钢板桩围堰施工.docx
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钢板桩围堰施工
邵伯三线船闸主线桥4＃、5＃水中墩
钢板桩围堰施工方案
1．编制依据
1.1京杭运河船闸扩容工程合同段邵伯三线船闸施工图第二册及变更SBSS－ZBB－14。
1.2《JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范》。
2．编制说明
本方案根据现有的设计资料和相关规范、标准编制，对桥梁工程子单位工程——主线桥闸桥二的分部工程——主墩承台钢板桩围堰施工做具体的说明和指导。
3.工程概况
闸桥二第二联钢管砼系杆拱桥主墩水中墩（4#～5#墩）水中墩，承台尺寸为12.9M×6.5M×2.5M，承台顶高程为2.0，底高程－0.5。
为创造水下干施工条件，需采用钢板桩围堰来进行水中墩施工。
护后进行内部土方开挖及混凝土浇注施工，单个承台的钢板桩围护范围为14.4m×8.8m。
确定桩长为12m。
水文情况：
常水位约为6.8m，最高通航水位8.33m。
地质情况：
主桥区地层主要由亚粘土、粘土组成。
基本承载力为95Kpa～220KPa。
4.工期安排
计划5月20日开始5＃承台钢板桩围堰施工，8月30日完成钢板桩围堰的拆除工作，详见进度计划表。
5．质量目标
通过严格的质量管理，确保工程质量满足设计要求，并达到国家颁布的有关质量检验规范，达到优良标准。
6、总体施工流程和施工方法
6.1施工流程
施工准备→测量定位→导向桩制作→打钢板桩→钢板桩内支撑1→灌注桩→排水→堵漏→钢板桩内支撑2→排水→堵漏→开挖土方→封底→承台钢筋绑扎→承台模板安装→承台混凝土浇筑→墩柱钢筋→墩柱模板→墩柱混凝土→拆除钢围堰。
钢板桩围堰尺寸采用14.4M×8.8M，钢板桩拟采用拉森IV型，桩长为12.0M。
6.2钢板桩打入
6.2.1钢板桩的选用
本工程选用止水钢板桩进行施工，该钢板桩为小锁口，有很好的止水能力，宽40cm，重77.7kg/m，考虑到本工程地质情况的需要，拟采用桩长为12米的钢板桩。
首先在板桩堆放基地对钢板桩进行分类、整理，选用同种型号的板桩，进行弯曲整形、修正、切割、焊接，整理出施工需要的型号、规格、数量的钢板桩。
钢板桩进场前需要检查整理，发现缺陷随时调整，整理后在运输和堆放时尽量不使其弯曲变形，避免碰撞，尤其不能将连锁口碰坏。
桩打入前将桩尖处的凹槽底口封闭，避免泥土挤入，锁口宜涂以黄油或其它油脂，对锁口变形、锈蚀严重的钢板桩，整修矫正。
转角处采用90度的转角桩。
6.2.2钢板桩理论用量计算：
钢板桩围堰周长计算：
14.4×2＋8.8×2=46.4m
钢板桩根数计算：
46/0.4＋4＝120片
6.2.3打入
6.2.3.1施工放样与定位
（1）将施工区域控制点标明并经过复核无误后加以有效保护。
（2）插打钢板桩的导向设备
导向桩采用钢板桩，在钢板桩上焊接牛腿上设工字钢，用工字钢来保证打出的钢板桩在一条直线上。
导向梁为40工字钢，导向梁间的净距即板桩墙宽度。
定位桩与需施工桩位置布置见钢板桩围堰导向示意图。
6.2.3.2钢板桩打入总体施工流程
钢板桩从南侧（下游）围堰中心开始打入第一片钢板桩，然后逐步向两边插打，在北侧（上游）合龙（见示意图），最初的一、二块钢板桩的打设位置和方向要确保精度，以起到样板的作用。
每完成3米测量校正1次，确保在同一直线上。
每根钢板桩施打完毕后，即与槽钢焊接牢固。
钢板桩合龙通过精确计算，确定龙口位置，在龙口只剩两根钢板桩位置时调整转向钢板桩的转向角度，以确保整个围堰的密封性。
6.2.3.3钢板桩插打施工工艺
（1）浮吊停在离打桩点约4m左右的地点，侧向施工，便于测量人员观察。
挂上振动锤，升高，理顺油管及电缆。
（2）锤下降，开液压口，拉一根桩至打桩锤下，锁口抹上润滑油，起锤。
（3）待钢板桩尖离开水面30cm时，停止上升。
锤下降，使桩至夹口中，开动液压机，夹紧桩。
上升锤与桩，至打桩地点。
（4）对准桩与定位桩的锁口，锤下降，靠锤与桩自重压桩至淤泥以下一定深度不能下降为止。
