深水基礎(chǔ)--鋼板樁圍堰施工技術(shù)課件

李曉偉1

2018年1月

深水基礎(chǔ)

—鋼板樁圍堰施工技術(shù)李曉偉12018年1月

深水基礎(chǔ)

—鋼板樁圍

2018年1月李曉偉2一、工程概況1、概況黃河特大橋主橋墩基礎(chǔ)墩號(hào)為0～5號(hào)，其中3號(hào)墩為固定墩。0、5號(hào)墩采用21根φ2.0m鉆孔灌注樁，0號(hào)墩樁長(zhǎng)90m，5號(hào)墩樁長(zhǎng)70m。1、2、3、4號(hào)墩采用28根φ2.5鉆孔灌注樁，1、4號(hào)墩樁長(zhǎng)90m，2號(hào)墩樁長(zhǎng)102m，3號(hào)墩樁長(zhǎng)98m。0、5號(hào)墩承臺(tái)厚度4.5m，平面尺寸34.6×13.8m，0號(hào)承臺(tái)頂面標(biāo)高33.0m、5號(hào)承臺(tái)頂面標(biāo)高30.0m；1、2、3、4號(hào)墩承臺(tái)厚度6.0m，平面尺寸42.5×23.3m，承臺(tái)頂面標(biāo)高27.0m。2018年1月李曉偉2一、工程概況1、概況

2018年1月李曉偉32、地形、地貌與不良地質(zhì)

（1）橋渡地形

正橋橋址處河道屬濟(jì)南段黃河窄河道區(qū)，寬約900m，河床平均高程高出兩岸大堤背水面3.0m。

（2）水文條件

黃河河流平均流速2.07m/s，設(shè)計(jì)施工洪水位+30.5m。黃河枯水期僅主河槽有水，水深約4-6m，水面標(biāo)高+27m，水面寬約300m。黃河主河道內(nèi)一般沖刷厚度約為7.7m～11.3m。

2018年1月李曉偉32、地形、地貌與不良地質(zhì)

2018年1月李曉偉4

（3）工程地質(zhì)

橋位工程地質(zhì)地層以第四系河流相粉質(zhì)土為主，其間多夾粉、細(xì)、中沙及粉土、薄層粘土或透鏡體。其中覆蓋層40m以下姜石含量較高，姜石層分布較多。設(shè)計(jì)圖紙反映橋址范圍第一層土主要為軟塑的粉質(zhì)粘土、粘土及稍密的粉土組成，厚度9.6m～22.5m；第二層為硬塑的粉質(zhì)粘土、粘土及中密的粉土及中密的砂層組成，厚度2.7m～11.8m；第三層為硬塑狀的粉質(zhì)粘土組成，厚度鉆孔未揭露。黃河主河道內(nèi)一般沖刷厚度約為7.7m～11.3m，枯水期河床沖刷層范圍沉積層主要以粉砂土為主。

2018年1月李曉偉4（3）工程地質(zhì)

橋位工

2018年1月李曉偉5二、鋼板樁方案的確定

1、根據(jù)1、2號(hào)墩位處地質(zhì)條件和承臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)高，采用鋼板樁圍堰較合適，圍堰防水性能好，整體剛度較強(qiáng)。2、鋼板樁圍堰由單層鋼板樁和兩層由型鋼組成的內(nèi)撐梁組成；圍堰平面為矩形，其內(nèi)口尺寸為50×36米，鋼板樁單根長(zhǎng)22米，被打入后，其底端標(biāo)高為+9米，頂面標(biāo)高為+31m；采用德國(guó)拉森Ⅳ型鋼板樁，套型鎖口，鎖口內(nèi)涂上潤(rùn)滑黃油，兩樁鎖口聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)角10°～15°，摩阻力小，防滲性較好，四個(gè)轉(zhuǎn)角位置采用焊接的T形鋼板樁；2018年1月李曉偉5二、鋼板樁方案的確定1、根據(jù)1、

