2863#墩钢板桩围堰施工方案Word文档格式.docx
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1000*1440*350
9.2
7.21
10
5.53
29#
9.46
6.78
3.28
6.73
6.72
30#
10.74
7.09
3.59
7.06
6.41
31#
8.73
9.4
5.9
2.83
32#
9.76
9.21
5.71
4.05
33#
9.62
9.02
5.52
4.1
34#
8.83
5.33
4.29
35#
9.36
8.64
5.14
4.22
36#
9.89
9.48
5.98
3.91
37#
9.67
9.37
5.87
3.8
38#
10.14
9.3
5.8
4.34
39#
9.27
5.77
3.85
40#
11.02
10.77
7.27
9.17
8.3
9.9
2.63
41#
9.91
8.27
4.77
42#
2.27
5.85
7.63
43#
9.8
6.27
2.77
6.37
7.13
44#
9.63
3.77
0.27
8.88
2.8
9.6
9.33
45#
10.56
4.27
0.77
46#
10.47
7.37
5.83
47#
7.95
4.18
48#
12.69
11.27
7.77
4.92
49#
8.89
8.77
5.27
3.62
50#
9.72
9.77
3.45
51#
10.13
3.86
52#
9.85
3.58
53#
9.75
3.48
54#
5.13
55#
8.13
56#
7.56
3.29
57#
7.72
58#
8.07
59#
60#
8.32
61#
8.48
4.21
62#
8.91
4.14
63#
三、施工方案
逢远河特大桥28#~63#墩除28#～30#墩、40#、42#～45#、56#、57#墩位于鱼塘中的承台采用钢板桩围堰施工外，其余墩位均采用1:
0.5放坡开挖辅以井点降水施工。
采用钢板桩防护墩位承台平面均为矩形。
承台地基均为粉质黏土、淤泥质粉质黏土地基，基坑开挖深度除40#墩外，其余均在5m以上，为防止承台基坑开挖过程中出现坍塌及流砂现象，所以该部分墩位承台基坑开挖采用钢板桩进行防护。
井点降水施工墩位承台平面均为矩形，基坑开挖深度均在5m以内，先利用挖掘机放坡开挖至地下水位标高处，然后在基坑周围设置井点降水，辅以水泵抽水，再继续开挖基坑。
四、钢板桩围堰设计、计算（以44#墩为例）
钢板桩围堰大小根据承台尺寸而定，其内框尺寸比承台尺寸大1.5米左右，钢板桩围堰的刚度根据地面标高、基坑开挖深度及钢板桩受力等因素决定。
钢板桩围堰设计时保证足够的强度、刚度和稳定性，钢板桩围堰顶面标高、入土深度、支撑位置设置，根据墩位不同而异。
钢板桩采用WRU13型钢板桩，利用挖掘机配合机械手插打。
桩长根据施工需要配备15m和12m两种规格。
40#墩地面标高+10.027m，承台底标高5.265m，混凝土垫层厚0.1m，封底厚度为0.5米，基坑底开挖至4.665m，开挖深度为5.362m，然后插打12m长钢板桩开挖承台基坑。
第一层土质为回填土，厚度为8米，取土的内摩擦角为ψ1=35°
，重度γ1=18KN/m3，粘聚力C1=10KPa；
第二层土为粉质粘土，厚度取3米，内摩擦角为ψ2=7.8°
，重度γ2=18.5KN/m3，粘聚力取C2=12.3KPa；
第三层为淤泥质粉质粘土，内摩擦角为ψ3=11°
，重度γ3=17.1KN/m3，粘聚力取C3=14.8Kpa。
基坑开挖时基坑附近会有挖掘机荷载，计q=20KN/㎡。
钢板桩及内支撑布置见下图：
（一）钢板桩的受力计算
桩顶标高+8.9m，单根截面积
，
。
计算工况：
在标高+3.0米处安装一道支撑，挖深为8.63米。
