1、370#371#钢板桩围堰施工方案报批目录一、370#、371#墩承台钢板桩围堰施工技术方案1、工程概况 32、钢板桩围堰施工方案 33、基坑清理钢板桩围堰可能遇到的问题及预防措施 54、承台施工 65、安全措施 76、质量保证措施 77、 施工组织 81 工程概况 92 计算依据 103 计算及参数选择 104 计算内容 105 主、被动土压力计算 116 围堰钢板桩及内支撑计算 117 围堰封底混凝土验算 167.1护筒粘结力验算 16=Q/A=96.7/(0.523.140.75)=41KN/120KN/m2,护筒粘结力满足要求。 167.2封底混凝土拉应力 16y=My/Wy=6.96
2、106/1.458108=47.7KPa =1270KPa,混凝土拉应力满足要求。 168 基坑底土抗隆起验算 16一、370#、371#墩承台钢板桩围堰施工技术方案1、工程概况绍兴特大桥370#、371#桥墩钻井平台施工孔桩、桩基完成后打钢板桩围堰施工承台墩身。承台平面尺寸均为14.3m9.6m,高度3.5m,承台底标高分别为-1.6m、-2.094m,水面标高为+3.79m。因两桥墩地质水文条件相似,围堰布置相同故只计算370#墩钢围堰。钢板桩围堰布置于钻孔平台的外侧,沿钢板桩中线平面尺寸17.14m12.34m,钢板桩采用拉森型,长度15m,平均入土深度约8.4m。2、钢板桩围堰施工方案
3、2.1施工准备2.1.1桩基础施工完成后,用挖机对围堰范围内的场地进行平整,测量放样,插打定位桩,在定位桩上安置导梁,作为插桩时的导向设备。2.1.2钢板桩的检查,检查钢板桩有无弯曲、撞伤、破损、锁口变形等,按具体情况分别用冷弯、热敲、补焊、割除或接长等方法进行整修。并在钢板桩锁口内涂抹黄油或混合油膏(黄油沥青干锯末干粘土=2221)以减少插打时锁口间的摩擦和水的渗漏。2.1.3检查振动锤,振动锤是打拔钢板桩的关键设备,在打拔前一定要进行专门检查,确保线路畅通,功能正常。振动锤的端电压要达到 380420V,而夹板牙齿不能有太多磨损。2.1.4同一围堰的钢板桩使用同一型号规格的产品,保证锁口一
4、致。2.2插打与合拢2.2.1、导梁安装:施打前必须先制作和安装导梁,导向应用较大规格的槽钢或其它型钢制作,必须具有一定竖向和侧向刚度,保证打桩时不变形,正确导向。2.2.2、钢板桩插打:钢板桩插打时,利用50t履带吊悬挂DZ90型振动锤插打钢板桩。板桩采用单根插打,用液压夹板夹紧从外侧开始紧贴导梁插打。每根桩尤其是最开始桩打入时加强定位和双向垂直度检查控制,必须保证位置准确,垂直下沉,插打顺序由承台的一个角开始向两边插打,随时检查桩身是否垂直,不符合要求时立即纠正或拔起重新施打。2.2.3、支撑安装支撑安装:钢板桩围堰合龙后,边开挖基坑,边做围囹支撑,采用采用2I40a工字钢作为水平导环,围
5、囹支承在牛腿上,牛腿焊接在钢板桩上,斜撑用2I50a加强格构柱45度安装,必须保证焊缝厚度和质量;建立围堰支撑系统。第一层支撑安装在3.0m标高位置。在抽水、开挖、吸泥过程中注意对桩墙的位移、沉降进行观测,遇异常情况立即停止开挖,通知坑内人员迅速撤离,并采取回灌、加撑等措施处理,加固后方可继续施工,以确保安全。为了减少钢板桩锁口变形和改善内导环的受力状况,对钢板桩与导环之间的所有空隙用硬木楔或槽钢进行填塞、顶紧、焊接。2.2.4、围堰清基、封底钢板桩基坑开挖、安装第一层支撑,再用长臂挖机开挖基底淤泥.围囹可临时支撑在桩基钢护筒上,支撑稳固后,清基至+2.0m标高安装第二道支撑;第二道支撑安装完
6、成后清基至0.0m标高安装第三道支撑;第三道支撑安装完成后清基至-2.1m标高浇注0.5m厚C30混凝土封底;施工承台前拆除第三道支撑。2.2.5施工承台、墩身凿除桩头、桩基检测,破桩头前,应在桩体侧面用红油漆标注高程线,以防桩头被多凿,造成桩顶伸入承台内高度不够。破除桩头时应采用空压机结合人工凿除,上部采用空压机凿除,下部留有1020cm由人工进行凿除。凿除过程中保证不扰动设计桩顶以下的桩身砼。严禁用挖掘机或铲车将桩头强行拉断,以免破坏主筋。将伸入承台的桩身钢筋清理整修成设计形状,复测桩顶高程,桩基检测合格后进入承台施工。承台钢筋集中加工,现场进行绑扎,底层承台钢筋网片与桩身钢筋焊接牢固;搭