（5）试开打桩锤30秒左右，停止振动，利用锤惯性打桩至坚实土层，开动振动锤打桩下降，控制打桩锤下降的速度，尽可能的使桩保持竖直，以便锁口能顺利咬合，提高止水能力。
（6）板桩至设计高度前40cm时，停止振动，振动锤因惯性继续转动一定时间，打桩至设计高度。
（7）松开液压夹口，锤上升，打第二根桩，以上类推至打完所有桩。
打桩前一般应在锁口内涂以黄油、锯末等混合物，在打完钢板桩后，开始进行钢板桩围堰内的止水处理。
6.2.3.4基坑开挖、钢板桩内支撑
在钢板桩围堰合拢后，将设置内支撑，矩形围堰宜采用平面钢架支撑为宜，四个角设置为三角形，其稳定性较好，又可以做成抽水平台，内支撑的安装由上往下，一边抽水，一边安装，其数量根据水压力和土压力计算决定。
钢围堰内基础开挖，采用的方法是：
钢板桩合拢后，原则上是先进行吸泥封底，考虑到此处粘土强度较高，水下吸泥有困难，采用先抽水安装内支撑，泥土采用干挖的方法施工用浮吊运出钢板桩围堰，挖到承台底后，先放一层10厘米的碎石垫层，进行承台施工。
如果挖到承台底后有局部漏水，采用封砼的方法堵漏。
6.2.3.5围堰内排水：
围堰内排水是利用水泵进行排水，其排水量应大于围堰内渗水量的1.5-2倍，抽完围堰内水，要留有1-2台水泵备用。
由于钢板桩的锁口之间连接不紧密，围堰通常会漏水，因此在抽水过程中，通常采用细麻丝、棉条等材料，在钢板桩内侧嵌塞、塞紧，或者用锯屑加细煤灰在漏缝外侧周围放入，随水夹带至漏缝处自行堵塞。
6.2.3.6拔桩：
围堰内承台和墩身混凝土达到一定强度后，清除围堰内残留物，才能进行拔桩。
在拔桩前应向围堰内抽水达到一定水位时，由下往上拆除内支撑，直到围堰内支撑全部拆除完，围堰内外水位相同，方可进行拔桩。
拔桩时，可以借助千斤顶松动钢板桩，减少钢板桩与土、钢板桩之间的摩擦力，然后由水上浮吊吊起，当钢板桩还有较大的摩擦力，浮吊不能吊起时，应在钢板桩上设立支点，用千斤顶继续向上松动，直到浮吊能吊动为止。
拔出的板桩应及时清除土砂，涂以油脂。
变形较大的板桩需调直。
完整的板桩要及时运出工地，堆置在平整的场地上。
6.3钢板桩的插打作业技术要点
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。
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。
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。
移动浮吊，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。
6.4钢板桩围堰合拢措施保证
钢板桩围堰在施工中应选择河床较低处为合拢面，插打至合拢面时，应精确丈量尺寸，考虑到钢板桩锁口的间隙和钢板桩本身的性能，合拢面尺寸应大于理论尺寸15-20厘米为宜，避免合拢口尺寸过小的出现：
同时与合拢口相邻的10-15片（组）钢板桩采取先插至桩的稳定标高，主要是有利于钢板桩的调整，并且合拢口两侧钢板桩具有高差，便于插桩，待合拢后，再将桩打至设计标高。
合拢口解决措施如下：
6.4.1钢板状合拢口尺寸上下都大时：
a、当尺寸上大下小时，在合拢口两侧钢板桩上下平行吊耳，位置根据尺寸大小的差值而定，利用倒链或转向滑轮进行对位，直至符合要求合拢为止。
其优点是：
钢板桩对向平行受拉能保证桩的两侧锁口在同一平面内，通过对拉，使两侧钢板桩连接有利于稳定，便于插桩合拢。
b、当尺寸下大上小时，钢板桩上设置的吊耳，应尽量向桩的下部安置，必要时可安放在水下对位，直至合拢。
c、合拢口尺寸上下都小时，此时应将合拢口的位置设置在合拢面一侧的角桩附近。
用千斤顶在钢板桩顶端顶推和设置吊耳，将合拢口向两侧张拉，调整上下尺寸，但要采取保证两侧钢板桩锁口在同一平面内，一般是在桩内外安置活动导向，迫使钢板桩在导梁平面内移动。
7、施工组织
7.1劳动力组织：
见《钢板桩围堰施工劳力组织表》：
钢板桩围堰施工劳力组织表
序号
劳动力内容
人数
备注
1
队长
1
2
技术主管
1
3
浮吊操作工
4
4
电焊
5
5
切割
3
6
合计
