貴州鐵路客專特大橋水中鋼板樁圍堰施工技術(shù)

1、鋼 板 樁 圍 堰 施 工編制單位：中鐵十六局集團(tuán)第五工程有限公司小組名稱：中鐵十六局集團(tuán)貴廣鐵路指揮部第一項(xiàng)目部QC小組發(fā) 布 人： 何 玉 先 目 錄一、工程概況二、小組簡(jiǎn)介三、確定課題四、方案制定五、鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)計(jì)算 六、鋼板樁施工 七、質(zhì)量控制及施工注意事項(xiàng) 八、施工安全措施及鋼板樁的安全操作規(guī)程 九、鋼板樁加固十、吸泥施工 十一、混凝土封底施工 十二、鋼板樁防滲漏措施 十三、鋼板樁拆除方案 十四、 總結(jié)一、工程概況新建貴廣鐵路GGTJ-11標(biāo)段白石綏江大橋位于廣寧縣石澗鎮(zhèn)白石村。本橋在 DK705+550+740之間跨越綏江，寬度175m，水深4.55.5m水流平緩，流向自右向左，

2、線路與其夾角為80º。橋跨越的綏江為級(jí)航道，現(xiàn)施工水位22.67m，通航凈高6.0m,凈寬246m。橋跨布置采用6-32m組合箱梁+（40+56+56+40）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁+2-32m組合箱梁，其中710#墩處于綏江中，7#10#墩采用棧橋施工，承臺(tái)采用鋼板樁圍堰施工。二、小組簡(jiǎn)介部門中鐵十六局集團(tuán)貴廣鐵路項(xiàng)目工程部小組名稱中鐵十六局集團(tuán)貴廣鐵路項(xiàng)目部QC研究小組成立時(shí)間2010年4月1日課題類型現(xiàn)場(chǎng)型注冊(cè)編號(hào)20101014小組人數(shù)8人活動(dòng)時(shí)間2010年4月1日2010年6月8日序號(hào)姓名性別職稱/職務(wù)組內(nèi)職務(wù)組內(nèi)分工1男項(xiàng)目總工程師組長(zhǎng)技術(shù)指導(dǎo)2男工程部長(zhǎng)副組長(zhǎng)組織策劃3男安

3、質(zhì)部長(zhǎng)組員技術(shù)顧問4男質(zhì)檢工程師組員活動(dòng)實(shí)施5男測(cè)量主管組員活動(dòng)實(shí)施6男現(xiàn)場(chǎng)工程師組員活動(dòng)實(shí)施7男助理工程師組員活動(dòng)實(shí)施8女資料員組員資料收集三、確定課題2010年4月1日成立水中墩鋼板樁圍堰施工的QC研究小組。710#墩位于白石綏江中，橋梁水中墩施工有效工期短，技術(shù)難度高，施工工藝復(fù)雜。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查，發(fā)現(xiàn)白石綏江水深4.55.5m。鋼板樁圍堰施工能夠適用于流速較大的深水河床，更適合于砂類土、粘性土、碎石土及風(fēng)化巖等堅(jiān)硬河床，擋水性能好，可以拆除利用。確 定 課 題水中墩承臺(tái)基坑開挖采用鋼板樁圍堰進(jìn)行施工四、方案制定經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和探討決定：鋼板樁采用拉森IV型鋼板樁，長(zhǎng)16m，鋼板樁圍堰尺

4、寸12m×15.5m，比承臺(tái)周邊尺寸大1.2m。圍堰內(nèi)側(cè)四周圈采用三層工字鋼分上、中、下三層以圍檁形式支護(hù)，頂面二層支撐采用530鋼管橫撐，四角采用530鋼管作為斜撐配合使用。第三層支撐采用3道2HW350*350型鋼，在澆注承臺(tái)時(shí)直接埋入承臺(tái)內(nèi)。為了增強(qiáng)工字鋼圍檁抗彎強(qiáng)度，在每根鋼管兩端用2I45型工字鋼作為斜撐加強(qiáng)?；撞捎肅20混凝土封底，封底厚度2.0m，采用4臺(tái)大功率抽水機(jī)分層抽水，分層支護(hù)，鋼板樁內(nèi)基坑底周圈50cm以內(nèi)設(shè)匯水渠、積水坑。五、鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)計(jì)算1、設(shè)計(jì)參數(shù)（1）主跨墩處河道內(nèi)主要為礫砂土，其土體力學(xué)性能如下：土體容重： r=18KN/m3土體內(nèi)摩擦角： =