Ψ、γ、C按地面下15米范围内的加权平均值计算：
γ=
=17.1KN/m3
Ψ=
=24.6°
C=
=27.1KPa
查表可知:
Ka=0.412
=0.642
Kp=2.427
=1.558
h=
m
设土压强为0处离地面的距离Zo：
hγKa+（γ’Ka+γw）Zo-2C
=0
Zo=
2米
故知压强为0的位置在地面一下2米处即标高为+7.9米处。
钢板桩底即标高为-6.1米处的主动土压强
pa=1.17γKa+15γ’Ka+15γw-2C
=1.17×
17.1×
0.412+15×
7.1×
10-2×
27.1×
0.642
=167.3KN/㎡
基坑底即标高为0.17米处的被动土压强：
pp=2C
=2×
1.557
=84.4KN/㎡
钢板桩底即标高为-6.1米处的被动土压强：
pp=H’γ’Kp+H’γw+2C
=6.27×
2.427+6.27×
10+2×
=255.1KN/㎡
取1米宽的单元作为计算对象，将其简化为有悬臂端的简支梁，如下图所示：
由上图可知，在基坑底部以下，被动土压力明显比主动土压力大，故可知基坑底部以下土的主被动土压力相互抵消，主动土压力与被动土压力绝对值相等的位置大约位于基坑底部。
用等梁法进行计算，土压力强度为0的点位于基坑底部。
则上图可以简化为下图进行计算：
用sap2000计算得知
Mmax=87.06KN·
R1=6.23kN
R2=174.91KN
弯矩图示如下：
钢板桩应力：
＜1.05
（二）内支撑计算
根据上述计算，可得内支撑的最大荷载：
用sap2000建立支撑桁架的计算模型如下：
板桩四周的分配粱及内支撑均选用2根工40a型钢，其单根截面特性分别为：
；
计算其弯矩及剪力图如下：
由计算结果可知，杆3承受的弯矩及剪力均为最大，其分别为,
；
其轴力为
杆1所受的轴力最大，
杆3最大弯应力为：
最大剪应力为：
最大压应力为：
最不利截面处应力为:
结果满足要求。
杆1：
最大轴力，
满足要求。
（三）基坑底的抗管涌计算
为保证抗管涌安全系数为1.5则钢板桩的入土深度最少为：
=4.85米
本设计中入土深度为6.37米，完全满足抗管涌要求，故基坑底部可以不设封底混凝土，但为安全起见，本设计采用30cm的封底混凝土。
其他墩位基坑开挖、钢板桩及内支撑设置参照44#墩。
五、钢板桩围堰施工的主要施工方法、工艺流程和质量控制
（一）主要施工方法
钢板桩施工前，先进行试拼和维修工作，把钢板桩每三块联结在一起；
在钢板桩承台底垫层部位涂沥青，以便于插打和抽拨；
利用挖掘机配合机械手插打，插打时要采取措施保证钢板桩的倾斜不大于1%和接口严密，钢板桩插打合龙后及时安装焊接水平支撑架，插打自一侧中间部位向两侧并插打至另一侧中间部位合龙。
钢板桩插打完后，先利用挖掘机垂直开挖承台基坑至第一层内支撑底部20cm，然后在防护钢板桩间焊接工40a型钢使其连接成整体，并在型钢间设置内支撑，支撑设置好后方可进行承台基坑开挖，直至承台底标高。
基坑开挖时辅以水泵抽出基坑积水（如基坑较深，且水的渗透量较大，则需浇筑封底混凝土），浇筑承台基底10cm混凝土垫层。
在基底垫层混凝土达到设计强度后，将其表面整平，然后切割钢护筒，进行钻孔桩桩头处理，绑扎承台钢筋，设置降低混凝土水化热影响的循环冷却水管及各种预埋件，检查合格后按照有关规范和工艺浇筑承台混凝土。
（二）施工工艺流程图（见下图）
（三）钢板桩加固
1、钢板桩加固措施。
钢板桩型钢内支撑选用2根工40a，第一层内支撑距离地面1.2－1.5米左右，如第一层内支撑与基坑底的距离大于5米时，则需在承台顶上方50cm左右加设一层内支撑。
施工时基坑超挖10cm以上，然后浇筑C35混凝土垫层，如需浇筑封底混凝土的则超挖40cm以上（具体超挖深度根据封底混凝土及垫层混凝土的厚度确定）。
