钢板桩围堰施工方案Word下载.docx
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⑤2强风化花岗岩：
承载力较高，工程力学性质较好。
⑤3中风化花岗岩：
桥梁钻孔均有揭露，分布较为稳定，工程力学性质良好，承载力高，但局部岩面起伏大，为拟建桥梁桩基础良好的桩端持力层。
⑤4微风化花岗岩：
大部分桥梁钻孔均有揭露，工程力学性质很好，承载力极高。
但该层局部岩面起伏大，分布较复杂（因为⑤3层中风化花岗岩中局部夹杂微风化花岗岩夹层，所以微风化花岗岩中夹杂中风化花岗岩夹层的可能性较大）。
二、施工方案的总体设计
1、桥梁桩基、承台的相关参数：
1#和2#墩各计设计有3根直径为的钻孔灌注桩。
桩基标高参数为：
1#主墩桩顶标高、桩底标高，原地面标高，2#主墩桩顶标高、桩底标高，原地面标高。
3#主墩桩顶标高、桩底标高，原地面标高。
2、地质资料情况介绍
根据设计院提供的地质资料，结合现场桥位情况，桥位附近靠1#墩一侧，自上而下为粗砾砂层（左右），淤泥质土层（左右），砾质黏性土层（8~10m左右）。
靠2#墩附近自上而下为粗砾砂层（左右），砾质黏性土层（8~10m左右）。
靠3#墩附近自上而下为粗砾砂层（左右），淤泥质土层（左右），砾质黏性土层（左右）。
3、水文资料：
设计洪水位为，。
施工常水位按考虑，便道及主桥筑岛围堰最高水位按+＝考虑。
水的正常流速按1.0m/s考虑。
4、钢板桩围堰简介。
根据河床地质和水文情况及施工要求，初步确定从两侧河堤桥梁上游修筑施工便道，再沿桥梁上游投影边修筑6m的便道，标高按，便道两侧均采用钢板桩围堰，中间预留16m的过水面。
主桥墩水下承台、墩柱（身）桩基施工采用钢板桩筑岛围堰施工方案。
1、2、3号主墩各打设一个水中钢板桩筑岛围堰，钢板桩围堰尺寸定为：
单个主墩为12m×
26m。
钢板桩选用SP-Ⅳ型，1、2主墩采用长度为9m的钢板桩。
3号主墩采用长度为12m的钢板桩
本工程投入的拉森钢板桩采用SP-Ⅳ型拉森钢板桩，宽400mm，高170mm，厚，理论重量Kg/m，要求拉森钢板桩无穿孔，修边调直后方可使用。
拉森钢板桩技术参数...
型号
尺寸规格
单根钢板桩
单根每米壁宽
Dimensions
Perplie
Per1mofpilewallwidth
Type
宽度/w
高度/h
厚度/t
截面积
理论重量
惯性矩
截面模数
mm
cm2
Kg/m
cm4
cm3
cm2/m
Kg/m2
cm4/m
SP-Ⅱ
400
100
48
1240
152
153
120
8740
874
SP-Ⅲ
125
13
60
2220
223
191
150
16800
1340
SP-Ⅳ
170
4670
362
190
38600
2270
SP-ⅤL
500
200
105
7960
520
210
6300
3150
SP-ⅥL
225
11400
680
306
240
8600
3820
SP-ⅡW
600
130
2110
203
103
13000
1000
SP-ⅢW
180
5220
376
136
32400
1800
SP-ⅣW
18
106
8630
539
177
56700
2700
拉森钢板桩两侧用HW250*250*11*11H型钢围檩进行连接，围檩与每根拉森钢板桩之间空隙需打入木楔抵紧。
转角需设置专用构件，外侧采用φ32钢筋对两侧钢板桩进行对拉，对拉水平间距为，高度在钢板桩下。
围堰内填筑透水性较好的砂砾材料。
详见观澜河大桥筑岛围堰平面布置图及结构图。
1、2主墩及施工便道采用长度为9m的钢板桩
3主墩及施工便道采用长度为12m的钢板桩
6、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，需要对围堰的稳定性、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。
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3号主墩的最不利情况下的工作状况为混凝土搅拌运输车：
通过便桥车辆荷载按10m3（44吨）混凝土搅拌运输车（满载）考虑。
混凝土搅拌运输车后轴单侧为4轮，单轮宽30cm，双轮横向间距10cm。
两后轴间距135cm，左侧后双轮与右侧后双轮间距190cm，车总宽度250cm。
混凝土搅拌运输车前轴重F1=88KN，后轴重F2=352KN。
荷载图式如下：
：
按70吨考虑，换算后为30KN/m2。
此时，围堰内的土面比围堰外河床面要低，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，考虑到此时围堰的围檩拉已经安装，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：
A点（h=0）:
PaA=0
Ea=γzm2-2cm
被动土压力：
Ep=γz
+2c
公式中：
γ土的自重（KN/m3）
C土的粘聚力（kPa）
