钢板桩施工组织方案.docx

1、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 TZQ1 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 9m16m 之

2、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

3、、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

4、。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

5、 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，

6、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、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

7、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：13.5m14m。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 23m 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

8、过 8001000），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 45m 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

9、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

10、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

11、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 11.5m，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 12m，然后依次将所有钢板桩均拔高 12m，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。、钢管桩围堰施工方案滠口左线引

12、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 508 壁厚 10mm 螺旋钢板卷制）：钢管钢板 20010钢板 16010山型钢 1006310T型钢L56568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

13、附图。、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）mmmm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992.512.512.56.56拉森508

14、mm12584121111052614131629水中992.512.512.56.73拉森508mm12584（10）12（93）11110521121113315水中7.17.42.510.5114.18拉森508mm10872129610822121113416水中7.17.42.510.5114.58拉森508mm10872129610822121113524深埋6.49.02.51012.594拉森508mm11475（13）12（110）10212225141215625水中9.810.6313.51411.35拉森508mm132921823820742232126726水中9.

15、810.6313.514115拉森508mm132921621218437211823827深埋6.49.02.51012.5146拉森508mm108752021618838211923928深埋7.17.42.510.511115拉森508mm10472161671442916141810谌家矶左线引100水中6.49.02.51012.56.16拉森508mm1087512961442313111411101水中9.59.52.513138.47拉森508mm12488151381653419172112102水中9.59.52.513138.67拉森508mm1248815138165

16、34191721合计（1711）172117453531961752162685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

17、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、水平支撑立面图（标示钢板桩弯矩及支撑反力）A81KN/m135KN/m144KN/m148.5KN/m135MPa177MPa189MPa195MPaBCD钢板桩10中铁七局集团武汉公司3m3m6m3m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、水平支撑平面图（最大受力处支撑弯矩图）A3mB7mC3mDAC102MPa3mB557KNFH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

18、地面标高为 17.55m，承台尺寸为：10.6m9.8m3m。桩基为 8150 梅花布置钻孔桩。地质分布为 17.55m8.35m 为粘土，8.35m5.34m 为夹砂层，5.34m0.46m 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： 13.5m14m）。使用 18m 长拉森型钢板制作，（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50cm50cm

19、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22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，需要拉森型钢板桩 238T，132 根。、受力检算、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：AGD OBC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：MovGX/2（q+rh）X /2q 为上部荷载，该检算上部荷载 q 取值为 0 即：MovrhX /2稳定力矩：MXfX2均匀土层，MfX2f为地基土不排水剪切的抗剪强度，tg+cfc则：抗隆起安全系数 KM/ Mov当 K1.2 时地基土稳定1

20、3中铁七局集团武汉公司23332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：K2c/（rh）1.2r 为土的重度，18KN/m3h 为水位至基坑底高差，25墩根据计算 h17.05- 5.7611.29m。基坑土为粘性土，粘聚力 c 取值 20KN/m2则 K（220）/（1811.29）0.621.2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 40 KN/m 。 、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/rKa

21、）r 为土的重度，取 18KN/m 。W 为拉森型钢板桩截面抵抗矩，取值为 3000cm 。 Katg （45-/2） 为粘土的内摩擦角，查表得 20所以计算得 Ka0.5代入公式求得 h342cm3.42m h11.1h3.76mh20.88h3mh30.77h2.6m14中铁七局集团武汉公司WBNNB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 h40.7h2.4m支撑布置如右图：型钢支撑N1N2N3N4、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 FGNB，一半传至 F 点上，另一半由坑底土压力 MBR承受

22、，由图中几何关系可得：ACDEFGMQPRR15中铁七局集团武汉公司222331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）/2r（KpKa）x /2简约后的公式为：KaH（L5+x）（KpKa）x2L51.3m H11.3m Ka0.5 Kp2.04（计算得）则代入公式有：0.511.3（1.3+x）（2.04-0.5）x21.54x -5.65x-7.3450x【5.65（5.65 +41.547.345）】/（21.54）x4.7m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。、基坑底管涌验算地表与基底水头差 h17.05-5.7

23、611.3m钢板桩埋入基底深度为 t5m基底下的土的有效重度为 r土-r水18KN/m -10KN/m 8KN/m3要避免出现管涌现象，需要 r r 土-r 水Kj K 为抗管涌安全系数当 K1.5即不会发生管涌j 为最大渗流力（动水压力）jirwi 为水头梯度即ih/（h+2t）rw 为地下水的重度，取值 10KN/m3则 jrwh/（h+2t）11.310/（11.3+25）5.3KN/m316中铁七局集团武汉公司1333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Kr /j8/5.31.511.5符合要求，即：钢板桩打入基坑底 5m，不会发生管涌现象。 、涌水量计算涌水量 Q 为

24、基坑底控制渗水量（单位：m /d）QKAiK 为土的综合渗透系数，粘土层一般取值为 0.050.1，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（ih/（h+2t）则：Q0.113.51411.3/（11.3+25）10.03m /d0.44m /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。 、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：ABCD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：N1N2N3N4AB钢板桩h13m，h23m，h32

25、m，h42m，h51.3m 支撑所受的荷载为：q1rKaH1（h1+h2）/2q1180.53（3+3）/281KN/mq2rKaH2（h2+h3）/2q2180.56（3+2）/2135KN/m q3rKaH3（h3+h4）/2q3180.58（2+2）/2144KN/mq4rKaH4（h4+h5）/2q4180.510（2+1.3）/2148.5KN/m支撑布置如下：18中铁七局集团武汉公司3m6m3mBC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：qA3m7m3mD根据三不等跨梁的内力计算，系数 n7m/3m2.33319中铁七局

26、集团武汉公司3m222363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 qq4148.5 KN/m l 为 3m则：MB-0.4375ql -3.94q585.09KNmMAB0.0019ql 0.017q2.53 KNmMBC0.3437ql 3.093q459.3 KNm VB 左-0.9375ql-2.81q417.3KN VB 右1.25ql3.75q556.9KN根据以上数据，取受力、受弯最大处，即 MB、VB 右采用 700mm300mmH 型钢支撑，其受弯方向的截面抵抗矩为 5760cm 。则：M/W585.0910 /（576010 ）102MPa【】200 MPa符合受力要求。角撑受力如右图：角撑所受压力值为2F即 BC 撑压力值为：787.6KN则支撑选用 700mm300mmH 型钢 共计 268m。A 3m BFC、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 h13m，h23m，h32m，h42m，h51.3m得 1135MPa2177MPa20中铁七局集团武汉