7、设钢管架绑扎、定好上层承台钢筋和预埋于承台内的墩身钢筋。安装冷却水管,预埋墩身钢筋、综合接地线等,在特殊结构的桥墩承台位置处,应在承台上提前预埋现浇支架的定位预埋钢筋或其它预埋构件。安装承台模板,加固通过型钢、方木、拉杆与基坑四周坑壁挤密、撑实,确保模板稳定牢固、尺寸准确。检验合格后,浇注承台砼。混凝土下落高差大于2.0米时,设串筒或溜槽。混凝土分层浇筑,分层厚度控制在3050cm。振捣采用插入式振动器,振捣时严禁碰撞钢筋和模型。振动器的振动深度一般不超过棒长度2/33/4倍,振动时要快插慢拔,不断上下移动振动棒,以便捣实均匀,减少混凝土表面气泡。振动棒插入下层混凝土中510cm,移动间距不超
8、过40cm,与侧模保持510cm距离,对每一个振动部位,振动到该部位混凝土密实为止,即混凝土不再冒出气泡,表面出现平坦泛浆。本桥墩墩身较低(6.85m高),采用大块钢模板一次浇筑成型,混凝土通过泵车泵送入模,墩身模板和钢筋采用汽车起重机垂直吊装作业。浇筑完成后先带模浇水养生,拆模后覆盖塑料膜养生。2.2.6拔桩 墩身施工结束,拔除钢板桩采用振动锤拔桩,利用振动锤产生的强迫振动,扰动土质,破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力,依靠附加起吊力的作用将桩拔除。钢板桩拔出前,先将往围堰内填土,使板桩挤压力消失,围堰内的支撑及其它设施从下到上的顺序拆除,拔桩设备可用吊机、打拔桩机,拔桩可用长卡环扣在拔
9、桩孔上作为吊点。拔桩时先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min2min,使钢板桩周围的土松动,产生“液化” ,减少土对桩的摩阻力,然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况,发现上拔困难或拔不上来时,应停止拔桩,先振动12分钟后再往下锤0.5m1.0m再往上振拔,如此反 复既可将桩拔出来。拔出的钢板桩立即清刷干净、修补整理、涂刷防锈油。 3、基坑清理钢板桩围堰可能遇到的问题及预防措施基坑开挖、吸泥、抽水到位后在钢板桩端内面与砼垫层接触部分涂以隔离层,以确保钢板桩在施工结束后能顺利拔出。清理基坑底面准备钢筋的绑扎。在完成承台和墩身施工以及支架出水后,灌水至支撑位置,然后逐层拆除支撑,将整个基坑回
10、填完毕,再用覆带吊震动锤逐个拨出钢板桩。拆撑过程中必须加强板桩和支撑变形监测,确保安全。3.1、插打钢板桩时倾斜在插打钢板桩前,除在锁口内涂以润滑油以减少锁口的摩阻力外,同时在未插套的锁口下端打入铁楔或硬木楔,防止沉入时泥砂堵塞锁口。采用复式滑车组纠正钢板桩的倾斜。3.2、钢板桩锁口漏水 钢板桩由于插打不当或压力下变形,致使锁口发生变形、胀缝,出现渗漏。其补救措施是在漏水锁口处的围堰内侧用棉絮塞缝堵漏。同时可辅以外侧水中抛洒锯末、细砂(中砂过筛)等堵漏。 3.3、围堰内挖土围堰内先用长臂挖机挖土挖泥,若是淤泥需要用空气吸泥机吸泥实现清基,围堰内需配备一台空气吸泥机及压风机,由于墩位处地质以粘土
11、为多,吸泥时需辅以射水,潜水工下水检查清基情况,再布置平台进行封底作业。4、承台施工 承台施工工艺流程图承台模板采用钢模板,承台内布置冷却水管及测温元件控温,砼一次性浇注,承台顶面按要求埋设墩身钢筋及施工支架预埋件。承台作业的吊装以25吨汽车吊为主。施工操作要求:(1)、在绑扎钢筋前,如发现封底砼有渗水现象,则应设置渗水盲沟,将水汇至较低处,在渗水管内放置污水泵,将渗水抽至围堰外。(2)、绑扎钢筋前,在封底砼顶面放出墩中线、桥中线,确保钢筋绑扎位置符合设计位置。(3)、承台底层钢筋网下应用短钢筋制成支撑骨架将其垫好,保证设计保护层厚度。(4)、钢筋笼上端伸入承台部分钢筋,应除锈、整直后,由桩顶
