钢板桩施工组织方案.docx
《钢板桩施工组织方案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钢板桩施工组织方案.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![钢板桩施工组织方案.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-1/31/9d13e85c-14e1-4337-b898-09cfc08a8fb8/9d13e85c-14e1-4337-b898-09cfc08a8fb81.gif)
钢板桩施工组织方案
武汉天兴洲大桥铁路引桥及相关配套工程
部分站前线下工程TZQ-1标
钢板桩围堰施工方案
编制:
复核:
审批:
中铁七局集团武汉工程指挥部第三项目分部
二OO五年八月
#
###
##
##
##
###
#
##
#
#
##
##
##
#
#
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
1.工程概况
1.1施工情况
滠口左线引桥1桥、滠口右线桥、谌家矶左线引桥多次跨越府环河下游的朱家河、新斗马河、滠水河西支。
滠口左线引桥1桥8~9墩、滠口右线桥15~16墩,谌家矶左线引桥101~102墩位于滠水河道中。
滠口右线桥24~28墩由于规划河槽,加深开挖,承台底面距地面(水面)在9m~16m之间。
滠口左线引桥1桥8墩、9墩位于滠水西支,枯水期水位为18.13m,河床底面标高分别为16.14m、14.07m,承台底面标高分别为11.72m、11.43m,承台底深度分别为6.5m、6.7m(距水面)。
承台均在粘土层中,粘土层直至承台底以下分别为3.5m、6.2m,然后到砂、砾石层。
其中,8墩承台底以下0.3米有一层厚为2m的夹砂层,为避免发生管涌现象需要封底。
滠口右线桥15墩、16墩位于滠水河河道,枯水期水位为15.60m,河床底面标高分别为14.74m、15.77m,承台底标高分别为11.55m、11.25m,承台底深度分别为4.1m、4.5m(距水面)。
承台均在粘土层中,粘土层直至承台底以下分别为0.3m、3m,然后到砾石层。
其中,15墩承台底以下0.3米为层厚3m的夹砂层,为避免发生管涌现象需要封底。
16墩不需要封底。
24墩~28墩横跨汉北河,其中,25墩、26墩为水中墩。
汉北河枯水期水位为17.05m,25、26墩河床底面标高分别为17.94m、17.6m,承台底面标高分别为5.76m、6.08m,承台底深度分别为11.3m、11m(距水面)。
25墩承台在粘土层与夹砂层中间,底部为粘土层,26墩承台位于粘土层中。
粘土层直至承台底以下分别为5.3m、5.4m,然后到砾石层。
1
中铁七局集团武汉公司
###
#
#
#
#
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
24、27、28墩地面标高分别为20.5m、22.3m、22.37m。
承台底标高分别为11.63m、6.31m、11.6m,承台底深度分别为
9m、16m、11m(距地面)。
承台均在粘土层中,粘土层直至承台底以下分别为0.7m、4m、8.5m,然后到砾石层。
其中,24墩承台底以下0.7米为层厚2m的夹砂层,为避免发生管涌现象需要封底。
谌家矶左线引桥100墩~102墩位于滠水西支,枯水期水位为20.67m,河床底面标高分别为17.64m、16.36m、14.86m,承台底面标高分别为14.57m、12.3m、12.05m,承台底深度分别为
6.1m、8.4m、8.6m(距水面)。
承台均在粘土层中,粘土层直至承台底以下分别为1.5m、0.5m、1.5m,然后到夹砂层。
为避免发生管涌现象均需要封底。
1.2工期情况
枯水季节时间为2005年10月1日~2006年5月1日。
由于竣工日期为2006年11月30日,而2006年5月~2006年
10月为汛期,河漫滩内墩位无法进行施工,所以只能压缩在该枯水期施工,以滠口右线桥25墩为例,基坑埋深11.3m,枯水期一到,即要进行场地平整、临时便桥、临时便道、电力铺架等大临工程施工,然后再进行水上作业平台的搭设,设备进场,设备就位,准备工作需要30天。
再进行钻孔桩施工,需要10天。
钢板桩设备进场至承台施工需要50天。
再进行承台施工,墩身施工,悬臂施工等完毕才能拔除钢板桩。
工期紧迫,钢板桩不能进行周转,水中墩及深埋墩施工需要同步进行。
