钢板桩围堰方案.docx
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钢板桩围堰方案
9.2主塔承台施工方案
9.2.1施工工艺综述及总体流程
主塔处于南岸江滩区，整体式承台，尺寸为：
42×23.25×8m，承台底标高+13m，顶标高+21m，地面标高+20.5m。
采用筑岛＋钢板桩围堰方法作为承台施工临时支护结构。
围堰施工：
围堰采用拉森四型钢板桩，坑内设置3道支撑，竖向基本间距3m。
钢板桩采用履带吊+振动沉桩锤插打；逆序法现场安装围檩、支撑。
基坑开挖采用干开挖，以挖机配合抓斗出土为主。
采用降水井辅助排水。
承台采用干封底法，封底厚度1m。
承台施工：
根据温控计算及钢板桩强度、稳定性计算结果，承台施工采用三层浇注（2m+3m+3m）方案。
大体积砼施工温度控制标准：
层间温差18℃，内外温差25℃；承台采用薄膜覆盖养生。
按设计埋设温度应力计，同步进行监控。
共设置5层冷却管，水管基本层距1m。
承台混凝土于拌和站集中拌制，罐车运输，卧泵送料，布料机均匀布料，一次浇注最大方量3000m3。
浇注时投入两台卧泵、8台6m3罐车作业，混凝土供应能力需求：
80～120方/小时，单层砼在30小时内浇注完成。
承台钢筋在加工场进行制作，分批运到承台现场进行安装。
承台施工过程中埋设相关预埋构件。
承台施工流程如图9-2.1：
图9.2-1施工准备、第一层支撑安装、钢板桩插打
图9.2-2出土、第二内支撑安装
图9.2-3内支撑安装、基坑出土至封底底标高
图9.2-4封底混凝土施工
图9.2-5第一层承台施
图9.2-6第二层承台施工
图9.2-7第三层承台施工
图9.2-8塔身起步段施工、围堰擦拆除
9.2.2钢板桩围堰设计及布置
南塔承台基础采用钢板桩围堰，钢板桩采用德国拉森IV钢板桩，长度采用18m，封底以下入土深度在5.6m以上，板桩围堰平面尺寸46.7×27.3m，围堰内轮廓距离承台边缘净距达到2m左右。
钢板桩围堰顶标高+24.05m，底标高+6.05m，围檩采用2HW400，φ800δ10的钢管桩做内支撑，上下共设3层，分别在+22.4m、19.0m和15.5m位置，每层沿桥梁纵向设置1根，横向设置4根，环向设置8根，并且纵横向支撑采用八字支撑，确保支撑间距不大于4m。
围堰所用钢板桩共计368根。
具体布置见下图。
图9.2-9钢板桩围堰平面布置图
图9.2-10钢板桩围堰断面图
9.2.3钢板桩围堰插打施工
（1）设备的选型
钢板桩插打深度16m，单根钢板桩长度为18m，选用QUY50A履带吊做吊装设备，采用DJZ-90KS振动沉桩锤插打钢板桩。
性能参数如下。
图9.2-11QUY50A液压履带式起重机示意图
表9.2-1QUY50A液压履带式起重机主要技术参数
项目名称
单位
数值
最大额定起重量
t
50
主臂长度
m
13-52
主臂+副臂最大长度
m
43+15.25
起重臂变幅角度
º
30-80
提升钢绳速度
m/min
70;35
下降钢绳速度
m/min
70;35
起重臂上升钢绳速度
m/min
*45
起重臂下降钢绳速度
m/min
*45
行走速度
km/h
1.1
爬行能力
%
40
柴油机型号
D6114ZG2B
柴油机额定输出功率
kW/r/min
128/2000
回转速度
r/min
*2.7
主提升倍率
t
9
配重质量
t
16
整机质量（基本臂50t吊钩时）
t
50
履带接地比压
MPa
0.069
起重力矩
t·m
180
主机运输尺寸（长X宽X高）
mm
6745X3300X3080
*速度随机载荷不同而变化
表9.2-2DZJ-90KS振动锤性能表
电机功率
（kW）
偏心力矩
N·m
振动频率r/min
激振力
kN
机重
kg
允许拔桩力
KN
2×45
0～700
1020
815
10577
300
（2）施工准备
1）现场清理及设备布置