14
可根据实际情况调整
7.2机械设备投入：
机械设备投入表
序号
设备或材料
规格
单位
数量
备注
1
浮吊
10T×15m
台
1
现场拼组
2
运输船
100T
艘
1
现场拼组
3
振动锤
D60
台
1
4
钢板桩
L=12M
片
232
5
角桩
L=12M
根
8
6
导向架
槽钢[=30
米
300
7
定位桩
片
8
8
电焊机
台
1
9
气割设备
氧气乙炔
套
1
10
导链
3-5T
根
4
8、安全保证措施
8.1组织机构
为全面实现本合同工程的工期、质量、安全、环保等要求，本着“组织机构精干高效、施工队伍专业精炼、机械设备装备精良、现场布置管理有序、生产资源优化配置”的原则组织施工。
为此，组建了“铁道战备舟桥处轮渡段江都邵伯船闸新建桥梁钢板桩围堰项目经理部”，全权负责本工程施工组织管理、成本控制，现场施工协调、环境保护、文明施工、施工技术、安全质量的指导和检查，全面实现合同目标。
本工程实行项目经理部、专业施工队二级安全管理体系，在明确项目经理对安全负责的前提下，按照“管生产必须管安全”和“谁主管谁负责”的原则，制定各级各类人员的安全责任、奖惩标准，并逐级签订安全包保目标责任，确保安全生产贯穿于施工生产全过程。
安全保证组织机构见图安全保证组织机构框图。
8.2安全保证措施
⑴严格贯彻执行国家和江都市当地劳动卫生工作的有关政策和规定，杜绝和减少事故伤害，实现安全生产，确保职工健康和安全。
⑵建立安全生产岗位责任制，执行谁主管谁负责安全的原则。
定期开展安全活动和定期进行安全教育。
安检专（兼）职工程师和班组长坚持工人岗前作业安全交底。
⑶严格执行安全生产检查制度，定期进行综合检查和不定期专项检查，通过检查，发现隐患，及进整改，杜绝事故。
⑷严格遵守“安全操作规程”，特种作业人员必须持证上岗，做到管理人员不违章指挥，作业人员不违章操作，工人不违反劳动纪律。
8.3水上作业安全措施
（1）、合理安排作业区域和时间，保证施工人员正常工作。
（2）、作业区域在河道和两侧河岸进行围挡，设置安全警示标语。
（3）、水上施工平台必须有标识和防护栏，夜河道作业区域应布置警示照明灯。
（4）水上作业人员必须配备救生衣，做到一人一套，安全施工。
（5）、施工现场必须要备有落水救生设施：
救生圈2～3个、救生绳1～2根、水面船只1艘。
（6）、与当地医疗保健和消防等部门保持密切联系，做到有备无患。
（7）、现场必须配足足够的消防设备。
4＃（5＃）钢板桩围堰受力计算书
一.已知条件
1.根据实际情况施工水位取+7.0米。
2.钢板桩顶标高为＋7.8m，承台设计底标高为-0.5m。
3.承台尺寸：
12.9m×6.5m×2,5m，围堰尺寸：
14.4m×8.8m。
4.计划采用拉森Ⅳ钢板桩,技术参数：
宽度
高度
单位重
抗弯模量
400mm
155mm
76.1kg/m
2037cm3
5.根据地质报情况（粉质粘土）
，
，
主动土压力系数：
Ka＝tg2（45－φ/2）＝0.406
被动土压力系数：
Kp＝tg2（45＋φ/2）＝2.464
二．计算内容
1.内支撑层数及间距
根据具体情况，确定采用的立面布置形式见下图
2.围囹及内支撑计算
根据现场情况，内支撑设置两层：
第一层边梁和斜撑均为两片I40a；第二层边梁为2I56a,斜撑为2I40a。
工况1：
安装第一道内支撑，由于第一道内支撑安装在水面标高7.5m处，钢板桩不受力，故不用进行检算。
工况2：
抽水至第二道支撑下0.5m（即+4.5m），进行第二层内支撑安装的施工，此时将钢板桩视为一端固定的连续梁：
此时封底顶标高为：
-0.5m,水深7m，抽水至+4.5m时的受力情况如下:
（1）计算反弯点位置，即利用钢板桩上土压力等于零的点作为反弯点位置，计算其离基坑底面的距离y，在y处钢板桩主动土压力强度等于被动土压力强度：
式中
－基坑地面处钢板桩墙后的水压力强度值；
K－主动土压力修正系数，土的内摩擦角为250时，K取1.7；
－土体容重；
－基坑开挖深度；
－基坑外侧水位深度。
（2）计算的受力图如下：
25Kn/m
弯矩图
剪力图