2、钢板桩加固原则。
在确保安全的前提下，基坑支撑的施工与基坑内水位或泥面的下降按“先支撑后降水，分层支撑分层降水”的原则进行。
3、钢板桩内支撑安装。
首先在安装位置下方焊接承受内支撑自重的临时短型钢，然后起吊内支撑型钢就位。
由于部分钢板桩侧面与支撑型钢之间存在空隙，将每片有空隙处的钢板桩用短型钢与内支撑型钢焊接固定，尤其注意钢板桩围堰四角与支撑型钢的固定，同时加强焊缝质量检查。
（四）施工中注意事项
该钢板桩围堰在整个工程施工中要注意以下几点：
1、插打钢板桩时要严格控制好桩的垂直度，尤其是第一根桩要从两个相互垂直方向同时控制，确保垂直不偏。
2、钢板桩围堰的合龙。
钢板桩围堰合龙段选在承台短边侧面，在合龙时，两侧锁口不一定会平行。
为此要在钢板桩顶端使用千斤顶或复滑车组调整两侧锁口的平行，而且在合龙段采取先插合龙、再逐根施打到位，使钢板桩围堰合龙。
3、钢板桩防渗漏措施
钢板桩主要依靠锁口自身密实性进行防漏，但是如果锁口不密、外侧水压力过大，钢板桩围堰会出现渗漏，可采取如下措施进行预防和处理。
⑴施工时的预防渗漏措施。
钢板桩渗漏一般出现在锁口位置，因此施工过程中重点加强对锁口的检查。
施工前用同型号的短钢板桩做锁口渗漏试验，检查钢板桩锁口松紧程度，过松或过紧都可能导致钢板桩施工后渗漏；
施打前在钢板桩锁口内抹黄油；
施打时控制好垂直度，不得强行施打，损坏锁口。
⑵施工后的小渗漏处理。
抽水后发现钢板桩锁口漏水，但不太严重时，可用破棉絮或勃土对渗漏位置填堵。
⑶施工后的大渗漏处理。
可用快速堵漏剂将锁口位置进行封堵；
渗漏严重时，在钢板桩围堰渗漏外侧堵砂袋或散装细颗粒堵漏物（如木屑、炉渣、谷糠等）,内侧用板条、棉絮、麻绒等在板内侧嵌塞。
（五）质量控制及检验
1、质量控制
⑴钢板桩的设置位置选择便于结构物基础施工，即在基础最突出的边缘外留有支模、拆模的余地。
⑵基坑护壁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钢板桩模数。
⑶整个基础施工期间，在挖土、吊运、扎钢筋、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。
⑷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。
⑸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。
⑹在插打钢板桩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。
⑺围堰周围15m范围内禁止堆放挖土的淤泥及其他施工材料（包括钢筋、砂、石料等）。
围堰支撑安装完毕后禁止任何大型车辆在上述范围内行驶。
2、检验
选用钢板桩应符合《GB_T20933-2007热轧U型钢板桩国家标准》相关规定要求，并按相关规定进行检验。
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组试件试验。
六、井点降水设计与施工
逢远河特大桥28#~63#墩承台尺寸为长10m、宽14.4m，高3.5m。
墩位处地质情况为：
淤泥质黏土。
地下水位取地面以下1m处。
采用轻型井点法降低地下水位，按无压非完整井环形井点系统设计。
井点降水管布置见下图：
（一）井点降水设计
1、井点系统的布置
根据本工程地质情况和平面形状，轻型井点选用环形布置。
井管距基坑边缘0.6m，总管长度：
L=（18.2+22.6）×
2=81.6m
水位降低值：
S=9.9-4.77+0.5=5.63m
采用一级轻型井点，井点管的埋设深度（总管平台面至井点管下口，不包括滤管）：
HAH1+h+IL=5.13+0.5+0.1×
18.2/2=6.54m
H1：
井点管埋置面至基坑底面的距离
