钢管桩围堰施工及安全专项方案doc.docx

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钢管桩围堰施工及安全专项方案doc

苏州市东环快递路南延一期工程1标

宝带东路P6#墩钢管桩围堰

施工及安全专项方案

南京东部路桥工程有限公司

二0一三年三月

宝带东路P6#墩钢管桩围堰施工及安全专项方案

一、围堰施工方案编制说明

二、工程概况

三、桥梁设计标准

四、工程特点

五、方案拟定

六、围堰施工方案验算

七、施工组织方案

八、承台基坑开挖安全措施

九、海事、航道专项安全措施

十、质量保证体系

十一、围堰施工安全专项措施

十二、文明施工保障措施和环保措施

十三、应急预案

宝带东路P6#墩钢管桩围堰施工方案

一、围堰施工方案编制说明

宝带东路主桥P6#墩桩基和承台均位于京杭老运河中，桩基埋深58米，地质条件一般，在桩基位置有一个3m*4m的靠船墩需要处理，且在靠近河西位置有一条驳岸也需要拆除，施工难度较大。

结合施工现场实际情况以及考虑到钻孔灌注桩施工的安全性，我部选用钢管桩围堰进行施工。

二、工程概况

宝带东路跨大运河桥位于北段工程，主桥跨越京杭大运河老航道段，桥梁起点桩号：

K0+311.756,终点桩号：

K0+771.756。

主桥为双层钢桁梁连续梁桥（跨径组合：

40+80+40=160m），引桥为预应力砼连续箱梁（西引桥跨径组合：

5*30=150m；东引桥跨径组合：

2*30+3*30=150m）。

基础为钻孔灌注桩、承台，按摩擦桩设计。

京杭大运河老航道不通航，净空要求为5.0米，最高通航水位为2.4米，桥梁中心桩号为K0+541.756。

P6#墩桩基全部位于老河道中，共计10根桩，单根桩径为1.5米、桩长58米；承台为矩形，长16.9米、宽8.3米。

由于承台位于河道中，所以要采取围堰施工。

三、桥梁设计标准

1、设计荷载：

汽车荷载：

公路级；人群荷载按《公路桥涵通用设计规范》（D60-2004）.

2、净空要求：

冬青路机动车道净空≥5.0米，跨京杭大运河人非通道净空≥2.5米。

3、航道标准：

V级航道，通航净宽45米，通航净高5米，最高通航水位2.4米。

4、抗震标准：

地震基本烈度7度，地震动峰值加速度等于0.1g。

5、安全等级：

主桥：

一级，r0=1.1；引桥：

二级，r0=1.0。

四、工程特点

1、工程地质条件

根据设计图纸，该处主要的地质为粘土、淤泥质填土、粉砂，高含水量，高孔隙比，高压缩性，低强度，触变性强，工程性能极差，连续分布，在老河道P6＃墩处淤泥层厚度约在0.4~4.6米。

2、施工难点

1）、虽然是老航道航，由于该处上游有两家拌和站材料是通过老河道运入，所以要考虑现场通航要求。

2）、在P6#墩桩基位置，有一靠船墩影响桩基和承台的施工，需要破除处理。

3）、P6#墩在靠近河西位置有一条驳岸，影响桩基和承台的施工，需要拆除。

4）、土质条件一般：

河床以下4米处为淤泥质粘土，土质一般，厚度约10米。

5）、由于P6#墩位于主桥钢桁梁位置，根据划分的施工任务，工期比较紧张，必须尽早确定方案进行施工，避开梅雨季节。

五、方案拟定

我部根据该墩所处的地理位置、地形条件以及施工方便，初步拟定采用以筑岛结合钢管桩围堰的方案进行施工：

打双排钢管桩，钢管桩内侧采用土工布结合竹栅围挡，中间填土且双排钢管桩间用槽钢连接的施工方法。

六、围堰施工方案验算

本方案设计计算如下：

钢管桩围堰是深水基础、基坑支护有效的施工方法，施工比较简单，结构受力明确的一种围堰形式。

根据现场实际情况，水深在4米左右，采用钢管桩围堰，施工中下打方便，淤泥中封水比较容易，成功率大，费用比较低。

因此我部决定用双排钢管桩加筑土围堰，可有效抵抗水流冲刷。

1、围堰结构组成

围堰由双排Ф325钢管桩和[24#槽钢围囹、槽钢连接，中间3米填土组合而成，围堰尺寸长36.9米、宽17.3米；施工承台尺寸宽8.3米、长16.9米，垫层C15砼厚按0.5米计，承台高2.5米。

