鋼板樁施工組織方案

1、武漢天興洲大橋鐵路引橋及相關(guān)配套工程部分站前線下工程TZQ1標(biāo)鋼板樁圍堰施工方案編制： 復(fù)核： 審批： 中鐵七局集團(tuán)武漢工程指揮部第三項(xiàng)目分部二OO五年八月1.工程概況1. 1施工情況灄口左線引橋1#橋、灄口右線橋、諶家磯左線引橋多次跨越府環(huán)河下游的朱家河、新斗馬河、灄水河西支。灄口左線引橋1#橋8#9#墩、灄口右線橋15#16#墩，諶家磯左線引橋101#102#墩位于灄水河道中。灄口右線橋24#28#墩由于規(guī)劃河槽，加深開挖，承臺(tái)底面距地面（水面）在9m16m之間。灄口左線引橋1#橋8#墩、9#墩位于灄水西支，枯水期水位為18.13m，河床底面標(biāo)高分別為16.14m、14.07m，承臺(tái)底面標(biāo)

2、高分別為11.72m、11.43m，承臺(tái)底深度分別為6.5m、6.7m（距水面）。承臺(tái)均在粘土層中，粘土層直至承臺(tái)底以下分別為3.5m、6.2m，然后到砂、礫石層。其中，8#墩承臺(tái)底以下0.3米有一層厚為2m的夾砂層，為避免發(fā)生管涌現(xiàn)象需要封底。灄口右線橋15墩、16墩位于灄水河河道，枯水期水位為15.60m，河床底面標(biāo)高分別為14.74m、15.77m，承臺(tái)底標(biāo)高分別為11.55m、11.25m，承臺(tái)底深度分別為4.1m、4.5m（距水面）。承臺(tái)均在粘土層中，粘土層直至承臺(tái)底以下分別為0.3m、3m，然后到礫石層。其中，15#墩承臺(tái)底以下0.3米為層厚3m的夾砂層，為避免發(fā)生管涌現(xiàn)象需要封底

3、。16墩不需要封底。24墩28墩橫跨漢北河，其中，25墩、26墩為水中墩。漢北河枯水期水位為17.05m，25、26墩河床底面標(biāo)高分別為17.94m、17.6m，承臺(tái)底面標(biāo)高分別為5.76m、6.08m，承臺(tái)底深度分別為11.3m、11m（距水面）。25墩承臺(tái)在粘土層與夾砂層中間，底部為粘土層，26墩承臺(tái)位于粘土層中。粘土層直至承臺(tái)底以下分別為5.3m、5.4m，然后到礫石層。24、27、28墩地面標(biāo)高分別為20.5m、22.3m、22.37m。承臺(tái)底標(biāo)高分別為11.63m、6.31m、11.6m，承臺(tái)底深度分別為9m、16m、11m（距地面）。承臺(tái)均在粘土層中，粘土層直至承臺(tái)底以下分別為0.

4、7m、4m、8.5m，然后到礫石層。其中，24#墩承臺(tái)底以下0.7米為層厚2m的夾砂層，為避免發(fā)生管涌現(xiàn)象需要封底。諶家磯左線引橋100#墩102#墩位于灄水西支，枯水期水位為20.67m，河床底面標(biāo)高分別為17.64m、16.36m、14.86m，承臺(tái)底面標(biāo)高分別為14.57m、12.3m、12.05m，承臺(tái)底深度分別為6.1m、8.4m、8.6m（距水面）。承臺(tái)均在粘土層中，粘土層直至承臺(tái)底以下分別為1.5m、0.5m、1.5m，然后到夾砂層。為避免發(fā)生管涌現(xiàn)象均需要封底。1.2工期情況枯水季節(jié)時(shí)間為2005年10月1日2006年5月1日。由于竣工日期為2006年11月30日，而2006年