2018年1月李曉偉63、鋼板樁的施打采用平臺(tái)吊機(jī)，配合震動(dòng)打樁船進(jìn)行打入，承臺(tái)施工完成后拔除；內(nèi)撐梁分別安放在設(shè)計(jì)標(biāo)高位置處，焊接在鋼板樁的牛腿上，內(nèi)撐梁外緣兩端與鋼板樁相撐住，以加大圍堰抵抗土側(cè)壓力及水壓力的能力。2018年1月李曉偉63、鋼板樁的施打采用平臺(tái)吊機(jī)，配合

2018年1月李曉偉74、鋼板樁施工完成后，進(jìn)行圍堰內(nèi)水下混凝土封底施工。封底混凝土強(qiáng)度滿(mǎn)足要求后，開(kāi)始在圍堰內(nèi)邊抽水邊設(shè)置內(nèi)支撐。第一道內(nèi)支撐安裝前，將圍堰內(nèi)水抽至第一道內(nèi)支撐設(shè)計(jì)位置以下50cm，然后快速安裝好內(nèi)支撐；第一道內(nèi)支撐安裝完成后繼續(xù)抽水至第二道內(nèi)支撐設(shè)計(jì)位置以下50cm，快速安裝好內(nèi)支撐；繼續(xù)抽水至圍堰底，進(jìn)行承臺(tái)施工。2018年1月李曉偉74、鋼板樁施工完成后，進(jìn)行圍堰內(nèi)水

2018年1月李曉偉85、承臺(tái)混凝土分兩次澆筑，每次為3m厚。當(dāng)?shù)谝淮位炷翝仓瓿珊?，需要拆除底層?nèi)支撐。為此，在承臺(tái)第一次混凝土澆筑完成，強(qiáng)度滿(mǎn)足要求后拆除側(cè)模板，將圍堰底部以上3m范圍雜物清理徹底。然后在圍堰底部以上3m承臺(tái)和鋼板樁圍堰間全部回填沙土，采用注水措施保證所填沙土的密實(shí)。拆除下層內(nèi)支撐，將支撐力分配到所填沙土和上層內(nèi)支撐上。繼續(xù)施工完承臺(tái)后拆除鋼板樁圍堰內(nèi)支撐，拔除鋼板樁2018年1月李曉偉85、承臺(tái)混凝土分兩次澆筑，每次為3

2018年1月李曉偉9三、鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)計(jì)算2018年1月李曉偉9三、鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)計(jì)算

2018年1月李曉偉101、設(shè)計(jì)參數(shù)（1）主河道內(nèi)主要為軟塑的粉質(zhì)粘土、粘土，土體力學(xué)性能如下：土體容重：r=18.5KN/m3

土體內(nèi)摩擦角：φ=20°

土體總應(yīng)力粘結(jié)力Cu=12.16kPa

（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[σ]=210Mpa。（3）型鋼力學(xué)性能

[σ]=145Mpa，=85Mpa。2018年1月李曉偉101、設(shè)計(jì)參數(shù)

2018年1月李曉偉112、圍堰基底設(shè)計(jì)驗(yàn)算⑴抗基底翻起計(jì)算基底土體穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生翻起。⑵基底土體管涌（穩(wěn)定性檢算）鋼板樁不發(fā)生管涌的最大入土深度：2018年1月李曉偉112、圍堰基底設(shè)計(jì)驗(yàn)算

2018年1月李曉偉12

單根鋼板樁長(zhǎng)22米，圍堰鋼板樁實(shí)際入土深度為13米?？紤]8m沖刷深度的影響，鋼板樁入土深度僅為5m。因此，在沒(méi)有沖刷的季節(jié)施工鋼板樁圍堰時(shí)，在內(nèi)支撐合理的情況下可以直接抽干圍堰內(nèi)的水而不發(fā)生基底翻起或土體管涌，基底穩(wěn)定。在有河床沖刷季節(jié)，考慮8m沖刷深度的影響，要對(duì)圍堰底進(jìn)行水下混凝土封底施工。

2018年1月李曉偉12單根鋼板樁長(zhǎng)22米，圍堰鋼

2018年1月李曉偉133、鋼板樁、圍堰圍囹、內(nèi)支撐計(jì)算⑴確定圍囹?qū)訑?shù)及間距根據(jù)施工的具體情況，承臺(tái)高度，水壓土壓，另外鋼板樁雖能滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，但內(nèi)支撐布設(shè)也有一定要求，確定采用布置為h=3.5m、h1=3m、h2=3.5m，即鋼板樁圍堰頂面標(biāo)高+31m，第一道內(nèi)支撐標(biāo)高+27.5m，第二道內(nèi)支撐標(biāo)高+24.5m，封底混凝土頂面標(biāo)高+21m。2018年1月李曉偉133、鋼板樁、圍堰圍囹、內(nèi)支撐計(jì)算