5、36°（2）鋼板樁力學(xué)性能：鋼板樁采用IV 型拉森樁，重量75kg/m，每1米寬截面模量W=2037cm3,允許應(yīng)力為=210Mpa。（3）承臺(tái)尺寸：8.4m×12.3m×3.5m，圍堰尺寸：10.8m×15.5m。（4）計(jì)劃采用拉森鋼板樁,技術(shù)參數(shù):寬度高度單位重截面模量w400mm155mm77.72037cm3（5）根據(jù)地質(zhì)情況（見圖1）20m范圍加權(quán)平均：主動(dòng)土壓力系數(shù)：Katg2（45/2）0.60被動(dòng)土壓力系數(shù)：Kptg2（45/2）1.6682、計(jì)算內(nèi)容（1）內(nèi)支撐層數(shù)及間距按照等彎矩布置確定各層支撐的間距，根據(jù)拉森型鋼板樁承受的最大彎矩確

6、定板樁頂懸臂端的最大允許跨度：取加權(quán)平均16.5，h10.88h2.62mh20.77h2.29mh30.65h1.94m根據(jù)具體情況，確定采用的立面布置形式如下圖所示：（2）計(jì)算板樁墻上土壓力零點(diǎn)離開挖面的距離y，在y處板樁墻的被動(dòng)土壓力等于板樁后的主動(dòng)土壓力：KKpyKa（Hy）y式中K-主動(dòng)土壓力修正系數(shù)，取1.2（3）鋼板樁零點(diǎn)以下入土深度x的確定：由力矩分配法計(jì)算的如下：P0=47.7KNP1=8.2KN/mP2=63.3KN/mP3=129KN/mP4=80.1KN/m最大彎矩在8.9m處采用等值梁法計(jì)算原理，土壓力零點(diǎn)處的支撐反力與該點(diǎn)以下鋼板樁土壓力對(duì)樁底的力矩平衡，假設(shè)土壓力

7、零點(diǎn)以下鋼板樁零點(diǎn)以下鋼板樁埋深為x，建平衡方程。P0x3.52m鋼板樁入土深度t0xy3.813.527.33m，則t1.2×7.338.8m（4）抗管涌檢算根據(jù)不發(fā)生管涌條件：K×j，其中ji×rwK抗管涌安全系數(shù)，取K1.8土的浮容重，w6.5KN/mj最大滲流力（動(dòng)水壓力）i水頭梯度t排樁的入土深度,8.8h地下水到坑底的距離為8.9m計(jì)算得：j3.36，K×j=6.05<，故滿足要求。（5）抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算1）混凝土厚度確定：假設(shè)混凝土厚度為2.5m土壓力形成的荷載：pKah2.5×2416.5×0.6×11.

8、44864.86KN/M2M×p×l120.125×42×64.86混凝土截面模量W=129.72÷11000.118m3h+0.51.190.51.69滿足要求fctC20混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取1.1Mpac混凝土的比重取2.5T/m32)、抗浮穩(wěn)定性檢算G鋼板樁重量?jī)?nèi)支撐重量混凝土自重側(cè)阻力F浮力G=237.762+112.151+101216893050.913tF2348t，1，故安全。3、圍囹及內(nèi)支撐計(jì)算（1）圍囹根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，圍囹采用I45b，具體布置見圖內(nèi)支撐布置：第一道為雙層I45b，兼作導(dǎo)向框架 第二道為雙層I45b 第三層