在基桩施工完成并检测合格后，撤走钻机，清理筑岛围堰内钻孔施工所用的物资材料，清除杂物，确保一定的钢板桩围堰施工空间。
并对钢板桩围堰施工范围和机械行走通道进行适当的整平处理。
2）钢板桩清理接长
钢板桩在加工场内整理、校正、接长，使其截面尺寸和垂直度满足要求。
由于钢板桩定尺为12m，接长时，除断面全焊接外，按要求贴焊钢板进行加强。
钢板桩接长后用平板车运往施工场地。
（3）插打钢板桩的导向与定位
钢板桩插打前，先在围堰四个角点打设φ300δ10钢管桩，安装首层内支撑做内导向，然后安装外侧导向2[20，每隔2m用短型钢和内侧导向焊接固定，通过这样的导向设置可以较好保证钢板桩插打的平面位置和垂直度。
首根钢板桩纵横桥向的垂直度控制：
通过慢打勤测量、临时牵拉等措施确保倾斜度小于1/400。
一旦偏差超标，拔出重新打入。
插打10块以上后，将钢板桩与导向架临时固定。
钢板桩锁口环环相扣，整个围堰闭合后，对首层内支撑和钢板桩之间的缝隙用型钢或木板填塞。
图9.2-12钢板桩定位示意图
图9.2-13钢板桩插打示意图
（4）插打顺序
钢板桩围堰自江侧长边最中间一块起打，采用两个工作面向上下游方向对称插打，直至岸侧长边方向合拢。
具体见下图。
插打围堰采用设备：
50t履带吊、90kw振动沉桩锤各2台。
图9.2-14钢板桩插打顺序图
9.2.3降水井辅助排水工艺
围堰内土体开挖、封底在2007年4月份进行，时值桃花汛期，水位达到15m左右，高于坑底设计标高3m以上，为保证开挖及封底工序在干施工环境下进行，从而提高工效，保证进度，采用降水井辅助排水工艺。
（1）降水井布置
结合承台平面尺寸及形状，整个围堰内布置两个降水井，具体平面布置如下图：
图9.2-15降水井平面布置图
降水井深度，围堰内取16米，底部与围堰底标高一致，为+6.05m；围堰外侧18m，底标高+4.05m。
取井径600毫米，成井管径325毫米，滤水管长度为12米，白管长度4（6）米。
具体结构见下图：
图9.2-16降水井剖面图
（2）降水井施工
降水井施工设备采用SPG-200型钻机，钻井采用Φ600的三翼钻头带浆钻进，下16米Φ325钢管（含过滤管），井管下好后用1－5mm的砂砾料回填至井管和井壁的周围，要求动水回填。
在下好井管并填砂砾料后，及时洗井，目的是为了清除在钻井过程中孔内泥浆对含水层的封闭，同时疏通含水层，以达到良好降水的效果。
洗井方法采用活塞和水泵联合洗井。
安泵抽水，根据水量选择合适的潜水泵安装，为降水作好准备。
安装好深井泵以后，2个降水井要分别安装自动水位控制器，每个井的出水就近排出。
（3）、降水监测
在降水井运行后，要进行流量观测和水位观测
若发现流量过大而水位降低缓慢甚至不下去时，可考虑改用流量较大的水泵；
若流量小而水位降低较快则可改用小型水泵；
在日常抽水进行的过程中每天要定时做好观测记录，对流量、地下水位、周边地面沉降均要分别按规定要求做好观测记录，一旦发现异常，可采取相对应的措施解决问题。
9.2.5基坑开挖、内支撑安装
（1）基坑开挖
基坑开挖直接影响着承台工期，为保证施工进度，采取多种方式相结合的开挖出土工艺：
以干开挖为主，其中上部2～3m，考虑使用小型挖机直接开入堰内出土，中间部分采用抓斗取土；进行干开挖。
开挖过程采用降水井辅助排水，形成干环境。
局部边角采用水枪射水、水力吸泥机配合出土（或人工配合）。
机具配备：
在上下游侧各配置4套1.5m3抓斗出土。
（2）安装内支撑
1）确定内支撑的道数
根据钢板桩围堰支护结构设计计算结果，内支撑设置三道，采用2HW400型钢，内支撑采用φ800无缝钢管。
第一层内支撑设置在筑岛围堰的顶部，标高为22.4m。
第二层内支撑在基坑开挖至18m的标高时，设置内支撑在+19.0M的位置。
第三层内支撑在基坑开挖至14.5m时，安装内支撑到15.5m处,允许超挖深度0.5m。
2）内支撑加工
内支撑体系全部在加工场内按照设计图纸尺寸分段加工，现场结合实际尺寸焊接。
3）内支撑安装
第一道内支撑在基坑开挖前设置，兼作内导向框。