2.总体施工方案
㈠、钢板桩围堰施工方案
2
中铁七局集团武汉公司
基底冲刷
抽
浆
混凝土封底
抽
水
渗水缝处理
凿桩头、检测
施工准备
筑
岛
场地平整
安装导向架
打入钢板桩
基坑开挖
设置支撑
基底平整
材料、设备进场
挖水槽、抽水
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
滠口左线引桥1#桥、滠口右线桥、谌家矶左线引桥水中墩及深
埋墩采用拉森钢板桩做施工围堰的方法进行施工。
其施工工艺流程如下:
若无水
拉森型钢板如下图所示(尺寸所示为拉森Ⅴ型钢板):
3
中铁七局集团武汉公司
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
拉森钢板桩
钢板桩锁口
现以滠口右线桥25#墩为例:
钢板桩的平面结构形式采用矩形,
钢板桩采用拉森Ⅴ型,高度为18m。
钢板桩打入基坑底深度为5m。
钢
板桩围堰尺寸为:
13.5m×14m。
围堰内部设置H型钢矩形支撑(加设角撑)。
施工准备:
将新旧钢板桩运到工地后,详细对其检查、丈量、分类、编号,同时对两侧锁口用一块同型号长2~3m的短桩采用检查小车进行检验。
锁口通不过或桩身有弯曲、扭曲、死弯等缺陷,采用冷弯,热敲(温度不超过800~1000℃),焊补、铆补、割除、接长等方法加以整修。
同时确保接头强度与其它断面相等,接长焊接时,用坚固夹具夹平,
以免变形,在焊接时,先对焊,再焊接加固板,对新桩或接长桩、在桩端制作吊桩孔。
4
中铁七局集团武汉公司
已检查的
钢板桩堆
置场
未检查的钢板桩堆置场
小
车
小
车
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
检查小车示意图
受检查桩
短标准桩
绞车
在采用组桩插打时,每隔4~5m设有一道夹木,夹木在板桩起吊前夹好,插打时,逐付拆除,周转使用。
组桩及单桩的锁口内,涂以黄油混合物油膏(重量配合比为:
黄油:
沥青:
干锯末:
干粘土=2:
2:
2:
1),以减少插打时的摩阻力,并加强防渗性能。
钢板桩的吊运插打与合拢:
钢板桩检查合格后,由两组平车运至
墩位,按插桩顺序堆码最多允许堆放四层,每层用垫木隔开高差不得大于10mm,上下层垫木中线要在同一垂直线上,允许误差不得大于20mm。
安插钢板桩使用高架索道对钢板桩进行水平和垂直运输,将钢
板桩运至指定位置,然后运用两个吊钩的吊起和放下,使钢板桩成垂
直状态,脱出小钩,移向安插位置,插入已就位的钢板桩锁口中。
起吊前,锁口内嵌填黄油沥青混合料。
箍紧钢板用的弧度卡箍,待插入锁口时逐个解除。
钢板桩逐块(组)插打到底,先插合拢后,再逐块(组)打入,本工程钢板桩拟先插上游边,在下游合拢。
5
中铁七局集团武汉公司
#
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
抽水堵漏:
钢板桩插打完,利用抓斗取土,当坑内积水到一定深
度时即可抽水,然后继续开挖。
抽水深度大于支撑高度时,要加设支
撑然后才能继续进行往下开挖,严禁设置支撑前超挖。
在加设支撑时
要检查各节点是否顶紧,防止因抽水而出现事故。
抽水速度不能过快,
且要随时观察围堰的变化情况。
当锁口不紧密漏水时,用棉絮等在内
侧嵌塞,同时在漏缝处撒大量木屑或谷糠,使其由水夹带至漏水处自行堵塞。
若为有水开挖,利用高压射水泵及吸泥机进行水下开挖,当挖至基坑底一下1.5m时,进行混凝土封底处理,封底混凝土采用C25标
号,封底厚度为1.5m。
封底后进行抽水、并设置支撑。
直至基坑底。
拔桩:
在钢板桩插打前,对插入土层内部的钢板桩内外两侧涂刷
沥青,减少拔桩的摩擦力。
钢板桩拔桩前,先将围堰内的支撑,从下到上陆续拆除,并陆续灌水至高出围堰外地下水位1~1.5m,使内外水
压平衡,使板桩挤压力消失,并与部分砼脱离(指有水下砼封底部份)。
再在下游选择一组或一块较易拔除的钢板桩,先略锤击振动各拔高1~2m,然后依次将所有钢板桩均拔高1~2m,使其松动后,再从下
游开始分两侧向上游挨次拔除,对桩尖打卷及锁口变形的桩,可加大
拔桩设备的能力,将相邻的桩一齐拔出,必要时进行水下切割。
滠口左线引桥1#桥、滠口右线桥、谌家矶左线引桥水中墩及深埋墩所用钢板桩型号、数量、埋深及振拔机型号见附图。
㈡、钢管桩围堰施工方案
滠口左线引桥1桥、滠口右线桥、谌家矶左线引桥水中墩及深
6
中铁七局集团武汉公司
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