2018年1月李曉偉14⑵鋼板樁計(jì)算在鋼板樁圍堰頂面設(shè)置臨時(shí)內(nèi)支撐，鋼板樁圍堰抽水至圍堰頂面以下4m深位置，而第一道內(nèi)支撐尚未安裝為工況一；第一道內(nèi)支撐安裝后，鋼板樁圍堰抽水至圍堰頂面以下7m深位置，而第二道內(nèi)支撐尚未安裝為工況二；第一、二道內(nèi)支撐安裝完畢，鋼板樁圍堰抽水至圍堰頂面以下10m深位置，最終受力狀態(tài)為工況三。2018年1月李曉偉14⑵鋼板樁計(jì)算

2018年1月李曉偉152018年1月李曉偉15

2018年1月李曉偉16

通過(guò)MidasCivil計(jì)算，三種工況下鋼板樁所受內(nèi)力如下：工況一：工況二：工況三：2018年1月李曉偉16通過(guò)MidasCiv

2018年1月李曉偉17⑶圍囹內(nèi)力計(jì)算第一、二兩層圍囹采用雙I56a，Wx=4684cm3，其中支點(diǎn)的最大間距為3m，按照最不利的簡(jiǎn)支計(jì)算：2018年1月李曉偉17⑶圍囹內(nèi)力計(jì)算

2018年1月李曉偉18⑷圍囹內(nèi)支撐計(jì)算內(nèi)支撐順橋向采用φ630×8mm鋼管,橫橋向采用2I36a。按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算，壓桿兩端按鉸接簡(jiǎn)化。①鋼管內(nèi)支撐計(jì)算（水平面內(nèi)）鋼管樁軸向應(yīng)力②鋼管內(nèi)支撐計(jì)算（豎直面內(nèi)）鋼管樁軸向應(yīng)力2018年1月李曉偉18⑷圍囹內(nèi)支撐計(jì)算

2018年1月李曉偉194、封底混凝土驗(yàn)算根據(jù)鋼板樁封底后最高水位時(shí)圍堰所承受的托浮力進(jìn)行估算，考慮最不利狀態(tài)，即河床沖刷最深處。計(jì)算得圍堰封底混凝土厚度，h=1.5m。2018年1月李曉偉194、封底混凝土驗(yàn)算

2018年1月李曉偉202018年1月李曉偉20

2018年1月李曉偉212018年1月李曉偉21

2018年1月李曉偉22四、鋼板樁圍堰施工1、施工準(zhǔn)備：①將新舊鋼板樁運(yùn)到工地后，詳細(xì)檢查、丈量、分類(lèi)、編號(hào)；②鋼板樁的整修。對(duì)有彎曲、破損、鎖口不合的鋼板板樁均進(jìn)行修整，采用的方法為：冷彎、熱敲、焊補(bǔ)、割除。③鋼板樁長(zhǎng)度不足時(shí)，可用同類(lèi)型的鋼板樁接長(zhǎng)。接長(zhǎng)采用焊接，先對(duì)焊，再焊加固板。2018年1月李曉偉22四、鋼板樁圍堰施工1、施工準(zhǔn)備：

2018年1月李曉偉23鋼板樁接長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)2018年1月李曉偉23鋼板樁接長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)

2018年1月李曉偉242、鋼板樁圍堰的打設(shè)①導(dǎo)向安裝準(zhǔn)確測(cè)量后，打設(shè)兩根鋼板樁，并焊接鋼牛腿,其上放置兩根鋼板樁并與牛腿焊接牢固，形成框架作為導(dǎo)向（此鋼板樁在圍堰一邊打設(shè)完成后拔除，之后重新安裝導(dǎo)向）

2018年1月李曉偉242、鋼板樁圍堰的打設(shè)