9、為三層I45b根據(jù)受力分析只需計(jì)算第三道內(nèi)支撐即可,圍囹主要承受彎矩應(yīng)力和軸向壓力，I45b抗彎截面系數(shù)w1500cm長(zhǎng)邊受力分析：圍囹慣性半徑：r，0.995容許應(yīng)力0.995×170169.15Mpa短邊受力分析：圍囹慣性半徑：r，0.996容許應(yīng)力0.996×170169.32Mpa（2）橫撐檢算：L12m0.87Mpa（3）斜撐檢算L7.07，0.967Mpa均滿足要求2010年4月7日中鐵十六局貴廣鐵路指揮部在廣東省廣寧縣主持召開了貴廣鐵路白石綏江大橋鋼板樁圍堰施工安全專項(xiàng)方案專家評(píng)審會(huì)。同時(shí)邀請(qǐng)了貴廣公司佛山指揮部、中鐵二院（成都）咨詢監(jiān)理公司貴廣鐵路項(xiàng)目部等單

10、位代表參加了會(huì)議。經(jīng)過各位專家的詳細(xì)研究審核，同意采用水中墩施工方案。專家評(píng)審會(huì)六、鋼板樁圍堰一）總體施工流程施工準(zhǔn)備測(cè)量定位導(dǎo)向架制作打鋼板樁鋼板樁內(nèi)支撐1排水堵漏鋼板樁內(nèi)支撐2 吸泥排水堵漏鋼板樁內(nèi)支撐3吸泥（高壓射水清淤，保持水頭不變）水下混凝土封底排水堵漏找平墊層承臺(tái)施工墩身施工鋼板樁圍堰拆除。 二）施工準(zhǔn)備 鋼板樁運(yùn)到工地后，鋼板樁在插打前必須對(duì)其進(jìn)行檢查、丈量、分類、編號(hào)，同時(shí)對(duì)兩側(cè)鎖口用一塊同型號(hào)長(zhǎng)23m的短樁作通過試驗(yàn)，以23人拉動(dòng)通過為宜。鎖口通不過或樁身有彎曲、扭曲、死彎等缺陷，采用冷彎、熱敲（溫度不超過8001000）、焊補(bǔ)、鉚補(bǔ)、割除、接長(zhǎng)等方法加以整修。 三）、鋼板樁

11、施工 鋼板樁的定位：鋼板樁的定位系統(tǒng)包括兩層定位架。下層定位架在水面上0.5m處，采用I24a型鋼焊接于工作平臺(tái)的鋼管樁上，上層定位架固定于平臺(tái)鋼管樁頂部。 施打順序：首先施打角上的鋼板樁，施打完成后測(cè)量檢測(cè)平面位置和垂直度，滿足要求后利用鎖口導(dǎo)向和定位導(dǎo)向依次施打其余鋼板樁。 鋼板樁接長(zhǎng)鋼板樁設(shè)計(jì)長(zhǎng)度均為16m，進(jìn)場(chǎng)鋼板樁長(zhǎng)度為12m，需要對(duì)鋼板樁進(jìn)行接長(zhǎng)。在焊接時(shí)，先對(duì)焊，再焊接加固板。鋼板樁接長(zhǎng)采用坡口對(duì)焊，“U”形內(nèi)側(cè)焊接加勁板，焊接完成后，用2m長(zhǎng)鋼板樁從焊接鋼板樁一端插人、穿出到另外一端，檢查鎖口質(zhì)量。 鋼板樁插打鋼板樁插打的原則為：從上游開始插打、下游合攏。利用40型振動(dòng)錘自重順

12、鎖口下插，并測(cè)量觀測(cè)鋼板樁垂直度和平面位置，滿足要求后開啟振動(dòng)錘一邊振動(dòng)，一邊插打下沉。插打鋼板樁時(shí)，第一根鋼板樁必須插正、打正。整個(gè)鋼板樁圍堰施打過程中，開始時(shí)可插一根打一根到設(shè)計(jì)位置；到剩下最后20片時(shí)，要先插后打；若合龍有誤，用倒鏈或滑車組對(duì)拉，使之合龍；合龍后，再逐根打到設(shè)計(jì)深度。 鋼板樁圍堰的合龍鋼板樁圍堰合龍段選在承臺(tái)短邊靠近棧橋側(cè)，在合龍時(shí)，兩側(cè)鎖口不一定會(huì)平行。為此要在鋼板樁頂端使用千斤頂或葫蘆絲調(diào)整兩側(cè)鎖口的平行，采取先插合龍、再逐根施打到位，使鋼板樁圍堰合龍。七、鋼板樁施工質(zhì)量控制及施工注意事項(xiàng)4月20日對(duì)技術(shù)員進(jìn)行培訓(xùn)4月20日對(duì)技術(shù)員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容如下：（1）在