5、5月2006年10月為汛期，河漫灘內(nèi)墩位無法進(jìn)行施工，所以只能壓縮在該枯水期施工，以灄口右線橋25墩為例，基坑埋深11.3m，枯水期一到，即要進(jìn)行場(chǎng)地平整、臨時(shí)便橋、臨時(shí)便道、電力鋪架等大臨工程施工，然后再進(jìn)行水上作業(yè)平臺(tái)的搭設(shè)，設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，設(shè)備就位，準(zhǔn)備工作需要30天。再進(jìn)行鉆孔樁施工，需要10天。鋼板樁設(shè)備進(jìn)場(chǎng)至承臺(tái)施工需要50天。再進(jìn)行承臺(tái)施工，墩身施工，懸臂施工等完畢才能拔除鋼板樁。工期緊迫，鋼板樁不能進(jìn)行周轉(zhuǎn)，水中墩及深埋墩施工需要同步進(jìn)行。2.總體施工方案、鋼板樁圍堰施工方案灄口左線引橋1橋、灄口右線橋、諶家磯左線引橋水中墩及深埋墩采用拉森鋼板樁做施工圍堰的方法進(jìn)行施工。其施工工藝流

6、程如下：挖水槽、抽水若無水基底沖刷抽 漿混凝土封底抽 水滲水縫處理鑿樁頭、檢測(cè)施工準(zhǔn)備筑 島場(chǎng)地平整安裝導(dǎo)向架打入鋼板樁基坑開挖設(shè)置支撐基底平整材料、設(shè)備進(jìn)場(chǎng)拉森型鋼板如下圖所示（尺寸所示為拉森型鋼板）：現(xiàn)以灄口右線橋25#墩為例：鋼板樁的平面結(jié)構(gòu)形式采用矩形，鋼板樁采用拉森型，高度為18m。鋼板樁打入基坑底深度為5m。鋼板樁圍堰尺寸為：13.5m14m。圍堰內(nèi)部設(shè)置H型鋼矩形支撐（加設(shè)角撐）。施工準(zhǔn)備：將新舊鋼板樁運(yùn)到工地后，詳細(xì)對(duì)其檢查、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的短樁采用檢查小車進(jìn)行檢驗(yàn)。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800

7、1000），焊補(bǔ)、鉚補(bǔ)、割除、接長(zhǎng)等方法加以整修。同時(shí)確保接頭強(qiáng)度與其它斷面相等，接長(zhǎng)焊接時(shí)，用堅(jiān)固夾具夾平，以免變形，在焊接時(shí)，先對(duì)焊，再焊接加固板，對(duì)新樁或接長(zhǎng)樁、在樁端制作吊樁孔。檢查小車示意圖小 車短標(biāo)準(zhǔn)樁受檢查樁已檢查的鋼板樁堆置場(chǎng)未檢查的鋼板樁堆置場(chǎng)小車 絞車在采用組樁插打時(shí)，每隔45m設(shè)有一道夾木，夾木在板樁起吊前夾好，插打時(shí)，逐付拆除，周轉(zhuǎn)使用。組樁及單樁的鎖口內(nèi)，涂以黃油混合物油膏（重量配合比為：黃油：瀝青：干鋸末：干粘土=2：2：2：1），以減少插打時(shí)的摩阻力，并加強(qiáng)防滲性能。鋼板樁的吊運(yùn)插打與合攏：鋼板樁檢查合格后，由兩組平車運(yùn)至墩位，按插樁順序堆碼最多允許堆放四層，每層

8、用墊木隔開高差不得大于10mm，上下層墊木中線要在同一垂直線上，允許誤差不得大于20mm。安插鋼板樁使用高架索道對(duì)鋼板樁進(jìn)行水平和垂直運(yùn)輸，將鋼板樁運(yùn)至指定位置，然后運(yùn)用兩個(gè)吊鉤的吊起和放下，使鋼板樁成垂直狀態(tài)，脫出小鉤，移向安插位置，插入已就位的鋼板樁鎖口中。起吊前，鎖口內(nèi)嵌填黃油瀝青混合料。箍緊鋼板用的弧度卡箍，待插入鎖口時(shí)逐個(gè)解除。鋼板樁逐塊（組）插打到底，先插合攏后，再逐塊（組）打入，本工程鋼板樁擬先插上游邊，在下游合攏。抽水堵漏：鋼板樁插打完，利用抓斗取土，當(dāng)坑內(nèi)積水到一定深度時(shí)即可抽水，然后繼續(xù)開挖。抽水深度大于支撐高度時(shí)，要加設(shè)支撐然后才能繼續(xù)進(jìn)行往下開挖，嚴(yán)禁設(shè)置支撐前超挖。在