F1=47.13Kn/M，F砼=86.62KN/M,Mmax＝149.18kN·m
工况3：
抽水至第三层内支撑下0.5m时（即抽水至+2.0米），第二层内支撑受力处于最不利状态，受力情况分析如下：
（1）计算反弯点位置，即利用钢板桩上土压力等于零的点作为反弯点位置，计算其离基坑底面的距离y，在y处钢板桩主动土压力强度等于被动土压力强度：
式中
－基坑地面处钢板桩墙后的水压力强度值；
K－主动土压力修正系数，土的内摩擦角为250时，K取1.7；
－土体容重；
－基坑开挖深度；
－基坑外侧水位深度。
（2）计算的受力图如下：
50KN/M
弯矩包络图
剪力图
F1=37.94Kn/M，F2=202.15Kn/M，F砼=110.79KN/M，Mmax＝121.89kN·m
工况4：
围堰内抽水至承台底（标高为-0.5时）准备承台施工时，第三层支撑受力处于最不利状态，受力分析如下：
（1）计算反弯点位置：
（2）受力图如下：
75KN
受力分析图
弯矩包络图
剪力图
F1=7.26kN/M，F2=44.35kN/M，F3=166.01kN/M，F砼=82.39KN,Mmax＝48.15kN·m
（3）钢板桩零点以下入土深度
的确定：
采用等值梁法计算原理，土压力零点处的支撑反力与该点以下钢板桩土压力对桩底的力矩平衡，假设土压力零点以下钢板桩埋深为x，建平衡方程：
（4）钢板桩入土深度t0＝x＋y＝2.44＋0.99＝3.43m
实际入土深度3.7m，采用12m钢板桩满足要求。
根据以上计算结果得出:
第一层支撑受力最大F1max=47.13Kn/M,第二层F2max=202.15Kn/M,F3max=166.01kN/M，混凝土F砼max=110.79KN/M;钢板桩所受弯矩Mmax=149.18kN·m
钢板桩抗弯强度检算：
钢板桩刚度满足要求.
内支撑受力检算：
因内支撑结构方式不同，分别对各层支撑进行受力检算：
第一层内支撑的检算：
受力最大的杆件为长边中间：
边梁仅受弯矩，按简支梁计算，最大弯矩在3.4米最大间距的中间
I40a:
W=1090CM3,A=86.1CM2
M=1/8×q×L2=0.125×47.13×3.42=68.1KN.M
第一层边梁为2I40a,满足受力条件。
斜撑采用：
2I40a
N=2.9÷
×47.13=386.6KN
A=172.2CM2
斜撑满足受力条件.
直撑采用：
2I40a
N=8×47.13=377KN
A=172.2CM2
直撑满足受力条件.
第二层受力检算：
边梁仅受弯矩
I56a:
W=2342CM3,A=135CM2
M=1/8×q×L2=0.125×202.15×3.42=292KN.M
第二层边梁为2I56a,满足受力条件。
斜撑采用：
2I40a
N=5.8×202.15/0.707=1658KN
A=172.2CM2
斜撑满足条件
直撑采用：
2I40a
N=8×202.15=1617KN
A=172.2CM2
直撑满足条件
综上，第二层满足受力条件
第三层受力检算：
边梁仅受弯矩
I56a:
W=2342CM3,A=135CM2
M=1/8×q×L2=0.125×166.01×3.42=240KN.M
第二层边梁为2I56a,满足受力条件。
斜撑采用：
2I40a
N=5.8×166.01/0.707=1362KN
A=172.2CM2
斜撑满足条件
直撑采用：
2I40a
N=8×166.01=1288KN
A=172.2CM2
直撑满足条件
综上，第三层满足受力条件
各层内支撑满足受力要求。
3.基坑稳定性验算
不发生管涌条件K＝γ，/j≥1.5
K—抗管涌安全系数,取K=1.5
γ，—土的浮重度,γ，=10KN/γ3
j—最大渗流力,j=iγw=γwh，/（h+2t）
式中i—水头梯度;
γw—水的重度;
h，—水头差;
t—钢板桩入土度;
则j==iγw=γwh，/（h+2t）=10×8.3/（8.3＋2×3.7）=5.28
K＝γ，/j=10/5.28=1.89＞1.5
所以不会发生管涌现象。
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