埋墩采用螺旋卷制钢管桩做施工围堰的方法进行施工。
其施工工艺流程与钢板桩施工相同。
钢管示意图如下所示(钢管选用φ508壁厚10mm螺旋钢板卷制):
钢管
钢板200×10
钢板160×10
山型钢100×63×10
T型钢L56×56×8
钢管
说明:
1、本图单位除标记外均以mm计
2、钢管采用钢板螺旋卷制,孔径按照0.508m设计
3、锁口处×10钢板为挡渗水功能,可以用砂浆或沥青替代。
滠口左线引桥1#桥、滠口右线桥、谌家矶左线引桥水中墩及深埋墩所用钢管桩型号、数量、埋深及振拔机型号见附图。
㈢、钢板桩、钢管桩围堰费用比较
按照市场行情,钢板桩的打拔、租用共计2000元/吨;钢管桩购买、焊接、打拔费用共计6000元/吨。
钢板桩、钢管桩使用数量如下表:
7
中铁七局集团武汉公司
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
8
中铁七局集团武汉公司
#
)
引桥
1桥
滠口
右线
桥
桥
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
序
号
单位
工程
名称
墩
号
位置
描述
承台尺寸
围堰尺寸
深
度
埋
深
围堰规格、型号
材料数量(根
围堰长度
材料数量(T)
m
m
m
m
钢板桩
钢管桩
(10mm)
钢板
桩
钢管
桩
m
钢板
桩
钢管桩围堰
钢管桩
山型钢
T型钢
钢板
堵水钢板
1
滠口
左线
8
水中
9×9×2.5
12.5×12.5
6.5
6
拉森Ⅳ
φ508mm
125
84
12
111
105
26
14
13
16
2
9
水中
9×9×2.5
12.5×12.5
6.7
3
拉森Ⅳ
φ508mm
125
84
(10)
12
(93)
111
105
21
12
11
13
3
15
水中
7.1×7.4×2.5
10.5×11
4.1
8
拉森Ⅳ
φ508mm
108
72
12
96
108
22
12
11
13
4
16
水中
7.1×7.4×2.5
10.5×11
4.5
8
拉森Ⅳ
φ508mm
108
72
12
96
108
22
12
11
13
5
24
深埋
6.4×9.0×2.5
10×12.5
9
4
拉森Ⅳ
φ508mm
114
75
(13)
12
(110
)102
122
25
14
12
15
6
25
水中
9.8×10.6×3
13.5×14
11.3
5
拉森Ⅴ
φ508mm
132
92
18
238
207
42
23
21
26
7
26
水中
9.8×10.6×3
13.5×14
11
5
拉森Ⅴ
φ508mm
132
92
16
212
184
37
21
18
23
8
27
深埋
6.4×9.0×2.5
10×12.5
14
6
拉森Ⅴ
φ508mm
108
75
20
216
188
38
21
19
23
9
28
深埋
7.1×7.4×2.5
10.5×11
11
5
拉森Ⅴ
φ508mm
104
72
16
167
144
29
16
14
18
10
谌家
矶左
线引
100
水中
6.4×9.0×2.5
10×12.5
6.1
6
拉森Ⅳ
φ508mm
108
75
12
96
144
23
13
11
14
11
101
水中
9.5×9.5×2.5
13×13
8.4
7
拉森Ⅳ
φ508mm
124
88
15
138
165
34
19
17
21
12
102
水中
9.5×9.5×2.5
13×13
8.6
7
拉森Ⅳ
φ508mm
124
88
15
138
165
34
19
17
21
合计
(1711
)
1721
1745
353
196
175
216
2685
注:
表中括号内数据为非定尺桩的需要量,括号外为定尺钢板桩数量。
山型钢、T型钢、钢板及堵水钢板(可用沥青替代)见上页钢管桩示意图。
9
中铁七局集团武汉公司
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
滠口左线引桥1#桥、滠口右线桥、谌家矶左线引桥水中墩及深
埋墩所需钢板桩共计1721T。
钢板桩费用为2000元/吨×1721吨=344.2万元。
同理经计算得滠口左线引桥1#桥、滠口右线桥、谌家矶左线引
桥水中墩及深埋墩所需钢管桩共计2685T。
钢管桩费用为6000元/吨×2685吨=1611万元。
综上,使用钢板桩围堰成本较钢管桩经济。
3.等弯矩布置水平支撑平面、立面图