2018年1月李曉偉25臨時(shí)導(dǎo)向鋼板樁2018年1月李曉偉25臨時(shí)導(dǎo)向鋼板樁

2018年1月李曉偉26臨時(shí)導(dǎo)向框架2018年1月李曉偉26臨時(shí)導(dǎo)向框架

2018年1月李曉偉27臨時(shí)導(dǎo)向框架2018年1月李曉偉27臨時(shí)導(dǎo)向框架

2018年1月李曉偉28②鋼板樁插打

Ⅰ、打樁設(shè)備：

a、10噸水上浮吊；

b、60T液壓鉗式振動(dòng)樁錘；

c、鋼板樁運(yùn)輸船。

2018年1月李曉偉28②鋼板樁插打

2018年1月李曉偉29采用三條普通運(yùn)輸船拼成的移動(dòng)平臺(tái)及40T履帶吊2018年1月李曉偉29采用三條普通運(yùn)輸船拼成的移動(dòng)平臺(tái)及

2018年1月李曉偉3060T液壓鉗口式振動(dòng)樁錘2018年1月李曉偉3060T液壓鉗口式振動(dòng)樁錘

2018年1月李曉偉3160T液壓鉗口式振動(dòng)樁錘2018年1月李曉偉3160T液壓鉗口式振動(dòng)樁錘

2018年1月李曉偉32

Ⅱ、插打方法先逐根插打矩形圍堰的三個(gè)邊，最后一邊先插合攏后再打入。實(shí)踐證明：該方法速度快，合攏誤差小，易合攏。

Ⅲ、插打順序先上游，后下游合攏。

Ⅳ、垂直度的控制在鋼板樁正面、側(cè)面各站一人采用吊線錐的方法檢查垂直度，觀察點(diǎn)遠(yuǎn)離鋼板樁插打位置50米~100米為易。2018年1月李曉偉32Ⅱ、插打方法

2018年1月李曉偉33振動(dòng)樁錘的鉗口正在嵌入用鋼絲繩吊起鋼板樁2018年1月李曉偉33振動(dòng)樁錘的鉗口正在嵌入用鋼絲繩吊起

2018年1月李曉偉34振動(dòng)樁錘鉗住鋼板樁2018年1月李曉偉34振動(dòng)樁錘鉗住鋼板樁

2018年1月李曉偉35鋼板樁插打2018年1月李曉偉35鋼板樁插打

2018年1月李曉偉36鋼板樁插打2018年1月李曉偉36鋼板樁插打

2018年1月李曉偉372018年1月李曉偉37

2018年1月李曉偉38鋼板樁圍堰打設(shè)完成2018年1月李曉偉38鋼板樁圍堰打設(shè)完成

2018年1月李曉偉393、鋼板樁圍堰封底

①清淤?lài)吆蠑n后進(jìn)行基底清淤。余姚江河床底為淤泥質(zhì)粘土。清淤方法為：潛水員潛入河床底，清水泵抽干凈的河水通過(guò)加壓，潛水員持高壓水槍沖起、攪混基底淤泥，同時(shí)基坑內(nèi)的泥漿泵抽出渾濁的基坑水，達(dá)到清除基底淤泥的目的。

2018年1月李曉偉393、鋼板樁圍堰封底

2018年1月李曉偉40潛水員準(zhǔn)備潛水清淤2018年1月李曉偉40潛水員準(zhǔn)備潛水清淤

2018年1月李曉偉41②、拋片清淤至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，拋填50cm厚粒徑不大于20cm的片石，之后進(jìn)行水下混凝土封底。2018年1月李曉偉41②、拋片

2018年1月李曉偉42拋填片石2018年1月李曉偉42拋填片石

2018年1月李曉偉43③、砼封底封底采用C25砼，厚度為1.5米。水下封底采用一次連續(xù)澆注完成。封底混凝土采用導(dǎo)管法，導(dǎo)管設(shè)計(jì)作用半徑為3.0m。