第二道内支撑在钢板桩插打完成、基坑开挖到该层内支撑以下1M时，进行安装。
使用水泵抽除坑内积水，然后在应装位置的下方设置拼装平台，把围檩导框分节吊放到正确位置，全部连接成一个整体，吊放内支撑钢管到位，把内支撑和围檩导框焊接。
最后用木条或型钢塞紧围檩与钢板桩之间的空隙，以防钢板桩变形过大。
同上工艺，在基坑开挖至第三道内支撑下1m时，安装围檩，安装钢管支撑，塞紧空隙。
具体内支撑形式和位置见下图。
图9.2-17内支撑平面布置图
图9.2-18内支撑立面布置图
9.2.5封底混凝土施工
封底采用干封底，封底厚度1m。
承台基坑采用干封底，封底厚1.0m，标高+12.0～+13m，砼标号C25，浇筑方量为1215m3。
封底工作由两台HBT60A卧泵从下游侧向上游侧1m高度全断面进行浇注。
封底混凝土施工采用2台75m3/h拌合站供料，6台6m3/h罐车运输，2台60m3/h卧泵泵入坑内。
封底施工见下示意图：
图9.2-19干封底施工示意图（未示外部降水井）
围堰内封底完成后，测量放出桩顶高程，放出钢护筒的切割线，从标高+13m以上割除钢护筒。
钢护筒割除过程中，同时人工清除封底砼表面浮渣。
钢护筒割除完毕，桩头高于设计标高的混凝土用风镐凿除，配空气压缩机供气，凿除的砼残渣转运至指定弃渣地点。
9.2.6承台施工
（1）承台分层厚度的确定
南塔承台平面尺寸42×23.25m，厚度为8m，承台混凝土方量可达到7812m3，结合以往工地大体积砼施工经验，结合承台支护系统设计计算结果，拟定浇筑最大分层厚度3m。
经南塔钢板桩围堰设计计算和承台混凝土温控计算，承台拟定分三层浇筑，竖向分层为：
2m、3m、3m。
（2）承台施工现场布置
承台钢筋采用50t履带吊吊装入内，混凝土采用2台半径15m可折叠式布料机入模。
图9.2-20承台施工设备布置图
（3）承台钢筋和冷却管安装
南塔承台钢筋分两次安装，第一次安装底板钢筋，架立钢筋安装至首层承台砼顶面1.2m左右，便于下次钢筋接头错开。
第二次通过安设劲性骨架，一次性完成剩余钢筋，包括顶板钢筋、塔柱预埋钢筋。
1）承台底板钢筋安装
承台底层钢筋多达300余吨、共4层，层间距20cm，在底层钢筋绑扎前，要设置架立钢筋，用架立钢筋作定位筋控制底层钢筋的绑扎质量。
每层钢筋安装完成后，精确量测标高，按照规范要求焊接钢筋。
图9.2-22承台底层钢筋定位示意图
2）顶层及竖向钢筋安装
承台顶层钢筋数量多，在安装过程中处于悬空状态，采取先安装劲性骨架，再分层安装钢筋的工艺。
劲性骨架采用[20为立柱，以最底层钢筋的设计位置为顶面，搭设型钢支架作为承台钢筋的劲性骨架兼作安装平台。
3）冷却管安装、温控元件安装
南塔承台冷却管采用导热性好、并有一定强度的黑铁管，公称口径32mm（φ42.3×3.25mm）。
冷却管共有5层，每层冷却管有一个进水口，一个出水口。
冷却管接头采用镦粗直螺纹套筒连接，其水平间距和上下层间距1m和1.5m，且间距误差不超过±5cm。
冷却管采用U型定位筋卡焊在设计位置，其位置控制采用定位架方式，保证在浇筑砼过程中不发生移位现象。
图9.2-23承台冷却水管布置图
安装完毕后，逐根做密水检查，保证注水时管道畅通不漏水，砼养生完成后，冷却管内压入35号水泥浆封孔并将伸出承台顶面部分割除。
在每层混凝土浇注前，需要在承台内部特征点位设置温控应力的观察元件，电子线路通过小型钢管接出浇注范围，线路在浇注混凝土过程中要保护好，避免人力碰撞。
4）塔柱钢筋预埋
按设计要求进行塔柱钢筋的预埋。
为了保证塔柱预埋钢筋的稳定性、刚度及其定位的准确性，采用劲性骨架进行塔柱预埋钢筋的安装。
在前一层承台施工时，预埋劲性骨架的锚固钢板。
5）抗裂钢筋网片的安装
为了防止承台大体积混凝土在温度应力和局部干缩应力下出现收缩裂纹，根据设计图纸要求安装10×10cm6钢筋网片，抗裂钢筋网片安装在钢筋骨架外部，并直接和承台环向钢筋点焊连接，各片之间用扎丝绑扎完成。
6）保护层设置
安装模板前，需在钢筋上安装垫块，以确保承台砼的保护层厚度满足要求。