①、水平支撑立面图(标示钢板桩弯矩及支撑反力)
A
81KN/m
135KN/m
144KN/m
148.5KN/m
135MPa
177MPa
189MPa
195MPa
B
C
D
钢板桩
10
中铁七局集团武汉公司
3m
3m
6m
3m
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
②、水平支撑平面图(最大受力处支撑弯矩图)
A
3m
B
7m
C
3m
D
A
C
102MPa
3m
B
557KN
F
H型钢支撑
H型钢角撑
4.围堰、支撑及地基检算
以滠口右线桥25#墩为例,25#墩位于滠水河河道中,枯水期水
位标高为17.05m,由于该处位于规划河槽河道,承台底设计标高为
5.76m,既有地面标高为17.55m,承台尺寸为:
10.6m×9.8m×3m。
桩基
为8φ150梅花布置钻孔桩。
地质分布为17.55m~8.35m为粘土,
8.35m~5.34m为夹砂层,5.34m~0.46m为粘土,0.46m~-6.76m为砂砾层。
(详见滠口右线桥24#墩~28#墩立面图)
根据以上工程概况,采用矩形钢板桩围堰施工(围堰尺寸为:
13.5m×14m)。
使用18m长拉森Ⅴ型钢板制作,(如下图所示)
钢板桩围堰立面图
11
中铁七局集团武汉公司
承台底标高:
5.76m
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
河床底面标高:
14.55m
施工水位标高:
17.05m水
土层
钢板桩
水
土层
50cm
50cm
地下土层
钢板桩围堰平面图
支撑
支撑
承台
支撑
支撑
12
中铁七局集团武汉公司
2
2
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
经计算,需要拉森Ⅴ型钢板桩238T,132根。
㈠、受力检算
①、基坑底稳定性检算
根据地质情况判断:
承台底地质土层均匀,为粘土。
如下图所示:
A
G
DO
B
C
钢板桩深入承台底面5m,即:
围堰底口标高为0.76m,位于粘土
层。
转动力矩:
M
ov
=G×X/2=(q+rh)×X/2
q为上部荷载,该检算上部荷载q取值为0即:
Mov=rh×X/2
稳定力矩:
Mτ=X×τf×X
2
均匀土层,M
τ=π×τ
f
×X
2
τf
为地基土不排水剪切的抗剪强度,τ=σtgφ+c
τf=c
则:
抗隆起安全系数K=Mτ/Mov
当K≥1.2时
地基土稳定
13
中铁七局集团武汉公司
2
3
3
3
2
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件即:
K=2πc/(rh)≥1.2
r为土的重度,18KN/m
3
h为水位至基坑底高差,25#墩根据计算h=17.05-5.76=11.29m。
基坑土为粘性土,粘聚力c取值20KN/m
2
则K=(2×π×20)/(18×11.29)=0.62<1.2
不符合要求。
需要增大土的粘聚力c值,若有水开挖利用混凝土封底施工,若
无水开挖,需要旋喷桩加固地基,使地基土的粘聚力达到40KN/m。
②、支撑布置计算
根据等弯矩布置原则,使钢板桩承受最大允许荷载【f】
=200Mpa。
钢板桩顶部悬臂部分的最大允许跨度为:
h=√(6×【f】×W/rK
a)
r为土的重度,取18KN/m。
W为拉森Ⅴ型钢板桩截面抵抗矩,取值为3000cm。
Ka=tg(45°-φ/2)
φ为粘土的内摩擦角,查表得φ=20°
所以计算得K
a=0.5
代入公式求得h=342cm=3.42mh1=1.1h=3.76m
h2=0.88h=3m
h3=0.77h=2.6m
14
中铁七局集团武汉公司
W
B'
N'
N
B
钢板桩
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件h4=0.7h=2.4m
支撑布置如右图:
型钢支撑
N1
N2
N3
N4
③、根据板桩受力检算最小埋深t
钢板桩
采用盾恩近似法,经简化的土压力分布如下图所示:
假定作用在板桩FB’段上的荷载FGN’B’,一半传至F点上,
另一半由坑底土压力MB’R’承受,由图中几何关系可得:
A
C
D
E
F
G
M
Q
P
R'
R
15
中铁七局集团武汉公司
2
2
2
3
3
1
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
rKaH(L5+x)/2=r(Kp-Ka)x/2
简约后的公式为:
K
aH(L
5
+x)=(K
p
-K
a)x
2
L5=1.3mH=11.3mKa=0.5Kp=2.04(计算得)
则代入公式有:
0.5×11.3×(1.3+x)=(2.04-0.5)x
2
1.54x-5.65x-7.345=0
x=【5.65±√(5.65+4×1.54×7.345)】/(2×1.54)
x=4.7m
只要埋深达到4.7m,则满足钢板桩受力要求,该方案中对x取值5m。
④、基坑底管涌验算
地表与基底水头差h=17.05-5.76=11.3m
钢板桩埋入基底深度为t=5m
基底下的土的有效重度为r
土
-r
水
=18KN/m-10KN/m=8KN/m
3
要避免出现管涌现象,需要r=r土-r水≥K×jK为抗管涌安全系数
当K≥1.5
即不会发生管涌
j为最大渗流力(动水压力)
j=i×r
w
i为水头梯度
即
i=h/(h+2t)
rw为地下水的重度,取值10KN/m
3
则j=rw×h/(h+2t)=11.3×10/(11.3+2×5)=5.3KN/m
3
16
中铁七局集团武汉公司
1
3
3
3
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
K=r/j=8/5.3=1.51≥1.5
符合要求,即:
钢板桩打入基坑底5m,不会发生管涌现象。
⑤、涌水量计算
涌水量Q为基坑底控制渗水量(单位:
m/d)
Q=K×A×i
K为土的综合渗透系数,粘土层一般取值为0.05~0.1,在本检算中,K取0.1m/d。
A为基坑底面积(单位:
m2),
i为水头梯度(i=h/(h+2t))
则:
Q=0.1×13.5×14×11.3/(11.3+2×5)=10.03m/d=0.44m/h。
根据以上计算数据,用水泵(一般功率)可以满足现场排水功能。
⑥、根据等弯矩布置支撑及支撑反力计算
钢板桩所受弯矩如下图所示:
A
B
C
D
钢板桩
17
中铁七局集团武汉公司
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
视板桩为承受三角荷载的连续梁计算:
如右图所示:
N1
N2
N3
N4
A
B
钢板桩
h1=3m,h2=3m,h3=2m,h4=2m,h5=1.3m支撑所受的荷载为:
q1=rKa×H1×(h1+h2)/2
q
1
=18×0.5×3×(3+3)/2=81KN/m
q
2
=rK
a×H
2
×(h
2
+h
3
)/2
q2=18×0.5×6×(3+2)/2=135KN/mq3=rKa×H3×(h3+h4)/2
q3=18×0.5×8×(2+2)/2=144KN/m
q
4
=rK
a×H
4
×(h
4
+h
5
)/2
q
4
=18×0.5×10×(2+1.3)/2=148.5KN/m
支撑布置如下:
18
中铁七局集团武汉公司
3m
6m
3m
B
C
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
钢板桩围堰
H型钢角撑
H型钢支撑
支撑受力如下图所示:
q
A
3m
7m
3m
D
根据三不等跨梁的内力计算,系数n=7m/3m=2.333
19
中铁七局集团武汉公司
3m
2
2
2
3
6
3
中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件
取最大受力层,即q=q4=148.5KN/ml为3m
则:
M
B
=-0.4375×q×l=-3.94×q=-585.09KN·m
M
AB
=0.0019×q×l=0.017×q=2.53KN·m
MBC=0.3437×q×l=3.093×q=459.3KN·mVB左=-0.9375×q×l=-2.81×q=-417.3KNVB右=1.25×q×l=3.75×q=556.9KN
根据以上数据,取受力、受弯最大处,即M
B
、V
B右
采用700mm×300mmH型钢支撑,其受弯方向的截面抵抗矩为5760cm。
则:
σ=M/W=585.09×10/(5760×10)=102MPa<【σ】=200MPa
符合受力要求。
角撑受力如右图:
角撑所受压力值为√2×F
即BC撑压力值为:
787.6KN
则支撑选用700mm×300mmH型钢共计268m。
A3mB
F
C
⑦、钢板桩所受弯矩计算
根据支撑布置和土压力分配,可计算钢板桩所承受的弯矩值。
由h1=3m,h2=3m,h3=2m,h4=2m,h5=1.3m
得σ1=135MPa
σ2=177MPa
20
中铁七局集团武汉