φ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γ=19kN/m、内摩擦角φ==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=
=，m2=
被动土压力相关系数：
=
=，
第2到围檩距离河床底的距离为，钢板桩封底砼底有效入土深度
（4）、计算受力模型及工况示意图
围堰外侧水及主动土压力
围堰内静水及被动土压力
（5）、计算过程
①、围堰外迎水面钢板桩水压力计算
P1=ρWh
P—每延米板桩壁河床处水的压强（kpa）。
ρW——水的密度。
P1=ρWh=10
8=80kpa。
h—水深（m）
迎水面钢板桩水压力合力Ea1
Ea1=
P1h
80
8m=320KN
相对于第2道围檩的力臂L1=5-（
8）=2.333m
②、围堰外侧封底砼标高至河床顶厚主动土压力合力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Pa2
Pa2=γh2m2=19×
×
=。
主动土压力合力Ea2
Ea2=
γh22m2=
19×
=kN
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+（
）=
③、钢板桩封底砼底有效入土深度厚主动土压力合力Ea3
h3=4.8m厚土层地的主动土压力Pa3
拉应力与压应力得临界高度h0=
计算可得
h0=
=
=2m,可求得h3==2.2m
Pa3=γh3m2+Pa2
=19
+=kpa
主动土压力合力Ea3
Ea3=
h3
Pa3=
kN
Ea3作用点距离土层底的距离为1/3土层厚
h3/=
=0.733m
相对于第2道围檩的力臂L3=5++2+、围堰内水面钢板桩静水压力计算
P1/=ρWh
P1/=ρWh=10
（8+）=128kpa。
围堰内钢板桩静水压力合力Ea1
Eb1=
P1/h1/
Eb1=
128
12.8m=
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+（
）=10.333m
⑤、钢板桩有效入土深度厚被动土压力合力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/=γh
+2c
=γh2/2
=
=kpa
被动土压力合力Eb2=
Pb2/h2/
Eb2=
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++（
）=12.6m
（6）、稳定性判断
①、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。
②、围堰外侧水及主动土压力的倾覆合力矩为
=MC1+MC2+MC2
=Eb1
L1+Eb2
L2+Ea3
L3
=320KN
2.333m+
8.2m+
13.627m
=KN
③、围堰外侧水及主动土压力的抗倾覆合力矩为
=MC1+MC2
L1/+Eb2
L2/
10.333m+KN
12.6m
安全系数K=÷
=＞2。
通过验算，钢板桩封底砼底有效入土深度，安全。
④、当内外水头差3m时：
围堰内水面钢板桩静水压力计算
（5+）=98kpa。
98
9.8m=
）=5.733m
围堰外侧水及主动土压力的抗倾覆合力矩为
/=MC1+MC2
5.733m+KN
安全系数K=÷
安全
1、钢板桩施工的一般要求
（1）钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于桩基础施工，即在基础最突出的边缘外留有埋护筒、浇筑砼的余地。
（2）钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便标准钢板桩的利用和支撑设置。
各周边尺寸尽量符合板桩模数。
（3）整个施工期间，在挖土、吊运、浇筑混凝土等施工作业中，严禁碰撞支撑，禁止任意拆除支撑，禁止在支撑上任意切割、电焊，也不应在支撑上搁置重物。
2、钢板桩施工的顺序
（1）钢板桩位置的定位放线
（2）挖沟槽
（3）安装导梁
（4）施打钢板桩
（5）安装围檩拉杆
（5）回填砂砾土
（6）拔除钢板桩
3、钢板桩的检验、吊装、堆放
（1）钢板桩的检验
对钢板桩，一般有材质检验和外观检验，以便对不合要求的钢板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。
①外观检验：
包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和锁口形状等项内容。
检查中要注意：
a）对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；
b）割孔、断面缺损的应予以补强；
c）若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度。
原则上要对全部钢板桩进行外观检查。
②材质检验：
对钢板桩母材的化学成分及机械性能进行全面试验。
包括钢材的化学成分分析，构件的拉伸、弯曲试验，锁口强度试验和延伸率试验等项内容。