2018年1月李曉偉43

2018年1月李曉偉44砼封底2018年1月李曉偉44砼封底

2018年1月李曉偉45砼封底2018年1月李曉偉45砼封底

2018年1月李曉偉464、圍堰內(nèi)支撐的安設(shè)①在封底混凝土達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%后即可抽水架設(shè)圍囹和內(nèi)支撐。②支撐安放原則：先支撐后降水，分層支撐分層降水。③圍堰第一次抽水較為關(guān)鍵，根據(jù)鋼板樁新舊程度需配置足量的水泵進(jìn)行強(qiáng)降水。④?chē)咚慕翘幨芰^復(fù)雜，為保證圍堰安全性，四角采用型鋼進(jìn)行加強(qiáng)。⑤施工觀測(cè)，重點(diǎn)是觀測(cè)圍堰圍囹、內(nèi)支撐和鋼板樁的變形。如發(fā)現(xiàn)變形過(guò)大，立即停止抽水，并向鋼板樁圍堰內(nèi)注水，以減少變形。分析原因，采取加固措施后，重新抽水、安放支撐。2018年1月李曉偉464、圍堰內(nèi)支撐的安設(shè)①在封底混凝土

2018年1月李曉偉47參考圖片：安放的第一道圍囹2018年1月李曉偉47參考圖片：安放的第一道圍囹

2018年1月李曉偉48參考圖片：安放的第一道圍囹及內(nèi)支撐2018年1月李曉偉48參考圖片：安放的第一道圍囹及內(nèi)支撐

2018年1月李曉偉49參考圖片：圍堰堵漏前抽水時(shí)的情景2018年1月李曉偉49參考圖片：圍堰堵漏前抽水時(shí)的情景

2018年1月李曉偉50參考圖片：正在用鋸沫拌合濕的細(xì)砂堵漏2018年1月李曉偉50參考圖片：正在用鋸沫拌合濕的細(xì)砂堵

2018年1月李曉偉51參考圖片：堵漏成功，圍囹及內(nèi)支撐安裝完成后2018年1月李曉偉51參考圖片：堵漏成功，圍囹及內(nèi)支撐安

2018年1月李曉偉522018年1月李曉偉52

2018年1月李曉偉535、鋼板樁圍堰可能遇到的問(wèn)題

及預(yù)防措施

1、打樁過(guò)程中有時(shí)遇上大的塊石或其它不明障礙物，導(dǎo)致鋼板樁打入深度不夠，則采用轉(zhuǎn)角樁或弧形樁繞過(guò)障礙物。2、鋼板樁在淤泥質(zhì)地段擠進(jìn)過(guò)程中受到淤泥中塊石或其它不明障礙物等側(cè)向擠壓作用力大小不同容易發(fā)生偏斜，采取以下措施進(jìn)行糾偏：在發(fā)生偏斜位置將鋼板樁往上拔l.0m～2.0m，再往下錘進(jìn)，如此上下往復(fù)振拔數(shù)次，可使大的塊石等障礙物被振碎或使其發(fā)生位移，讓鋼板樁的位置得到糾正，減少鋼板樁的傾斜度。3、由于淤泥質(zhì)基礎(chǔ)較軟，有時(shí)施工發(fā)生將鄰樁帶入現(xiàn)象，采用的措施是把相鄰的數(shù)根樁焊接在一起，并且在施打當(dāng)樁的連接鎖口上涂以黃油等潤(rùn)滑濟(jì)減少阻力。

2018年1月李曉偉535、鋼板樁圍堰可能遇到的問(wèn)題

及預(yù)

2018年1月李曉偉546、承臺(tái)施工

鋼板樁圍堰抽水完畢后，測(cè)量圍堰底面標(biāo)高，用砂漿找平承臺(tái)底面至承臺(tái)底面設(shè)計(jì)標(biāo)高。在樁基檢測(cè)完成后，對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)測(cè)，并報(bào)請(qǐng)監(jiān)理驗(yàn)收。在驗(yàn)收合格后，進(jìn)行承臺(tái)施工。根據(jù)鋼板樁圍堰內(nèi)支撐的布設(shè)要求，承臺(tái)砼可一次澆注完成。承臺(tái)模板使用大塊鋼模板進(jìn)行施工。2018年1月李曉偉546、承臺(tái)施工鋼

2018年1月李曉偉55承臺(tái)散熱方案

承臺(tái)混凝土一次整體澆筑。為避免大體積砼溫度應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生裂紋，采取了埋設(shè)冷卻水管，利用江水循環(huán)，帶走承臺(tái)內(nèi)部熱量使內(nèi)外溫差控制在25℃以?xún)?nèi)；冷卻水管埋設(shè)如下圖2018年1月李曉偉55承臺(tái)散熱方案承

