钢板桩围堰施工组织设计Word格式.docx
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附件3《11～20#墩钢板桩围堰设计计算》
附件4《8#、9#墩钢板桩围堰施工设计图》
附件5《7#、10#墩钢板桩围堰施工设计图》
附件6《11～20#墩钢板桩围堰施工设计图》
附件7《8#、9#墩钢板桩围堰施工步骤图》
附件8《7#、10#墩钢板桩围堰施工步骤图》
1工程概况
1.1工程简介
如皋港港口连接线（G204南延）二期工程长青沙二桥全长1046m，跨径布置为（4×
35）m+（3×
35）m+（95+218+95）m+（3×
35）m+（4×
35）m，桥梁总宽度为26.5m。
主桥采用（95﹢218﹢95）m仙鹤型双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，引桥采用标准跨径为35m装配式部分预应力混凝土连续箱梁。
主桥结构体系为半漂浮体系，在主塔处梁下设纵向活动支座，横桥向设有横向抗风支座；
在主引桥过渡墩墩顶处设纵向活动支座，单侧横向约束。
引桥为先简支后连续的结构体系。
长青沙二桥6#～21#墩处于河道中，为水中墩，桥跨示意如图1-1所示。
图1-1长青沙二桥水中墩布置示意图
1.2工程地质
根据土体成因、时代、埋藏分布特征及其物理力学性质的差异，将勘察深度范围内以浅的土体划分为9个工程地质（亚）层，土体为第四系松散层，多为新近期的河相漫滩冲积物为主。
基础施工涉及地质描述如下：
（1-1）层素填土：
灰黄色，松散，软塑，含植物根系，主要成份为粉质粘土。
分布于夹江两岸，层底深度0.6～1.8米，层厚0.6～1.8米。
（1-2）层淤泥质粉质粘土：
灰色，流塑,无摇震反应，干强度和韧性中等。
全区分布，层底深度1.7～11.5米，层厚0.9～11.5米。
（1-3）层粉质粘土夹粉土：
灰色，流～软塑，夹稍密状粉土。
无摇震反应，稍有光泽，干强度和韧性中等。
部分地段缺失，层底深度3.0～22.5米，层厚0.8～11.9米。
（2）层粉土夹粉砂：
灰色，湿，稍～中密，夹稍密状粉砂。
摇震反应迅速，无光泽，干强度和韧性低。
局部缺失，层底埋深19.0～23.5米，层厚8.0～17.9米。
1.3水文
拟建长青沙二桥位于长江下游澄通河段天生港水道上段，天生港水道是如皋沙群中汊水道的一条支汊，西起长青沙，东至通吕河口，全长约26.2Km，河道形态上段弯曲，中下段顺直单一河型，天生港水道上接如皋中汊，进口分流比占长江径流1%左右，天生港水道上段自长青沙洲头至小李港河口，长约12.2Km，河道较浅，河床变迁较大。
1.3.1潮汐
桥址河段处在长江感潮河段、河段既受上游径流的影响，又受到潮汐的影响。
工程河段潮汐为非正规半日浅海潮，每日两涨两落，潮汐的日不等现象明显，一天中两次高潮位相差较大，两次低潮位比较接近；
潮波受河槽阻力和径流的影响变形强烈，涨落潮历时不对称，涨潮历时短，落潮历时长，潮波变形程度大潮比小潮强烈。
1.3.2潮流
长江口潮流界随径流强弱和潮汐大小等因素变化而变动。
小径流遇大潮汛，潮流界上提；
大径流遇小潮汛，潮流界就下移。
据实测资料分析，当大通流量在10000m3/s左右时，潮流界在江阴以上；
大通流量在60000m3/s左右时，潮流界在本工程区附近。
一般情况下，本河段主航道主槽落潮流速大于涨潮流速，滩面和支汊是涨潮流速大于落潮流速。
由于主槽落潮流速大、历时长，因此，落潮流是塑造河床的主要动力。
天生港水道为涨潮流水道，其涨潮动力远较落潮动力为强。
由于涨潮流速大于落潮流速，天生港水道泥沙以向上输移为主。
涨潮流挟带的泥沙一部分落淤在上段汇潮点附近，一部分汇入如皋中汊，在上段落淤的泥沙，由于落潮流速相对较小，不能完全随落潮流向下输移，从而造成上段河床淤积。
2编制范围及依据
（1）《如皋港港口连接线（G204南延）二期工程施工图设计》
（2）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）
（3）《公路工程质量检验评定标准（土建工程）》（JTGF80/1-2004）
（4）其它有关国家规范及参考书籍。
3钢板桩围堰施工设计