示意图一：

示意图二：

2、设计上已知条件：

1）、施工水位标高：

+1.240m

2）、钢管桩中间填土围堰标高：

+2.040m

3）、淤泥力学参数根据含水量及孔隙比情况取值，天然土的重度取其平均值为：

183，内摩擦角Ф=20°，粘聚力24。

4）、距钢管桩外1.5m均布荷载按202计。

3、围堰受力计算

钢管桩平面布置、管桩类型选择，支撑布置形式，管桩入土深度、基底稳定性设计计算如下：

（1）作用于管桩上的土压力强度及压力分布图，根据《简明施工计算手册》第三版中P207页（4-40、4-41）公式计算得知：

2（45°-Ф/2）=2（45°-20/2）=0.49

2（45°+Ф/2）=2（45°+20/2）=2.04

钢管桩外侧均布荷载换算填土高度h1，

h120/18

=1.11m

（2）支撑层数及间距

按等弯矩布置确定各层支撑的间距,则钢管桩顶部悬臂端的最大允许跨度h，根据《简明施工计算手册》第三版，P210页（4-47）公式得：

2031mm2.03m，其中W为钢管桩抗弯截面模量，根据《路桥施工计算手册》P730页公式得：

Л*（R44）/43.14*[（325/2）4-（309/2）4]/（4*325/2）=6159293

=616cm3。

则：

h1=1.111.11*2.03=2.23m

h2=0.880.88*2.03=1.79m

因开挖深度按水深度4.8米，需要支撑布置为h1=2.2m、h2=1.8m共需二层。

（3）入土深度计算

用盾恩近似法计算钢板桩入土深度

主动土压力系数，被动土压力系数从上可知：

0.49、2.04

根据假定作用在钢管桩段上的荷载，一半传至A点上，另一半由坑底土压力承受，由图上所示，几何关系根据《简明施工计算手册》第三版，P212页（4-50）公式得：

取安全系数1.25，则入土深度为2.476*1.25=3.1

根据入土部分的固定点，被动土压力合力作用点在离坑底处，所以钢板桩最下面一跨的跨度为3.1*2/3=2.07m处。

故钢管桩的总长度至少为,即钢管桩长度为7.9m，入土深度为3.1m时能保证桩体本身的稳定性，选用9m钢管桩，保证实际入土深度为9-4.8=4.2m。

（4）钢管桩稳定性检算

1）管涌检算

管涌的原因主要收水的作用影响，计算时考虑有水一侧，基坑抽水后水头差为h1=4m，不产生管涌的安全条件，根据《简明施工计算手册》第三版，P218页（4-62）公式得：

t≥（）/2（1.75*4*10-8*4）/（2*8）

3.2≥2.38

则计算得出，不会发生管涌。

式中为安全系数，一般情况下为1.5-2.0，取其平均值1.75；

水容重取；

土的浮容重为；

按最不利地下水位按河面到河床位置4米计，实际承台封底标高为-1.500米，河床底部标高为-2.760米，入土深度4.2米。

由此计算得时，不会发生管涌。

2）基坑底部隆起验算

地基的平衡受到破坏，常会发生坑壁土流动，坑顶下陷，坑底隆起的现象，为避免这种现象发生，要进行基坑底部隆起验算，根据《简明施工计算手册》第三版，P217页（4-57）公式得：