13、拼接鋼板樁時(shí)，要求兩鋼板樁端頭間縫隙不大于3mm，斷面上的錯(cuò)位不大于2mm，鋼板樁的出廠證明文件，并詳細(xì)丈量尺寸，檢驗(yàn)是否符合要求；（2）全部的鎖口均要涂防水混合材料，使鎖口嵌縫嚴(yán)密；（3）為保證插樁順利合攏，要求樁身垂直在施工中加強(qiáng)測(cè)量工作，發(fā)現(xiàn)傾斜，及時(shí)調(diào)整，使每組鋼板樁在順圍堰周邊方向及其垂直方向的傾斜度均不大于5；（4）拼接接長(zhǎng)的鋼板樁拼接接頭不能在圍堰的同一斷面上，而且相鄰樁的接頭上下錯(cuò)開至少2m以上；（5）在進(jìn)行鋼板樁的插打時(shí)，當(dāng)垂直度較差時(shí)，要分兩次進(jìn)行施打；（6）打樁時(shí)切忌錘擊過猛，以免樁尖彎卷，造成拔樁困難；（7）做好基坑內(nèi)的排水工作；（8）控制好樁位、垂直度及保證咬口及轉(zhuǎn)角

14、處的閉合；（9)鋼結(jié)構(gòu)的焊接，必須是持有特種作業(yè)上崗證的人員操作，確保安全與質(zhì)量；（10）加強(qiáng)基坑監(jiān)測(cè)。八施工安全措施及鋼板樁的安全操作規(guī)程4月30日對(duì)施工人員進(jìn)行安全培訓(xùn)4月30日對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行安全培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容如下：1、施工安全措施（1）對(duì)操作人員進(jìn)行安全思想教育，提高安全意識(shí)；（2）設(shè)專人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)輪流值班；（3）拔樁時(shí)要先往下震動(dòng)2cm，再慢慢啟動(dòng)振動(dòng)錘拔樁。（4）對(duì)所有滑輪和鋼絲繩每天進(jìn)行檢查，及時(shí)維修、更換。（5）水上作業(yè)操作人員必須穿救生衣，以防人員落水。（6）在鋼板樁圍堰外圍靠主航道側(cè)一定位置需設(shè)置防撞裝置。2、安全操作規(guī)程(1) 吊車或震錘工作時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，要立即停車檢查；(

15、2)吊樁時(shí)要用專用的鋼絲繩和鎖扣扣緊樁身，并輕起輕放；(3)作業(yè)范圍內(nèi)嚴(yán)禁站人，以防各種突發(fā)事件造成事故；(4)支撐要水平直順，不得傾斜彎曲。(5)不得在風(fēng)力超過6級(jí)及大雨等惡劣天氣下作業(yè)；(6)嚴(yán)禁非司機(jī)作業(yè)，起吊時(shí)要先鳴笛示警，要穩(wěn)妥操作；(7)打、拔樁嚴(yán)禁超負(fù)荷作業(yè)；(8)隨時(shí)檢查鋼板樁和支撐是否完好，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)要及時(shí)補(bǔ)焊；(9)專人指揮，夜間作業(yè)，必須有良好的照明。九、鋼板樁加固在確保安全的前提下，基坑支撐的施工與基坑內(nèi)水位或泥面的下降按“先支撐后降水或吸泥，分層支撐分層降水或吸泥”的原則進(jìn)行。1、加固措施鋼板樁圍檁的支撐包括圍檁及內(nèi)撐，采用三層布置。圍檁采用I45b工字鋼，內(nèi)撐采用53