水中6#墩、21#台处于江堤坡面上且承台埋置较浅，施工时插打钢板桩围堰主要是防止涨潮时潮水及边坡土体的掩埋，钢板桩结构简单、受力甚小，本文不作详细描述，主要介绍8#、9#主墩、7#、10#过渡墩及引桥11～20#墩钢板桩围堰的设计、施工。
3.1钢板桩选型
目前国内常见的钢板桩主要有拉森Ⅳ型和拉森Ⅵ型两种。
拉森Ⅳ型钢板桩单根长度为12m，宽度为400mm，高度为170mm，板厚为15.5mm（如图3-1），拉森Ⅵ型钢板桩单根长度为18m，宽度为600mm，高度为210mm，板厚为18mm（如图3-2），拉森Ⅳ型每米惯性矩只有拉森Ⅵ型的68%，每米截面模量只有拉森Ⅵ型的84%。
拉森Ⅳ型、Ⅵ型钢板桩截面特性如表3-1。
图3-1拉森Ⅳ型钢板桩截面示意图图3-2拉森Ⅵ型钢板桩截面示意图
拉森Ⅳ型、Ⅵ型钢板桩截面特性表表3-1
型号
宽度
（mm）
高度
（mm）
板厚
mm
每米板面截面特性
截面
面积
（cm2）
理论
重量
（kg/m2）
惯性距
（cm4）
模量
（cm3）
拉森Ⅳ型
400
170
15.5
242.5
190
38600
2270
拉森Ⅵ型
600
210
18
225.5
177
56700
2700
根据本工程基坑较深、潮汐期水流较急等特点，拟选用拉森Ⅵ型钢板桩。
3.2钢板桩围堰设计
3.2.18#、9#主墩钢板桩围堰设计
8#、9#墩承台尺寸为26.9×
23.2×
4.8m，承台底标高均为-7.0m。
围堰平面尺寸为30×
25.2m，共设置两道内支撑。
围堰顶高程为+5.0m，围堰底高程为-19.0m，封底混凝土厚2.8m。
8#、9#主墩钢板桩围堰立面布置如图3-3。
图3-38#、9#主墩钢板桩围堰立面布置图
围堰施工工序：
（1）钻孔桩施工结束后拆除钻孔平台上部结构，利用定位桩焊接牛腿，安装钢板桩插打导向；
（2）依次插打钢板桩至合拢；
（3）利用吊挂系统分别水下吊放、安装预制的第二、一道内支撑；
（4）两道内支撑均安装到位后，水下吸泥、清淤至-9.8m；
（5）搭设封底平台、布置封底砼导管,水下浇筑封底砼；
（6）待封底砼达到设计强度后抽光围堰内水进行承台、墩身施工；
（7）承台模板拆除后向钢板桩与承台间回填细砂并在顶部浇注50cm厚C25砼冠梁；
（8）待冠梁砼达到强度后，拆除第二道内支撑；
（9）向围堰内注水至+2.3m，拆除第一道内支撑；
（10）依次拔出钢板桩。
3.2.27#、10#主墩钢板桩围堰设计
7#、10#墩采用两个分离式的八边形独柱墩，承台平面尺寸为6.25m×
6.25m，承台厚度为2.5m，两个承台间设宽度为2.5m的系梁。
围堰平面尺寸为24×
8.4m，共设置两道内支撑。
围堰顶高程为+5.0m，围堰底高程为-15.0m，封底混凝土厚2.5m。
7#、10#主墩钢板桩围堰立面布置如图3-4。
图3-47#、10#主墩钢板桩围堰立面布置图
（1）钻孔桩施工结束后拆除钻孔平台上部结构，利用定位桩焊接牛腿，安装钢板桩插打导向；
（3）围堰内抽水至+2.5m，在+3.0m处安装第一道内支撑；
（4）继续抽水至-2.096m，在-1.596m处安装第二道内支撑；
（5）第二道内支撑安装后围堰内注水至围堰外水位，水下吸泥、清淤至-8.096m；
（6）搭设封底平台、布置封底砼导管,水下浇筑封底砼；
（7）待封底砼达到设计强度后抽光围堰内水进行承台、墩身施工；
（8）承台模板拆除后，向钢板桩与承台间回填细砂并在顶部浇注40cm厚C25砼冠梁；
（9）待冠梁砼达到强度后，拆除第二道内支撑；
（10）向围堰内注水至+2.0m，拆除第一道内支撑；
（11）继续向围堰内注水至围堰外水位；
（12）依次拔出钢板桩。
3.2.3引桥11～20#墩钢板桩围堰设计
引桥11～20#墩左右幅单个承台尺寸为5.4×
5.4×
2.0m，围堰平面尺寸为7.2×
7.2m，共设置两道内支撑。
围堰顶高程为+5.0m，围堰底高程为-13.0m，封底混凝土厚1.5m。
引桥11～20#墩钢板桩围堰立面布置如图3-5。
图3-5引桥11～20#墩钢板桩围堰立面布置图
（3）围堰内抽水至+3.0m，在+3.5m处安装第一道内支撑；
（4）继续抽水至承台顶面标高，在距离承台顶面标高50cm处安装第二道内支撑；