9、加設(shè)支撐時(shí)要檢查各節(jié)點(diǎn)是否頂緊，防止因抽水而出現(xiàn)事故。抽水速度不能過快，且要隨時(shí)觀察圍堰的變化情況。當(dāng)鎖口不緊密漏水時(shí)，用棉絮等在內(nèi)側(cè)嵌塞，同時(shí)在漏縫處撒大量木屑或谷糠，使其由水夾帶至漏水處自行堵塞。若為有水開挖，利用高壓射水泵及吸泥機(jī)進(jìn)行水下開挖，當(dāng)挖至基坑底一下1.5m時(shí)，進(jìn)行混凝土封底處理，封底混凝土采用C25標(biāo)號(hào)，封底厚度為1.5m。封底后進(jìn)行抽水、并設(shè)置支撐。直至基坑底。拔樁：在鋼板樁插打前，對(duì)插入土層內(nèi)部的鋼板樁內(nèi)外兩側(cè)涂刷瀝青，減少拔樁的摩擦力。鋼板樁拔樁前，先將圍堰內(nèi)的支撐，從下到上陸續(xù)拆除，并陸續(xù)灌水至高出圍堰外地下水位11.5m，使內(nèi)外水壓平衡，使板樁擠壓力消失，并與部分砼

10、脫離(指有水下砼封底部份)。再在下游選擇一組或一塊較易拔除的鋼板樁，先略錘擊振動(dòng)各拔高12m，然后依次將所有鋼板樁均拔高12m，使其松動(dòng)后，再?gòu)南掠伍_始分兩側(cè)向上游挨次拔除，對(duì)樁尖打卷及鎖口變形的樁，可加大拔樁設(shè)備的能力，將相鄰的樁一齊拔出，必要時(shí)進(jìn)行水下切割。灄口左線引橋1橋、灄口右線橋、諶家磯左線引橋水中墩及深埋墩所用鋼板樁型號(hào)、數(shù)量、埋深及振拔機(jī)型號(hào)見附圖。、鋼管樁圍堰施工方案灄口左線引橋1橋、灄口右線橋、諶家磯左線引橋水中墩及深埋墩采用螺旋卷制鋼管樁做施工圍堰的方法進(jìn)行施工。其施工工藝流程與鋼板樁施工相同。鋼管示意圖如下所示（鋼管選用508壁厚10mm螺旋鋼板卷制）：灄口左線引橋1橋、

11、灄口右線橋、諶家磯左線引橋水中墩及深埋墩所用鋼管樁型號(hào)、數(shù)量、埋深及振拔機(jī)型號(hào)見附圖。、鋼板樁、鋼管樁圍堰費(fèi)用比較按照市場(chǎng)行情，鋼板樁的打拔、租用共計(jì)2000元/噸；鋼管樁購(gòu)買、焊接、打拔費(fèi)用共計(jì)6000元/噸。鋼板樁、鋼管樁使用數(shù)量如下表：序號(hào)單位工程名稱墩號(hào)位置描述承臺(tái)尺寸圍堰尺寸深度埋深圍堰規(guī)格、型號(hào)材料數(shù)量（根）圍堰長(zhǎng)度材料數(shù)量（T）mmmm鋼板樁鋼管樁（10mm）鋼板樁鋼管樁m鋼板樁鋼管樁圍堰鋼管樁山型鋼T型鋼鋼板堵水鋼板1灄口左線引橋1橋8水中992.512.512.56.56拉森508mm12584121111052614131629水中992.512.512.56.73拉森50