2018年1月李曉偉56冷卻管示意圖2018年1月李曉偉56冷卻管示意圖

2018年1月李曉偉57冷卻管設(shè)計(jì)說(shuō)明1、冷卻管采用外徑φ42mm，壁厚2.5mm的無(wú)縫鋼管，冷卻管連接段用φ54mm，壁厚3.0mm的無(wú)縫鋼管。2、如設(shè)計(jì)圖所示，承臺(tái)每層冷卻管設(shè)一個(gè)進(jìn)水口，一個(gè)出水口。3、用水泵抽水，保證冷卻管進(jìn)水口有足夠的壓力，進(jìn)出水管的水溫控制在相差5～10度之間，承臺(tái)從澆注起至澆注完成砼后，10天內(nèi)不斷注水。4、設(shè)計(jì)圖中標(biāo)注的冷卻管長(zhǎng)度為管道中心處距離，冷卻管保證不串漿，不漏水，安裝完畢，必須做密水檢查，保證注水時(shí)管道暢通，砼養(yǎng)生完成后，冷卻管內(nèi)壓入30號(hào)水泥漿。5、冷卻管用φ22鋼筋架立點(diǎn)焊多點(diǎn)固定。6、冷卻管接頭采用滿(mǎn)焊，且保證不漏水，不串漿。2018年1月李曉偉57冷卻管設(shè)計(jì)說(shuō)明1、冷卻管采用外徑φ

2018年1月李曉偉587、鋼板樁圍堰的拆除

鋼板樁在拆除工作中應(yīng)注意：

1、鋼板樁圍堰拆除與圍堰施工順序相反進(jìn)行。首先采用水泵加水至最下一道圍堰標(biāo)高處拆除最下一道鋼圍囹，依次循環(huán),直至最頂一層圍囹拆除完畢。

2、鋼板樁拔除先行由下游方向開(kāi)始，對(duì)稱(chēng)施工至上游方向，采用振拔錘配浮吊進(jìn)行施工。

3、拆除過(guò)程必須時(shí)刻注意施工安全。

2018年1月李曉偉587、鋼板樁圍堰的拆除鋼板樁在

2018年1月李曉偉598、施工中注意事項(xiàng)

鋼板樁圍堰在整個(gè)工程施工中極為順利，經(jīng)實(shí)測(cè)各單元的變形與計(jì)算結(jié)果相符。施工中要注意以下幾點(diǎn)：

①鋼板樁的堵漏

一般的做法是在鋼板樁施打過(guò)程中用棉絮、黃油等填充物填塞接縫?；蛟阡摪鍢度坎宕蛲戤呴_(kāi)始抽水安裝圍囹時(shí)，采用一邊抽水一邊在鋼板樁的接縫外側(cè)下溜細(xì)砂或鋸末拌合濕砂的方法，借助水壓力將細(xì)砂吸入接逢內(nèi)而達(dá)到堵漏的目的，對(duì)于變形較大的接縫在圍囹安裝后用棉絮塞填。。

2018年1月李曉偉598、施工中注意事項(xiàng)

鋼板樁圍堰

2018年1月李曉偉60

②圍囹的安裝

圍囹的安裝應(yīng)隨著抽水的深度逐層實(shí)施，安裝過(guò)程中要密切注意河床水位的變化，并安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)施工期間的抽水工作。值得注意的是工字鋼與鋼板樁的連接，由于鋼板樁在插打過(guò)程中受多方面的影響，整個(gè)圍堰的側(cè)面順直度較差，工字鋼安裝后與鋼板樁之間有較大的間隙。為防止圍堰的變形，要求將工字鋼與鋼板樁之間的間隙全部用型鋼焊接支撐連接，圍堰的四個(gè)角更應(yīng)加強(qiáng)。2018年1月李曉偉60

②圍囹的安裝李曉偉61

2018年1月

深水基礎(chǔ)

—鋼板樁圍堰施工技術(shù)李曉偉12018年1月

深水基礎(chǔ)