（5）第二道内支撑安装后围堰内注水至围堰外水位，水下吸泥、清淤；
（10）向围堰内注水至+3.0m，拆除第一道内支撑；
4资源配置
4.1机械设备配置
钢板桩主要插打设备为美国ICE公司的28C-350E液压振动锤，同时配备两台DZ90型振动锤备用。
28C-350E液压振动锤宽30cm，设备自带动力，由振动锤和动力站两大部分组成（如图4-1、4-2），最大可提供116t的激振力和71t的拔桩拉力。
28C-350E液压振动锤宽度仅为30cm，在施工时无须送桩设备就可以插打任何一根钢板桩。
这就为钢板桩的插打工作提供了极大的效率。
图4-128C振动锤图4-228C动力站
根据施工现场情况，为保证钢板桩围堰顺利施工，需配备的主要作业机械、设备如表4-1：
主要机械设备一览表表4-1
序号
名称
规格、功率
单位
数量
备注
1
发电机
250kw
台
备用
2
变压器
630KVA
3
全站仪
4
水准仪
5
振动锤
DZ90
6
液压振动锤
28C-350E
7
吊车
25T
8
履带吊
80T
9
龙门吊
60T
混凝土输送地泵
10
混凝土灌注设备
套
浇筑封底砼
11
拌和站
90m³
/h
座
一座备用
12
混凝土罐车
10³
混凝土运输
13
电焊机
BX1-315/400
15
4.2施工人员配置
为保证顺利完成水中围堰的施工，我项目部将组织具有类似围堰丰富施工和管理经验的管理人员，现场技术人员和操作人员进场，其主要组织安排及具体分工如表4-2。
施工人员分工及数量表表4-2
岗位
姓名
职责
现场总负责
王建华
负责现场施工生产组织和施工安全
技术负责人
刘亮亮
全面负责施工技术和质量
现场调度
寇丙来
负责现场生产调度
技术员
郭志林
负责现场施工技术和质量
张勇
专职安全员
李富成
负责现场施工安全
陶禹
测量工程师
王中华
负责现场施工测量工作
试验室主任
曹建立
负责现场施工材料和成品质量检测
质检工程师
周鼎能
负责现场施工质量检测
电工
王勇青
负责现场用电设施维修保养
吊装工
12人
电焊工
25人
混凝土工
20人
负责围堰封底施工
普工
15人
5施工进度计划
本工程水中钢板桩围堰共14个墩，7#～10#墩4个围堰材料一次性投入，同时施工。
11#～20#墩10个墩围堰拟考虑投入5个墩围堰材料，施工时倒用一次。
8#、9#墩单个围堰施工进度如图5-1。
图5-18#、9#墩单个围堰施工进度图
7#、10#墩单个围堰施工进度如图5-2。
图5-27#、10#墩单个围堰施工进度图
11#～20#墩单个围堰施工进度如图5-3。
图5-311#～20#墩单个围堰施工进度图
7#～20#墩钢板桩围堰总体施工进度如图5-4。
注：
图中施工时间指桩基施工结束至围堰内具备凿除桩头的时间。
图5-47#～20#墩钢板桩围堰总体施工进度图
6钢板桩围堰施工方案
6.1钢板桩围堰施工准备
6.1.1围堰材料准备
（1）钢板桩准备
①钢板桩整理
拉森钢板桩运到工地后，需进行整理。
清除锁口内杂物（如电焊瘤渣、废填充物等），对缺陷部位加以整修。
锁口检查的方法：
用一块长约2m的同类型、同规格的拉森钢板桩作标准，将所有同型号的拉森钢板桩作锁口通过检查。
检查采用卷扬机拉动标准拉森钢板桩平车，从桩头至桩尾作锁口通过检查。
对于检查出的锁口扭曲及“死弯”进行校正。
宽度检查的方法是：
对于每片拉森钢板桩分为上中下三部分用钢尺测量其宽度，使每根桩的宽度在同一尺寸内，每片相邻数差值以小于1cm为宜。
对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。
对于超出偏差的拉森钢板桩应尽量不用。
②拉森钢板桩的其它检查
对于桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等都要做全面检查，并采取相应措施，以确保正常使用。
③锁口润滑及防渗措施
对于检查合格的拉森钢板桩，为保证拉森钢板桩在施工过程中能顺利插拔，并增加拉森钢板桩在使用时防渗性能。
每根板桩锁口都须均匀涂以混合油，其体积配合比为黄油:
干锯沫＝5:
3。
④钢板桩接长
8#、9#墩所需钢板桩长度为24m、7#、10#墩钢板桩长度为20m，而钢板桩单根长度为18m，所以施工插打前需将钢板桩接长，接长的钢板桩要保证每根只有一道接缝。