2*Л*（）≥1.2

=2*3.14*24/（20+18*4）

=1.64>1.2

则计算得出，不会基坑隆起，按最不利4米高度计算，实则河床表面才2.74米。

3）各受力分析

主动土压力系数，被动土压力系数从上可知：

0.49、2.04

钢管桩外侧均布荷载换算填土高度h1，

h120/18

=1.11m

+1.24m以上土压力强度1：

1*（h1+0.8）18*（1.11+0.8）*0.49

=16.852

+1.24m以下土压力强度2（取10）：

2=[r*（h1+0.8）+（）*h2]*

=[18*（1.11+0.8）+（18-10）*（4+0.8）]*0.49

=40.372

土压力3：

3*（4+0.8）=18*4.8＝86.42

则总的主动压力（土体及水压力）：

16.85*（1.11+0.8）/2+16.85*（1.11+0.8+4.8）/2+（40.37-16.85）*（4+0.8）/2+86.4*4.8/2

=415.34

4）各内支撑反力

采用简支梁法近似计算各内支撑反力

P1=16.85*（1.11+0.8）/2+16.85*（0.8/2+4/2）+（16.85+40.37）/2

×0.4/2+（16.85+40.37）/2×4/2+（40.37+16.85*2-（16.85+40.37）/2）/2×4/2

=164.93

P2=（40.37+16.85*2）×（4/2+4/2）+（（16.85+40.37+86.4）-（40.37+16.85*2））/2×4/2-（40.37+16.85*2-（16.85+40.37）/2）/2×4/2

=320.37

5）整体抗浮稳定性检算：

当停止降水或抽干基坑内积水时，封底层底面因受到静水压力作用，则要求：

（0.9λ*L*∑fι*h）≥1.05

=（0.9×（320.37+164.93+415.34）+0.6×（26+20）×9×21.1）/（20×26×（17.5-11.67-0.8））

=2.31＞1.05

但由于在施工中，将在基坑内封底砼中设置降水井，降水工作不停止，降水后水位比封底砼底面要低，静水压力较小，从而不会发生整体上浮。

6）桩身墙体抗倾覆稳定性验算

双排桩打设中间填土后，形成了一个3米宽、4.8米高的挡土墙墙体，但实际承台封底砼标高到水面的距离才1.24+1.5=2.74m；剩余墙高2.06米围堰内实际是填土，可以抵消一部份土压力，计算时按最不利位置墙体高度4.8米计，根《路桥施工计算手册》P369页（11-34）公式得：

K0=（）/（）≥1.5

墙体重力（*G）

a、对墙趾的力臂按3米计

对墙趾的力臂按3=9/3=3米计

、土压力水平、竖向力

K0=（18*3*4.82/3*3+415.34*3/（（164.93+320.37）*9/3）（墙体按3米，基础入土深度+河床以上高度形成整体，按整桩长9米计，h按《路桥施工计算手册》P369页（11-34）公式取3=9/3=3）

K0=（1244.16+1246.02）/1455.9

=1.7＞1.5

由以上数据可知，围堰形成，抽水至河床4米位置后不会发生倾覆，在计算时按最不利因素考虑，现场实际施工是围堰完成后，中间填土至河床顶面，内外齐平，受力基本相当，不存在倾覆。

而且在进行填土反开挖施工承台封底砼时，标高只挖至离河床顶2.74米的高度。

为确保围堰向外倾斜，在围囹外侧加钢丝绳拉至岸边。

七、施工组织方案

1、钢围堰总体布置情况

根据确定的方案，采用双排Φ325钢管桩内侧填土作为围堰主体，双排钢管桩之间间距设为3米（中到中），间距0.5米（中到中），中间以粘土填筑的双排Φ325钢管桩。

在临水一侧两个堰体角设置为圆弧形以起到导流作用，减小水流的紊流及水流对堰体冲刷力。

钢管桩外侧加固一道[24#槽钢围囹连接，在钢管桩外侧及内侧以5防水土工布加自制竹篾编制在钢管桩上，使整个堰体形成一个框架结构；以此作为围堰主体。

钢管桩进入持力层5米，河床到表面以上为安全起见，采用围堰高出水面0.8米，经过力学摩阻力及悬臂受力验算，确定围堰钢管桩的长度为12米。

2、围堰施工组织设计

（一）钢围堰施工工艺流程

施工前准备→围堰打钢管桩→围堰抽水→破除驳岸、靠船墩→围堰内填土→埋设护筒钻孔→开挖土方至承台底标高→承台砼封底→破桩头、桩基检测→承台施工→墩身施工→恢复驳岸→拆除围堰

1）、施工前准备：

①根据现场实际施工情况编制钢管桩围堰施工专项方案（包括方案设计、安全专项措施等）上报总监办审批，审批通过批复后组织人员进行施工。

②钢管桩备料并运至场堆放整齐，对其进行检查、丈量、分