—鋼板樁圍

2018年1月李曉偉62一、工程概況1、概況黃河特大橋主橋墩基礎(chǔ)墩號(hào)為0～5號(hào)，其中3號(hào)墩為固定墩。0、5號(hào)墩采用21根φ2.0m鉆孔灌注樁，0號(hào)墩樁長(zhǎng)90m，5號(hào)墩樁長(zhǎng)70m。1、2、3、4號(hào)墩采用28根φ2.5鉆孔灌注樁，1、4號(hào)墩樁長(zhǎng)90m，2號(hào)墩樁長(zhǎng)102m，3號(hào)墩樁長(zhǎng)98m。0、5號(hào)墩承臺(tái)厚度4.5m，平面尺寸34.6×13.8m，0號(hào)承臺(tái)頂面標(biāo)高33.0m、5號(hào)承臺(tái)頂面標(biāo)高30.0m；1、2、3、4號(hào)墩承臺(tái)厚度6.0m，平面尺寸42.5×23.3m，承臺(tái)頂面標(biāo)高27.0m。2018年1月李曉偉2一、工程概況1、概況

2018年1月李曉偉632、地形、地貌與不良地質(zhì)

（1）橋渡地形

正橋橋址處河道屬濟(jì)南段黃河窄河道區(qū)，寬約900m，河床平均高程高出兩岸大堤背水面3.0m。

（2）水文條件

黃河河流平均流速2.07m/s，設(shè)計(jì)施工洪水位+30.5m。黃河枯水期僅主河槽有水，水深約4-6m，水面標(biāo)高+27m，水面寬約300m。黃河主河道內(nèi)一般沖刷厚度約為7.7m～11.3m。

2018年1月李曉偉32、地形、地貌與不良地質(zhì)

2018年1月李曉偉64

（3）工程地質(zhì)

橋位工程地質(zhì)地層以第四系河流相粉質(zhì)土為主，其間多夾粉、細(xì)、中沙及粉土、薄層粘土或透鏡體。其中覆蓋層40m以下姜石含量較高，姜石層分布較多。設(shè)計(jì)圖紙反映橋址范圍第一層土主要為軟塑的粉質(zhì)粘土、粘土及稍密的粉土組成，厚度9.6m～22.5m；第二層為硬塑的粉質(zhì)粘土、粘土及中密的粉土及中密的砂層組成，厚度2.7m～11.8m；第三層為硬塑狀的粉質(zhì)粘土組成，厚度鉆孔未揭露。黃河主河道內(nèi)一般沖刷厚度約為7.7m～11.3m，枯水期河床沖刷層范圍沉積層主要以粉砂土為主。

2018年1月李曉偉4（3）工程地質(zhì)

橋位工

2018年1月李曉偉65二、鋼板樁方案的確定

1、根據(jù)1、2號(hào)墩位處地質(zhì)條件和承臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)高，采用鋼板樁圍堰較合適，圍堰防水性能好，整體剛度較強(qiáng)。2、鋼板樁圍堰由單層鋼板樁和兩層由型鋼組成的內(nèi)撐梁組成；圍堰平面為矩形，其內(nèi)口尺寸為50×36米，鋼板樁單根長(zhǎng)22米，被打入后，其底端標(biāo)高為+9米，頂面標(biāo)高為+31m；采用德國(guó)拉森Ⅳ型鋼板樁，套型鎖口，鎖口內(nèi)涂上潤(rùn)滑黃油，兩樁鎖口聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)角10°～15°，摩阻力小，防滲性較好，四個(gè)轉(zhuǎn)角位置采用焊接的T形鋼板樁；2018年1月李曉偉5二、鋼板樁方案的確定1、根據(jù)1、

2018年1月李曉偉663、鋼板樁的施打采用平臺(tái)吊機(jī)，配合震動(dòng)打樁船進(jìn)行打入，承臺(tái)施工完成后拔除；內(nèi)撐梁分別安放在設(shè)計(jì)標(biāo)高位置處，焊接在鋼板樁的牛腿上，內(nèi)撐梁外緣兩端與鋼板樁相撐住，以加大圍堰抵抗土側(cè)壓力及水壓力的能力。2018年1月李曉偉63、鋼板樁的施打采用平臺(tái)吊機(jī)，配合