12、8mm12584（10）12（93） 111105211211133灄口右線橋15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9.810.6313.514115拉森508mm13292162121843721182

13、3827深埋6.49.02.51012.5146拉森508mm108752021618838211923928深埋7.17.42.510.511115拉森508mm10472161671442916141810諶家磯左線引橋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508mm124881513816534191721合計(jì)（1711）172117453531961752162685注

14、：表中括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)為非定尺樁的需要量，括號(hào)外為定尺鋼板樁數(shù)量。山型鋼、T型鋼、鋼板及堵水鋼板（可用瀝青替代）見上頁鋼管樁示意圖。灄口左線引橋1橋、灄口右線橋、諶家磯左線引橋水中墩及深埋墩所需鋼板樁共計(jì)1721T。鋼板樁費(fèi)用為2000元/噸1721噸344.2萬元。同理經(jīng)計(jì)算得灄口左線引橋1橋、灄口右線橋、諶家磯左線引橋水中墩及深埋墩所需鋼管樁共計(jì)2685T。鋼管樁費(fèi)用為6000元/噸2685噸1611萬元。綜上，使用鋼板樁圍堰成本較鋼管樁經(jīng)濟(jì)。3.等彎矩布置水平支撐平面、立面圖、水平支撐立面圖（標(biāo)示鋼板樁彎矩及支撐反力）、水平支撐平面圖（最大受力處支撐彎矩圖）4.圍堰、支撐及地基檢算以灄口右線橋

15、25墩為例，25#墩位于灄水河河道中，枯水期水位標(biāo)高為17.05m，由于該處位于規(guī)劃河槽河道，承臺(tái)底設(shè)計(jì)標(biāo)高為5.76m，既有地面標(biāo)高為17.55m，承臺(tái)尺寸為：10.6m9.8m3m。樁基為8150梅花布置鉆孔樁。地質(zhì)分布為17.55m8.35m為粘土，8.35m5.34m為夾砂層，5.34m0.46m為粘土，0.46m-6.76m為砂礫層。（詳見灄口右線橋24墩28墩立面圖）根據(jù)以上工程概況，采用矩形鋼板樁圍堰施工（圍堰尺寸為：13.5m14m）。使用18m長(zhǎng)拉森型鋼板制作，（如下圖所示）鋼板樁圍堰立面圖鋼板樁圍堰平面圖經(jīng)計(jì)算，需要拉森型鋼板樁238T，132根。、受力檢算、基坑底穩(wěn)定性檢

16、算根據(jù)地質(zhì)情況判斷：承臺(tái)底地質(zhì)土層均勻，為粘土。如下圖所示：鋼板樁深入承臺(tái)底面5m，即：圍堰底口標(biāo)高為0.76m，位于粘土層。轉(zhuǎn)動(dòng)力矩：MovGX/2（q+rh）X2/2q為上部荷載，該檢算上部荷載q取值為0即：MovrhX2/2穩(wěn)定力矩：MXfX2均勻土層，MfX2 f為地基土不排水剪切的抗剪強(qiáng)度，tg+cfc則：抗隆起安全系數(shù)KM/ Mov當(dāng)K1.2時(shí) 地基土穩(wěn)定即：K2c/（rh）1.2r為土的重度，18KN/m3h為水位至基坑底高差，25墩根據(jù)計(jì)算h17.05-5.7611.29m?；油翞檎承酝粒尘哿取值20KN/m2則K（220）/（1811.29）0.621.2 不符合要求。