12、砼面向外起弯,并绑扎好外围螺旋筋。(5)、墩身钢筋预埋时,必须通过测量放线,而后以钢筋做框架(箍)预以固定。(6)、砼浇注时,每个承台设置6个布料点,通过下料滑槽逐点分层布料。浇注底层时,在布料点放置下料漏斗,将砼直接送至承台底部,防止砼自由跌落高度过大而造成灰浆与粗骨料分离。为防止承台大体积混凝土水化热温度裂缝,采用以下措施:加强养护,混凝土浇筑结束后,在承台上面覆盖一层塑料布,使内外温差控制在20以内。埋设冷却水管,并利用河水循环,带走承台内部热量,防止混凝土水化热温度裂缝。在承台内埋设测温元件,监测、控制最高温度和温差。承台浇筑前要注意预埋现浇支架的预埋件5、安全措施为确保施工中的安全,
13、在进行钢板桩围堰施工时,必须将安全工作放在首位,预防为主,在施工过程中应注意以下安全措施:(1) 对操作人员进行安全思想教育,提高操作人员安全意识,实行培训持证上岗制度,不经培训或无证者,不得进行上岗操作;(2) 建立好钢板桩安全管理制度,完善好安全管理体制,编制好钢板桩安全应急方案;(3) 在钢板桩插打前,一定要设钢板桩定向导梁,保证钢板桩插打的平直度和垂直度;(4) 在钢板桩插打过程中,要设专人指挥,避免人多时乱指挥,出现意外安全事故;(5)队测量组在开挖施工过程中,对钢板桩围堰变形进行跟踪观测。如发现异象,立即要求施工人员停止施工,并快速撤离。(6) 钢板桩围堰支撑一定要按设计进行施工,
14、施工焊缝一定要牢固,断面尺寸和数量符合设计要求;(7) 由围堰内至围堰外须设置临时出入安全通道,并焊好栏杆、踏步板;(8) 各工种进行上下立体交叉作业时,不得在同一垂直方向操作;钢管、钢板桩吊装过程中严禁在钢管和吊车臂下站人。高空作业人员必须系带安全带、安全帽。吊车派专人指挥操作。(9)起吊作业时,均需有专人指挥,严禁违章操作。在施工场地内、吊装作业区域内禁止闲杂人员入内,观察人员须离吊装区域我一定距离,且用绳索设置禁入区。6、质量保证措施6.1 明确质量目标:符合国家和铁道部有关标准、规范及设计文件要求,检验批、分项、分部工程施工质量检验合格率100%。6.2 实行定期目标检查考核、评定,实
15、行全面质量管理制度:建立专项QC小组,严格按照PDCA循环,扎实、有效地开展活动。加强班组建设,加强全员(管理人员和操作人员)对本项目工程质量认识,加强对施做人员各项技能培训。对施工全过程、全方位进行检查、监督和控制。6.3 建立四级检查制度:班组自检、施工员复检、质检工程师复检、监理工程师检查。自检、复检穿梭于每道工序作业中,严格按照施工技术规范和设计要求进行施工。6.4 施工过程质量控制措施:加强对原材料、半成品使用、施工工艺的控制,对材料质量状况、机具设备状况、施工程序、关键操作、安全条件、新材料新工艺应用、常见质量通病、包括操作者的行为等影响因素列为控制点,作为重点检查项目进行预控;对
16、工序产品、分项工程的检查按标准要求进行目测、实测及抽样试验的程序,做好原始记录,经数据分析后,及时做出合格及不合格的判断,对合格工序产品进行及时验收,对不合格工序产品进行返工处理。7、施工组织 (1)主要设备投入:钢板桩1套;50t覆带吊1台;DZ90型打桩锤1台;长臂挖机1台;25t汽车吊1台;泥浆泵2台;抽水机2台;PC200挖机1台;运输汽车3台;砼运输罐车6台;砼汽车泵送车1台。(2)劳动力计划项目施工采用集中管理,流水作业,现场设一个工班来配备劳动力,现场设管理人员1名,技术人员2名,负责包括施工管理、技术等方面的工作。其余工种数量配备按能满足两个墩同时施工考虑,主要有装吊工10人,
17、铆焊工15人,钢筋、砼工15人及普工20人等。(3)施工周期安排370#墩钢板桩围堰承台施工:2010年02月18日2010年04月06日371#墩钢板桩围堰承台施工:2010年03月03日2010年04月17日桩基清理、导向安装2天;钢板桩插打及固定5天;基坑开挖、吸泥、抽水及内支撑安装7天;凿桩头6天;承台施工8天;墩身及墩旁托架施工10天;回填、围堰内支撑拆除5天;钢板桩拔除2天;合计45天。附件:370#墩钢板桩围堰设计计算1 工程概况绍兴特大桥370#桥墩位于河流岸边,搭设钻孔桩平台,桩基础施工完成后打钢板桩围堰施工承台、墩身。河床以下地层依次为:4.13m淤泥粉质粘土、5.7m硬塑
