基准，再向两边对称插打钢板桩。在整个钢板桩围堰施打过程中，开始时插一根打一根，即将每一片钢板桩打到设计位置，到剩下最后5片时，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉使之合拢，

14、合拢后，再逐根打到设计深度。 钢板桩的插打作业步骤和技术要点 ：a、在钢板桩锁口内涂黄油，安置吊点，根据浮吊起重高度可在桩顶利用拔桩孔系千斤顶，如起重机高度不够，可用钢丝绳在钢板桩1/3以上处捆扎，捆扎处应有夹板，并垫有木块，胶皮以防滑移和受力后吊点处锁口变形。 b、在钢板桩下端系揽风绳二根，浮吊起吊钢板桩接近垂直状态时，利用揽风绳控制正反方向。 c、钢板桩就位下插，第一片钢板桩沿活动导向下插是整个围堰的基准，要反复测量检查，使其方向垂直，位置准确，必要时可加辅助设施，控制桩在导向内的左右位置。 d、移动吊臂，将桩夹住后，进一步复核桩的垂直度、位置，认可后进行插打。使钢板桩（第一片或第一组）下

15、沉到河床设计标高，其它钢板桩则以插打好的桩为准。对准锁口，控制好方向，利用自重下插，当自重不能迫使下插时，可利用配重或滑车组加压。 、合拢 合拢前的准备，在即将合拢时，开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离，再根据钢板桩的宽度，计算出所需钢板桩的片数，按此确定下一步钢板材如何插打（是增加钢板桩，还是钢板桩插打时向外绕圆弧）。 合拢时桩的调整处理 ，为了便于合拢，合拢处的两片桩应一高一低。方形钢围堰有4个面，打完的每一片钢板桩都要沿导向架的法线和切线方向垂直，合拢应选择在角桩附近（一般离角桩45片），如果距离有差距，可调整合拢边相邻一边离导向架的距离。为了防止合拢处两片桩不在一个平面内，一定要调整好角桩方向，让其一面锁口与对面的钢板桩锁口尽量保持平行。 、安装内支撑 当围堰合拢后，抽水施工前还须进行内支撑的安装，以防水压力过大影响围堰内的施工安全。 内支撑的设置，除了考虑受力外，还应考虑不妨碍堰内施工。内支撑自上而下设置，一边抽水，一边安装，根据水压力和土压力计算决定支撑数量。内支撑周边梁采用325mm钢管，横梁采用工字钢，支撑拟采用三道，上下间距（见支撑图）。围堰内排水用抽水机，抽水机采用大于围堰内渗水量的1.52.0倍（抽完后留12台备用）。 、砼封底 基坑抽泥浆至设计基底设计标高以下约50cm,基坑抽干水后，及时进行砼封底，以防基底涌浆和