16、0mmx8mm鋼管，圍檁固定于鋼板樁內(nèi)壁，鋼管樁八字撐兩端均采用三角加勁板進(jìn)行加固。（見結(jié)構(gòu)平面圖）（1）撐順序如下：支撐第一層圍檁及內(nèi)撐（第一層位于水面以上）抽水至第二層支撐下50cm支撐第二層圍檁及內(nèi)撐抽水至第三層支撐下50cm支撐第三層圍檁及內(nèi)撐吸泥（保持第三層支撐處的水位）澆注封底混凝土抽水至封底混凝土面。（2）鋼板樁圍檁安裝圍檁型鋼安裝時(shí)首先要在安裝位置下方焊接承受圍檁自重的臨時(shí)短型鋼，然后吊裝圍檁型鋼就位。由于部分鋼板樁側(cè)面與圍檁型鋼之間存在空隙，將每片有空隙處的鋼板樁用短型鋼支撐在圍檁型鋼上并焊接固定。 （3）鋼板樁內(nèi)撐安裝按照設(shè)計(jì)圖紙安裝內(nèi)撐，對(duì)圍檁型鋼和內(nèi)撐接頭位置用三角加勁

17、板焊接，同時(shí)加強(qiáng)焊縫質(zhì)量檢查。 十、吸泥工程利用現(xiàn)場(chǎng)泥漿泵采用低水位射水吸泥法施工。當(dāng)抽水至第二層支撐下50cm并采用圍檁及內(nèi)撐加固后，用4臺(tái)水泵進(jìn)行高壓射水，同時(shí)用4 臺(tái)泥漿泵吸出混合泥砂水進(jìn)行吸泥施工。十一、混凝土封底施工：水下混凝土封底前在鋼板樁底部四周用編織袋或土工布將鋼板樁與封砼隔離，以便將來鋼板樁順利拔除。封底砼采用泵送，采用普通C20砼封底進(jìn)行普通水下灌注法施工，由一邊向另一邊推進(jìn)，但保證連續(xù)、不間斷、不留接縫、一次性完成，在灌注混凝土過程中不斷的量測(cè)混凝土面標(biāo)高，確保封底后標(biāo)高不能高于承臺(tái)底設(shè)計(jì)標(biāo)高，封底砼頂面保證基本平整。 十二、出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，制定措施1、7#墩鋼板樁施工完成

18、，抽水后發(fā)現(xiàn)有少量的水漏出?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施采取措施現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行考察找出了滲漏水的原因：1）鋼板樁周邊有少量的滲水；2）5#、8#樁基周邊出項(xiàng)了少量的小股水流上涌。1）在鋼板樁周邊用棉絮、海帶進(jìn)行堵漏；2）在樁基與鋼圍堰銜接的內(nèi)側(cè)用板條嵌塞。堵漏順利完成，并研究制定了一整套防止?jié)B漏水和滲漏水處理的方案。2、施工時(shí)的防滲漏措施（1）施工前：做鎖口滲漏試驗(yàn)，檢查鋼板樁鎖口松緊程度，防止工后滲漏。（2）施打前：在鋼板樁鎖口內(nèi)抹黃油。（3）施打時(shí)：控制好垂直度，不得強(qiáng)行施打，損壞鎖口。3、施工后的滲漏處理（1）施工后的小滲漏處理：抽水后發(fā)現(xiàn)鋼板樁鎖口漏水，但不太嚴(yán)重時(shí)，可用破棉絮或勃土對(duì)滲漏位置填堵。（2）施工后的大滲漏處理：滲漏嚴(yán)重時(shí)，在鋼板樁圍堰滲漏外側(cè)堵砂袋或散裝細(xì)顆粒堵漏物（如木屑、爐渣、谷糠等）, 內(nèi)側(cè)用板條、棉絮、麻絨等在板內(nèi)側(cè)嵌塞。 十三、鋼板樁拆除鋼板樁拆除首先從下游