钢板桩在接长前先进行变形检查。
对变形严重的钢板桩进行校正并做锁口通过检查，对于检查通过的投入使用，不合格的再进行校正或淘汰不用。
钢板桩的其它检查包括剔除钢板桩前期使用后表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤等。
保证焊接质量措施如下：
a、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。
b、将焊条在烤箱中烘烤2～3h，温度控制在200℃。
使用时放入焊条保温筒中，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。
c、施焊过程中采用多层交替焊接。
采用多层焊，由于焊缝短，前道焊缝未冷到较低温度，就开始下一层焊缝，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。
d、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。
（2）其他材料准备
围堰所需的支撑、临时吊挂、牛腿等材料进场均要经过检验，必须具有有效地合格证明。
在加工区根据需要对原材料进行现场加工的，如工字钢拼接、角撑制作等，操作工艺及质量必须满足设计及规范要求。
6.1.2机械设备准备
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。
DZ90振动锤的端电压要达到380-420V，而夹板牙齿不能有太多磨损。
6.1.3现场准备
桩基施工结束后撤走钻机并拆除钻孔平台，同时清理待施工墩位处栈桥以便钢板桩运输及临时堆放。
6.2钢板桩的插打
7#～9#墩利用60t龙门吊配合振动锤进行钢板桩插打，10#～20#墩利用履带吊配合振动锤进行钢板桩插打。
（1）钢板桩插打施工
钢板桩插打选择从围堰横桥向中心处开始，然后依次向两边进行，最后在任一角桩附近进行合拢。
钢板桩插打前利用钻孔平台，在定位桩上焊接双拼45C工字钢作为钢板桩导向架。
在插打前几根钢板桩前，先按钢板桩宽度在导向架上画出每根钢板桩的边线，然后再焊接长约4m的导向桁架，在导向架上、下边上设置限位装制，大小比钢板桩每边放大1cm。
钢板桩插打导向架示意如图6-1。
图6-1钢板桩插打导向架示意图
①为了确保每片钢板桩插打后的平面位置，第一片钢板桩是插打的关键，插打前在导向架上设置限位装制，大小比钢板桩每边放大1cm。
插打时，边插边将吊钩缓慢下放，这时在相互垂直的两个方向用锤球进行观测，以确保钢板桩插正、插直；
②通过检测，确定首根钢板桩插打合格后，以此桩为基准，再向两侧插打每一根钢板桩到设计位置。
整个施工过程中，要用锤球始终控制每片桩的垂直度，及时调整；
③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；
④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；
⑤插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点。
（2）钢板桩围堰合拢
钢板桩合拢技术是钢板桩围堰施工过程中的关键，合拢成功与否决定了围堰的施工质量及进度。
①合拢点选择
钢板桩最后的合拢点选择在任一角桩附近4～5根钢板桩处。
②合拢准备
为控制合拢口处钢板桩垂直度，在距合拢口两侧还剩10余根钢板桩时便严格控制钢板桩的倾斜度。
每插打一根钢板桩就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计其后几根桩的倾斜度，再后续桩插打时予以逐渐纠正，保证插打至合拢处，其轴向及法向倾斜度均控制在0.2%以内。
③插打合拢钢板桩
为了使合拢钢板桩能顺利与相邻桩的锁口相互咬合，插打前应使合拢钢板桩两侧桩高度不同，高差控制在100～200mm，这样合拢钢板桩的锁口可较方便地先与高桩套好，再套低桩的锁口。