18、粉质粘土。承台平面尺寸均为14.3m9.6m,高度3.5m,水面标高为+3.79m,承台底标高为-1.6m,设三道支撑。钢板桩围堰布置于钻孔平台的外侧,沿钢板桩中线平面尺寸17.14m12.34m,钢板桩采用拉森型,长度15m,平均入土深度约8.4m。具体布置如下图:2 计算依据(1)杭州至宁波客运专线施工图:线路平面图(HYZQ-1标,第三册)。(2)杭州至宁波客运专线施工图:绍兴特大桥(图号:杭甬客专施(桥)咨-06-)图纸、施工水位及地质资料(3)铁路桥涵钢结构设计规范(TB10002.2-2005)(4)铁路桥涵施工规范(TB10203-2002)(5)钢结构设计规范(GB50017-
19、2003)(6)土力学和基础工程(下册)(刘成宇主编)中国铁道出版社3 计算及参数选择3.1 计算假设3.1.1 本计算中土层参数根据图纸提供的土层资料,取值如下:编号土层名称土层标顶高土层底标高容重(KN/m3)内摩擦角()粘聚力(kPa)370#淤泥粉质黏土+3.79- 2.2317.274.4411.90硬塑粉质黏土-2.23-7.9318.511.8544.63.1.2 河道水流教缓,不考虑流水作用力。4 计算内容4.1 主动土压力计算4.2 围堰钢板桩及内支撑计算A、验算内容(1)钢板桩的抗弯能力;(2)钢板桩的入土深度;(3)内支撑及圈梁应力。B、强度验算控制指标材质为SY295的
20、拉森型钢板桩强度控制值:=210MPa;Q235钢材强度控制值:=170MPa;4.3 围堰封底混凝土验算A、验算内容:(1)围堰抗浮;(2)桩基粘结力;(3)混凝土应力。B、验算工况:围堰内抽水、清淤分别做第一、二、三道围囹支撑,围堰第三道支撑加好后,清淤到设计标高浇筑封底混凝土,围堰封底混凝土达到设计强度后,施工承台时拆除第三道支撑。C、混凝土拉应力控制值:=1270KPa;4.4 基坑底土抗隆起验算5 主、被动土压力计算5.1 主、被动土压力系数淤泥质黏土:K1a=tg2(45-4.44/2)=0.8563, (K1a)1/2=0.9254K1p=tg2(45+4.44/2)=1.167
21、8, (K1p)1/2=1.0806 K2a=tg2(45-11.85/2)=0.6558, (K2a)1/2=0.81K2p=tg2(45+11.85/2)=1.5250, (K2p)1/2=1.23土压力计算公式采用郎肯土压力理论,但由于土压力没有考虑墙体与土体之间的摩擦力,使得主动土压力偏大,被动土压力偏小,在采用等值梁法计算时,需将被动土压力加以提高修正。郎肯土压力公式:主动土压力:Pa=Kah-2c(Ka)1/2 被动土压力:Pa=Kph+2c(Kp)1/26 围堰钢板桩及内支撑计算6.1 施工工况分析本围堰钢板桩及内支撑计算根据围堰施工工序,计算各支撑在各阶段可能出现的最大反力和钢
22、板桩最大内力。工况一、围堰第二道支撑加好后,清淤到0.0m标高;工况二、围堰第三道支撑加好后,清淤到-2.1m标高;工况三、封底混凝土达到设计强度后拆除第三道支撑。在计算时,各阶段钢板桩计算长度按等值梁法计算确定,从主动土压力到被动土压力相等的反弯矩截面(即净土压力为零或弯矩为零)截断形成等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩。工况一、围堰第二道支撑加好后,清淤至0.0m标高;将1.9m水深折算成1.3m淤泥质土P(a)=K1a1h=0.856317.274=59.2KPa 钢板桩受力如下图所示: 1.5m 2.5m a b 1m o 对等值梁加载图示荷载后,由软件计算得到: 52.5 121 25.