每一种规格的钢板桩至少进行一个拉伸、弯曲试验。
每20-50t重的钢板桩应进行两个试件试验。
（2）钢板桩吊运
装卸钢板桩宜采用两点吊。
吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口免受损伤。
吊运方式有成捆起吊和单根起吊。
成捆起吊通常采用钢索捆扎，而单根吊运常用专用的吊具。
（3）钢板桩堆放：
钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。
堆放时应注意：
①堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便；
②钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；
③钢板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过5根，各层间要垫枕木，垫木间距一般为3-4米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2米。
4、导架的安装
在钢板桩施工中，为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，一般都需要设置一定刚度的、坚固的导架，亦称“施工围檩”。
导架采用单层双面形式，通常由导梁和围檩桩等组成，围檩桩的间距一般为2．5～3．5米，双面围擦之间的间距不宜过大，一般略比板桩墙厚度大8～15mm。
安装导架时应注意以下几点：
（1）采用经纬仪和水平仪控制和调整导梁的位置。
（2）导梁的高度要适宜，要有利于控制钢板桩的施工高度和提高施工工效。
（3）导梁不能随着钢板桩的打设而产生下沉和变形。
（4）导梁的位置应尽量垂直，并不能与钢板桩碰撞。
5、钢板桩施打
拉森钢板桩施工关系到施工止水和安全，是本工程施工最关键的工序之一，在施工中要注意以下施工有关要求：
（1）全线采用Ⅲ型9．0米长密扣拉森钢板桩。
拉森钢板桩采用履带式挖土机（带震动锤机）施打，施打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情况，认真放出准确的支护桩中线。
（2）打桩前，对钢板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的钢板桩，不合格者待修整后才可使用。
（3）打桩前，在钢板桩的锁口内涂油脂，以方便打入拔出。
（4）在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2%，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。
（5）钢板桩施打采用屏风式打入法施工。
屏风式打入法不易使板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸，打入精度高，易于实现封闭合拢。
施工时，将10-20根钢板桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再施打。
通常将屏风墙两端的一组钢板桩打至设计标高或一定深度，并严格控制垂直度，用电焊固定在围檩上，然后在中间按顺序分1/3或1/2板桩高度打入。
屏风式打入法的施工顺序有正向顺序、逆向顺序、往复顺序、中分顺序、中和顺序和复合顺序。
施打顺序对板桩垂直度、位移、轴线方向的伸缩、板桩墙的凹凸及打桩效率有直接影响。
因此，施打顺序是板桩施工工艺的关键之一。
其选择原则是：
当屏风墙两端已打设的板桩呈逆向倾斜时，应采用正向顺序施打；
反之，用逆向顺序施打；
当屏风墙两端板桩保持垂直状况时，可采用往复顺序施打；
当板桩墙长度很长时，可用复合顺序施打。
总之，施工中应根据具体情况变化施打顺序，采用一种或多种施打顺序，逐步将板桩打至设计标高，一次打入的深度一般为0．5-3．0米。
钢板桩打设的公差标准如下表所示。
钢板桩打设公差标准
项目允许公差
板桩轴线偏差土10Cm
桩顶标高土10CC
板桩垂直度工％
（6）密扣且保证开挖后入土不小于2米，保证钢板桩顺利合拢；
特别是工作井的四个角要使用转角钢板桩，若没有此类钢板桩，则用旧轮胎或烂布塞缝等辅助措施密封。
（7）打入桩后，及时进行桩体的闭水性检查，对漏水处进行焊接修补，每天派专人进行检查桩体。
6、钢板桩的拔除
基坑回填后，要拔除钢板桩，以便重复使用。
拔除钢板桩前，应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间及土孔处理。
否则，由于拔桩的振动影响，以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，会给己施工的地下结构带来危害，并影响临近原有建筑物、构筑物或底下管线的安全。
设法减少拔桩带土十分重要，目前主要采用灌水、灌砂措施。
（1）拔桩方法
本工程拔桩采用振动锤拔桩：