垫块由后场加工成型，然后在现场将其焊接于承台钢筋上固定。
垫块安装间距为2m左右。
按照承台表面标高对其放样，并准确安装图。
（4）承台模板安装
模板采用大块钢模板，单块面积6平方米左右，采用吊车配合安装，缩短施工周期，提高外观质量。
图9.2-24大块模板图
（5）承台砼浇筑
承台总厚度8.0m，总方量近7812方左右，经计算拟定分三层浇注，第一层浇注到塔柱预埋钢筋底标高附近，剩下两层浇注厚度综合考虑方量、内支撑设置、承台顶层钢筋布置而定。
按照这个原则浇筑混凝土分层：
2m、3m、3m。
考虑到承台长宽尺寸接近于2：
1，短边尺寸仅23.25m，砼浇注入模采用2台半径15m的折叠式布料机进行水平分层式浇注，每层0.3m～0.5m，循环浇注周期3～4小时。
1）承台砼配比
根据设计，承台砼的强度等级为30号砼。
南塔承台施工配合比设计，综合考虑温控需要、砼耐久性要求进行试配用42.5号的普通低碱水泥，运用双掺技术（掺I级粉煤灰及聚羧酸类缓凝高效减水剂），缓凝时间控制在40小时。
砼的坍落度依据钢筋疏密的不同适当调整。
第一层砼坍落度控制在18～20cm，其余各层控制在16～18cm。
2）承台砼拌合运输
砼采用4台75m3/h拌和站进行供应。
理论方量300m3/h，但考虑到运输距离、施工干扰、砼前场不料振捣、以及现场上料等因素的影响，实际按照120m3/h进行考虑。
在砼浇筑前需对所有的拌和设备进行维护和检修。
在砼浇筑过程中需安排专人负责拌和设备的维护和检修。
原材料必须明确标识，严禁混杂。
在砼浇筑前了解天气情况，避免在雨天和大风等不利天气情况下进行施工。
砼拌和充分，现场搅拌时间控制在75s以上。
砼在拌和过程中对材料含水率、水温、原材料的入模温度、砼的入模温度等进行检测和记录。
砼通过8台6m3的混凝土搅拌车通过便道运到施工现场。
3）承台混凝土浇筑
南塔承台砼采用上下游两个半区配备2台布料机输送入模。
承台砼一次最大浇筑方量约为3000m3。
根据砼浇筑强度，每层30cm砼3小时内完成，砼初凝时间及拌合站的拌合能力均能满足要求。
预计3m浇筑高度可在20小时左右完成。
为确保大体积砼施工质量，提高砼的均匀性和抗裂能力，必须加强对砼每一环节的施工控制，要求现场人员从砼的拌和、运输、浇筑、振捣到养护、保温整个过程实行有效监控。
砼施工必须严格按照施工技术规范进行，并注意以下方面：
浇筑前应对钢板桩、内支撑、钢筋、预埋件、监控元件及线路等进行检查，同时应检查仓面内凿毛情况，检验合格后才能开盘。
砼拌制配料前，各种衡器应请计量部门进行计量标定。
拒绝使用坍落度过大或过小的砼料。
应及时监测粗、细骨料的含水率，遇阴雨天气应增加监测频率，随时调整用水量。
自高处向模板内倾卸砼时，为防止砼离析，当直接从高处卸料时，高度不应超过2m。
砼应按规定厚度、顺序和方向分层浇筑，必须在下层砼初凝前浇筑完上层砼。
如因故停歇，时间超过砼初凝时间时，仓面砼应按工作缝处理。
砼分层浇筑厚度按振捣设备进行控制，一般为0.3～0.4m。
砼采用插入式振动器振捣，移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍，与侧模应保持5～10cm距离，应避开预埋件或监控元件10～15cm并插入下层砼5～10cm；对每一部位砼必须振动到密实为止，并避免振动棒碰撞模板、钢筋、冷却管及其他预埋件。
图9.2-25承台混凝土浇筑
4）承台混凝土养护
砼浇筑完毕后，及时进行养生。
砼终凝后，随即用土工布覆盖严实，防止水分蒸发散失带走热量。
图9.2-26承台混凝土养生
冷却管被砼完全覆盖后即可通水冷却，通水流量根据温度监测情况适度调节。
承台浇筑完成后，用35号水泥浆封管。
模板拆除后，及时洒水养护。
（6）承台大体积砼配比及温控
详见第十四章14.3“承台大体积混凝土温控方案”内容。
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