17、需要增大土的粘聚力c值，若有水開挖利用混凝土封底施工，若無水開挖，需要旋噴樁加固地基，使地基土的粘聚力達(dá)到40 KN/m2。、支撐布置計(jì)算根據(jù)等彎矩布置原則，使鋼板樁承受最大允許荷載【f】200Mpa。鋼板樁頂部懸臂部分的最大允許跨度為：h3（6【f】W/rKa）r為土的重度，取18KN/m3。W為拉森型鋼板樁截面抵抗矩，取值為3000cm3。Katg2（45-/2）為粘土的內(nèi)摩擦角，查表得20所以計(jì)算得Ka0.5代入公式求得h342cm3.42mh11.1h3.76mh20.88h3mh30.77h2.6mh40.7h2.4m支撐布置如右圖：、根據(jù)板樁受力檢算最小埋深t采用盾恩近似法，經(jīng)簡(jiǎn)化

18、的土壓力分布如下圖所示：假定作用在板樁FB段上的荷載FGNB，一半傳至F點(diǎn)上，另一半由坑底土壓力MBR承受，由圖中幾何關(guān)系可得：rKaH（L5+x）/2r（KpKa）x2/2簡(jiǎn)約后的公式為：KaH（L5+x）（KpKa）x2L51.3m H11.3m Ka0.5 Kp2.04（計(jì)算得）則代入公式有：0.511.3（1.3+x）（2.04-0.5）x21.54x2-5.65x-7.3450x【5.65（5.652+41.547.345）】/（21.54）x4.7m只要埋深達(dá)到4.7m，則滿足鋼板樁受力要求，該方案中對(duì)x取值5m。、基坑底管涌驗(yàn)算 地表與基底水頭差h17.05-5.7611.3m

19、鋼板樁埋入基底深度為t5m 基底下的土的有效重度為r土-r水18KN/m3-10KN/m38KN/m3 要避免出現(xiàn)管涌現(xiàn)象，需要r1r土-r水Kj K為抗管涌安全系數(shù) 當(dāng)K1.5 即不會(huì)發(fā)生管涌 j為最大滲流力（動(dòng)水壓力） jirw i為水頭梯度 即 ih/（h+2t） rw為地下水的重度，取值10KN/m3 則jrwh/（h+2t）11.310/（11.3+25）5.3KN/m3 Kr1/j8/5.31.511.5 符合要求，即：鋼板樁打入基坑底5m，不會(huì)發(fā)生管涌現(xiàn)象。、涌水量計(jì)算 涌水量Q為基坑底控制滲水量（單位：m3/d） QKAi K為土的綜合滲透系數(shù)，粘土層一般取值為0.050.1，

20、在本檢算中，K取0.1m/d。 A為基坑底面積（單位：m2）， i為水頭梯度（ih/（h+2t） 則：Q0.113.51411.3/（11.3+25）10.03m3/d0.44m3/h。根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，用水泵（一般功率）可以滿足現(xiàn)場(chǎng)排水功能。 、根據(jù)等彎矩布置支撐及支撐反力計(jì)算鋼板樁所受彎矩如下圖所示： 視板樁為承受三角荷載的連續(xù)梁計(jì)算：如右圖所示：h13m，h23m，h32m，h42m，h51.3m支撐所受的荷載為：q1rKaH1（h1+h2）/2q1180.53（3+3）/281KN/mq2rKaH2（h2+h3）/2q2180.56（3+2）/2135KN/mq3rKaH3（h3+h4

21、）/2q3180.58（2+2）/2144KN/mq4rKaH4（h4+h5）/2q4180.510（2+1.3）/2148.5KN/m支撐布置如下：支撐受力如下圖所示：根據(jù)三不等跨梁的內(nèi)力計(jì)算，系數(shù)n7m/3m2.333取最大受力層，即qq4148.5 KN/ml為3m則：MB-0.4375ql2-3.94q585.09KNm MAB0.0019ql20.017q2.53 KNm MBC0.3437ql23.093q459.3 KNm VB左-0.9375ql-2.81q417.3KN VB右1.25ql3.75q556.9KN根據(jù)以上數(shù)據(jù)，取受力、受彎最大處，即MB、VB右采用700mm300mmH型鋼支撐，其受彎方向的截面抵抗矩為5760cm3。則：M/W585.09106/（5760103）102MPa【】200 MPa符合受力要求。角撐受力如右圖：角撐所受壓力值為2F即BC