利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。
（2）拔桩时应注意事项
①拔桩起点和顺序：
对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。
可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。
拔桩的顺序最好与打桩时相反。
②振打与振拔：
拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。
对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100－300mm，再与振动锤交替振打、振拔。
有时，为及时回填拔桩后的土孔，当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。
③起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。
④供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的1．倍。
⑤对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续不超过1．5h。
7、钢板桩土孔处理
对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填处理。
回填的方法采用填入法。
填入法所用材料为石屑。
钢板桩的施工中遇到的问题及处理：
由于河床地质结构复杂，钢板桩打拔施工中常遇到一些难题，常采用如下几点办法解决：
①桩过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。
②钢板桩杂填土地段挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：
在发生偏斜位置将钢板桩往上拔～，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。
③钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据据实际倾斜度进行焊接加工；
倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。
④在基础较软处，有时发生施工当时将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在施打当桩的连接锁口上涂以黄油等润滑济减少阻力。
（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。
1．质量保证措施
建立健全质量安全管理网络，分工明确，责任到人，及时发现和清除各种质量安全隐患，防患于未然。
（1）以项目经理为质量第一负责人，任命1至2名合适的有资格人员负责质量管理方面的工作，并保持与设计施工等各方面有效协调。
（2）各种原材料，半成品严格按质量要求进行采购。
钢板桩送到现场后，应及时检查、分类、编号，钢板桩锁口应以一块长～标准钢板桩进行滑动检查，凡锁口不合应进行修正合格后方能使用。
（3）钢板桩质量要求
a、桩的垂直度控制在1%以内；
b、桩底高程误差控制在10cm左右；
c、沉桩要连续，不允许出现不连锁现象；
d、桩的平面位移控制在15cm以内。
（4）在使用拼接接长的钢板桩时，钢板桩的拼接接头不能在围堰的同一断面上，而且相邻桩的接头上下错开至少2m，所以，在组拼钢板桩时要预先配桩，在运输、存放时，按插桩顺利堆码，插桩时按规定的顺序吊插。
（5）钢板桩围堰在使用过程中，防止围堰内水位高于围堰外水位。
在低水位处设置连通管，到围堰内抽水时，再予封闭，在围堰内抽水时，钢板桩锁口漏水，在围堰外撒大量细煤渣、木屑、谷糠等细物，借漏水的吸力附于锁口内堵水，或者在围堰内用板条、棉絮等楔入锁口内嵌缝，撒煤渣等物堵漏时，要考虑水流方向并尽量接近漏缝，漏缝较深时，用袋装下放到漏缝附近处徐徐倒撒，同时当围堰内抽水至各层支撑导梁处，逐层将导梁与钢板桩之间的缝隙用木楔楔紧，使导梁受力均匀。
（11）、质量控制及注意事项
1、在拼接钢板桩时，两端钢板桩要对正顶紧夹持于牢固的夹具内施焊，要求两钢板桩端头间缝隙不大于3mm，断面上的错位不大于2mm，使用新钢板桩时，要有其机械性能和化学成份的出厂证明文件，并详细丈量尺寸，检验是否符合要求。
2、对组拼的钢板桩两端要平齐，误差不大于3mm，钢板桩组上下一致，误差不大于30mm，全部的锁口均要涂防水混合材料，使锁口嵌缝严密。
3、为保证插桩顺利合拢，要求桩身垂直，并且围堰周边的钢板数要均分，为保证桩身垂直，于第一组钢板桩设固定于围堰支撑上的导向钢管桩，顺导向钢管桩下插，使第一组钢板桩桩身垂直，由于钢板桩桩组上下宽度不完全一致，锁口间隙也不完全一致，
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