插打合拢桩时，使与相邻桩套好锁口的合拢桩自由落入，并将振动锤垂直降落，使其重量全部压在合拢桩上，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400A时，将桩上提2m左右，待电流值降至100A时，再向下施打。
如此反复几次，将桩打至预定高程。
④合拢施工质量评价
合拢质量评价的标准如下：
合拢钢板桩施打时间与一般钢板桩插打时间基本一致；
在打桩过程中，合拢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；
合拢钢板桩打入后，其相邻两根桩的倾斜度仍保持在0.2%以内，与合拢前倾斜度一致。
（3）钢板桩插打质量控制
①钢板桩的运输控制
对于处理好的钢板桩，在堆放和运输中，要避免碰撞，防止弯曲变形。
插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点。
②钢板桩的起吊控制
a、将接长后的钢板桩整齐排列在易于起吊的位置；
b、利用起吊孔起吊钢板桩时，使用气割等在钢板桩轴线上从离端部10cm左右的位置穿好直径5cm大小的吊孔，再使用钩环结结实实的联结；
c、在下端部系好适当的绳索以防止左右摆动）。
钢板桩起吊示意见图6-2。
图6-2钢板桩起吊示意图
③钢板桩施工顺序控制
考虑到起吊设备和振动设备以及围堰合拢的精确度等因素，围堰采用前一部分逐根直接插打至设计标高，后一部分（约合拢点附近15根左右）先插合拢再插打至设计标高的方法。
首先施打的钢板桩，插打时钢板桩桩背紧靠导向架，边插边将吊钩缓慢下放，这时在相互垂直的两个方向用锤球进行观测，以确保钢板桩插正、插直。
施打完成后测量检测平面位置和垂直度，满足要求后利用锁口导向和定位导向依次施打其余钢板桩。
④钢板桩插打控制
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。
整个施工过程中，要用锤球控制每片桩的垂直度，并及时调整；
在钢板桩的插打时注意钢板桩的拼接缝不能在围堰的同一断面上，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。
⑤钢板桩的起插控制
第一根钢板桩以导梁为定位、垂直插（此项工作应反复仔细校正拉森钢板桩位，确保垂直）至设计标高。
其余钢板桩则以已插好的钢板桩为准，起吊后人工扶持插入前一根拉森钢板桩锁口，然后用振动锤振动下沉。
插入桩位的钢板桩需紧靠导梁。
插打一根或几根后，将已插好的钢板桩点焊固定于导梁上。
整个施工过程中，要用锤球始终控制每根桩的垂直度，及时调整，调整工具有千斤顶、木楔、导链等。
6.3内支撑安装
钢板桩插打施工完后即进行内支撑的安装施工。
本工程8#、9#主墩内支撑在钢结构加工厂按设计下料、预制后在墩位处拼装、焊接，待检验合格后，利用设置在钢护筒上的吊挂系统整体下放至设计标高，然后潜水员下水摸清下放到位的内支撑与钢板桩间是否存在间隙，对存在间隙的进行抄垫。
其余墩内支撑均在抽水后进行吊装、焊接。
围檩在吊装前首先在安装位置下方焊接承受围檩自重的临时短型钢牛腿，然后吊围檩型钢就位。
由于部分钢板桩内侧与围檩型钢之间存在空隙，将每片有空隙处的钢板桩用短型钢支撑在围檩型钢上并焊接固定，尤其注意围堰四角与围檩型钢的固定。
并按照设计要求安装钢管桩支撑，对围檩型钢和支撑接头位置用三角加劲板焊接，同时加强焊缝质量检查，形成稳定的内支撑结构。
6.4水下吸泥施工
本工程封底砼面以上土层为淤泥粉质粘土、粉土夹粉砂，围堰内吸泥采用水下吸泥法施工。
根据围堰设计要求，在内支撑安装到位后并保持围堰内外水位一致的情况下进行水下吸泥施工。
为保证围堰内水位能始终与围堰外水位保持一致，在钢板桩插打前，每个围堰选择6根钢板桩根据设计桩顶标高至低水位时的高度在钢板桩上开孔设置开关阀，在围堰内水下吸泥过程中打开开关阀使围堰内水位随涨落潮变化，在封底砼达到强度准备抽水前，在低水位时关闭开关阀。
吸泥施工采用高压气泵吸泥机，清理围堰内基底至封底砼地面，清理完后检查基底平整度并作好记录。
高压气泵吸泥机工作原理：
机具由一节直径273mm的钢管组成，钢管上附着有3cm的送气管，使其组成一个整体循环系统。
工作时整个机具伸入水中，用高压
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