23、4剪力图:弯矩图:工况二、围堰第三道支撑加好后,清淤到-2.1m标高;P(a)=K1a1h=0.856317.276.1=90.2KPa 1.5m 2m 2.6m a 1.5m b o 对等值梁加载图示荷载后,由软件计算得到: 88.4 270 33.9 18.5剪力图:弯矩图:工况三:封底混凝土达到设计强度后拆除第三道支撑。 P(a)=K1a1h=0.856317.275.6=82.8KPa 1.5m 4.1m a b 1.5m o对等值梁加载图示荷载后,由软件计算得到: 30.3 24.3 218.1 130.6剪力图:弯矩图:各工况下各支撑点支撑反力及钢板桩最大弯矩计算如下: 项目工况反
24、力R2(KN/m)反力R3(KN/m)钢板桩最大弯矩Mmax(KNm)工况一12147.03工况二-33.9270108.88工况三130.667.496.2 钢板桩的抗弯能力Mmax=108.88KNm,钢板桩惯性矩为56700cm4/m,抗弯截面模量为2700cm3/m。 =Mmax/W=108.88106/2700000=40.3MPa =210MPa,符合要求。6.3 钢板桩的入土深度钢板桩的最小入土深度根据在最不利状况(工况二)进行求解。钢板桩的最小入土包括钢板桩上弯矩为零点的入土深度(x)和为克服弯矩零点钢板桩剪力所需的被动土深度(y)。由工况二钢板桩受力示意图可知,x=1.5m,
25、 88.4y=0.5KK2p2y2y/3 求的y=4.1m则,钢板桩的最小入土深度为:1.5+4.1=5.6m8.4m,满足要求。6.4 内支撑及圈梁应力计算 Rmax=270KN/m第二道内支撑圈梁采用双拼I56a工字钢,材料截面参数如下表:截面参数A(mm2)Ix(mm4)Wx(mm3)双拼I56b工字钢2920013702000004894000 围囹按单跨简支梁计算,跨度5.5m q=270KN/m =ql2/(8W)=2704.22/(84.894)=121.6MPa=170MPa7 围堰封底混凝土验算7.1护筒粘结力验算取3.5m3.9m的一个区域内桩基承受的剪力为:Q=(105.
26、89/3-230.5)(3.93.5-3.140.750.75)=96.7KN=Q/A=96.7/(0.523.140.75)=41KN/120KN/m2,护筒粘结力满足要求。7.2封底混凝土拉应力封底砼按承受均布荷载的三边固定、一边简支的面板结构计算。作用荷载:P=105.89/3-230.5=8.1KN/ Mx=0.0681ql2=0.06818.13.53.5=6.76KNm My=0.0565ql2=0.05658.13.93.9=6.96KNm Wx=bh2/6=3900500500/6=1.6251083Wy=bh2/6=3500500500/6=1.4581083 x=Mx/Wx
27、=6.76106/1.625108=41.6KPa =1270KPay=My/Wy=6.96106/1.458108=47.7KPa =1270KPa,混凝土拉应力满足要求。8 基坑底土抗隆起验算围堰内清淤到-2.1m标高时,须验算坑底的承载力,如承载力不足,将导致坑底土的隆起。本工程基坑抗隆起计算参照Prandtl(普朗德尔)和Terzaghi(太沙基)的地基承载力公式,并将桩墙地面的平面作为极限承载力的基准面,承载力的安全系数的验算公式如下:Ks=(Ncc+Nqt)/(h+t)+q)1.11.2式中:Nq、Nc按Prandtl公式时,Nq=tan2(45+/2)etan, Nc=(Nq-1)/tan;c土的粘聚力(Kpa); 土的内摩擦角()土的重度(KN/m3); t支护结构入土深度(m);h基坑开挖深度(m); q地面荷载(Kpa)。Nq=tan2(45+/2)etan=2.947Nc=(Nq-1)/tan=9.28Ks=(Ncc+Nqt)/(h+t)+q) =(9.2844.6+2.94718.58.4)/(18.512.4+18.9)=3.511.2,满足抗隆起稳定性要求。
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