h：
基坑底面至降低后的地下水位线的距离，取0.5m
I：
水力坡度，环型井点降水一般取0.1
L：
井点管距基坑中心的水平距离，取短边
采用6m长井点管，直径50mm，滤管长1m。
井点管外露地面0.2m，埋入土中6.8m（包括滤管）大于6.54m，符合埋深要求。
井点管及滤管长7m，滤管底部到距离不透水层顶部2.2米。
2、基坑涌水量计算
基坑的长宽比小于5，可以按无压非完整井环形点系统涌水量计算公式进行计算：
基坑涌水量计算
S’/（S’+l）
0.2
0.3
0.5
0.8
H0
1.3（S’+l）
1.7（S’+l）
1.85（S’+l）
Q=
H0：
有效带深度；
s’=6-0.2-1.0=4.8m。
根据
查上表，求得H0：
H0=1.85（s+1）=1.85（4.8+1.0）=10.73（m）
由于H0>
H（含水层厚度H=1+8-1.5=7.5m），取H0=H=7.5（m）
K：
粉质黏土层渗透系数，根据经验值取K=8m/d
R：
抽水影响半径，
（m）
x0：
基坑假想半径，
＝11.4m
Q=
3、计算井点管数量及间距
单根井点管出水量：
q=
井点管数量：
n=1.1
井距：
D=
4．抽水设备选用
抽水设备所带动的总管长度为81.6m。
选用W5型干式真空泵。
所需的最低真空度为：
hk=10×
（6+1.0）=70（KPa）
所需水泵流量：
Q1=1.1Q=1.1×
865.2=915.7（m3/d）=39.7（m3/h）
所需水泵的吸水扬程：
Hs6+1.0=7（m）
根据Q1、Hs得知可选用利用7.5KW高压水泵。
（二）井点降水施工
1、施工特点
⑴机具设备简单、易于操作、便于管理。
⑵可减少基坑开挖边坡坡率，降低基坑开挖土方量。
⑶开挖好的基坑施工环境好，各项工序施工方便，大大提高了基坑施工工序。
⑷开挖好的基坑内无水，相应的提高了基底的承载力。
2、降水原理
沿基坑四周每隔一定间距布设井点管，井点管底部设置滤水管插入透水层，上部接软管与集水总管进行连接，集水总管为Φ150钢管，周身设置与井点管间距相同的Φ50吸水管口，然后通过真空吸水泵将集水管内水抽出，从而达到降低基坑四周地下水位的效果，保证了基底的干燥无水。
３、施工顺序及方法
⑴
测量放线——挖井点沟槽——冲孔——下设吸水井点管——灌填粗砂滤料——铺设集水管——连接集水管与井点管——安装抽水设备——试抽——正式抽水——基础施工——撤离井管
利用7.5KW高压水泵，通过软管与一根特制的Φ50钢管相连，钢管端部设有喷水孔，由两名操作工人手持钢管在集水管位置上下抽动，直至成孔，成孔深度一般比滤管深0.5m，冲孔时注意冲水管垂直插入水中，并做左右上下摆动，成孔后立即拔出Φ50冲水管，插入井点管，集水管放入完成后，向孔内灌入少量粗砂，保证流水畅通。
每根井点管埋设完成后应检查其渗水性能，检查方法为，在正常情况下，井点口应有地下水向外冒出；
否则从井点管口向管内灌清水，看管内水下渗情况，如果下渗越快，说明该管质量优良。
然后铺设Φ150集水钢管，集水管与井点水管之间的连接采用L=1.7m，Φ50的橡胶软管连接，两头用铁丝拧紧，外涂抹黄泥，以防漏气，最后连接真空水泵进行试抽。
试抽的主要目的是检查接头的质量，井点的出水状况，真空泵的运转情况，如发现漏水、漏气现象，应及时进行加固或采用黄泥封堵处理，因为漏气会影响整套系统的正常工作，影响整体的降水效果。
井点降水在使用时，要求不间断的连续抽水，真空泵旁侧必须配有备用发电机，一但停电，立即要进行恢复，否则可能造成基坑大面积坍塌，井点降水的正常规律是“先大后小，先混后清”原则，在降水过程中，要派专人观测水的流量，对井点系统的维护观察。
七、附件
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