2018年1月李曉偉674、鋼板樁施工完成后，進(jìn)行圍堰內(nèi)水下混凝土封底施工。封底混凝土強(qiáng)度滿(mǎn)足要求后，開(kāi)始在圍堰內(nèi)邊抽水邊設(shè)置內(nèi)支撐。第一道內(nèi)支撐安裝前，將圍堰內(nèi)水抽至第一道內(nèi)支撐設(shè)計(jì)位置以下50cm，然后快速安裝好內(nèi)支撐；第一道內(nèi)支撐安裝完成后繼續(xù)抽水至第二道內(nèi)支撐設(shè)計(jì)位置以下50cm，快速安裝好內(nèi)支撐；繼續(xù)抽水至圍堰底，進(jìn)行承臺(tái)施工。2018年1月李曉偉74、鋼板樁施工完成后，進(jìn)行圍堰內(nèi)水

2018年1月李曉偉685、承臺(tái)混凝土分兩次澆筑，每次為3m厚。當(dāng)?shù)谝淮位炷翝仓瓿珊?，需要拆除底層?nèi)支撐。為此，在承臺(tái)第一次混凝土澆筑完成，強(qiáng)度滿(mǎn)足要求后拆除側(cè)模板，將圍堰底部以上3m范圍雜物清理徹底。然后在圍堰底部以上3m承臺(tái)和鋼板樁圍堰間全部回填沙土，采用注水措施保證所填沙土的密實(shí)。拆除下層內(nèi)支撐，將支撐力分配到所填沙土和上層內(nèi)支撐上。繼續(xù)施工完承臺(tái)后拆除鋼板樁圍堰內(nèi)支撐，拔除鋼板樁2018年1月李曉偉85、承臺(tái)混凝土分兩次澆筑，每次為3

2018年1月李曉偉69三、鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)計(jì)算2018年1月李曉偉9三、鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)計(jì)算

2018年1月李曉偉701、設(shè)計(jì)參數(shù)（1）主河道內(nèi)主要為軟塑的粉質(zhì)粘土、粘土，土體力學(xué)性能如下：土體容重：r=18.5KN/m3

土體內(nèi)摩擦角：φ=20°

土體總應(yīng)力粘結(jié)力Cu=12.16kPa

（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[σ]=210Mpa。（3）型鋼力學(xué)性能

[σ]=145Mpa，=85Mpa。2018年1月李曉偉101、設(shè)計(jì)參數(shù)

2018年1月李曉偉712、圍堰基底設(shè)計(jì)驗(yàn)算⑴抗基底翻起計(jì)算基底土體穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生翻起。⑵基底土體管涌（穩(wěn)定性檢算）鋼板樁不發(fā)生管涌的最大入土深度：2018年1月李曉偉112、圍堰基底設(shè)計(jì)驗(yàn)算

2018年1月李曉偉72

單根鋼板樁長(zhǎng)22米，圍堰鋼板樁實(shí)際入土深度為13米?？紤]8m沖刷深度的影響，鋼板樁入土深度僅為5m。因此，在沒(méi)有沖刷的季節(jié)施工鋼板樁圍堰時(shí)，在內(nèi)支撐合理的情況下可以直接抽干圍堰內(nèi)的水而不發(fā)生基底翻起或土體管涌，基底穩(wěn)定。在有河床沖刷季節(jié)，考慮8m沖刷深度的影響，要對(duì)圍堰底進(jìn)行水下混凝土封底施工。

2018年1月李曉偉12單根鋼板樁長(zhǎng)22米，圍堰鋼

2018年1月李曉偉733、鋼板樁、圍堰圍囹、內(nèi)支撐計(jì)算⑴確定圍囹?qū)訑?shù)及間距根據(jù)施工的具體情況，承臺(tái)高度，水壓土壓，另外鋼板樁雖能滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，但內(nèi)支撐布設(shè)也有一定要求，確定采用布置為h=3.5m、h1=3m、h2=3.5m，即鋼板樁圍堰頂面標(biāo)高+31m，第一道內(nèi)支撐標(biāo)高+27.5m，第二道內(nèi)支撐標(biāo)高+24.5m，封底混凝土頂面標(biāo)高+21m。2018年1月李曉偉133、鋼板樁、圍堰圍囹、內(nèi)支撐計(jì)算

2018年1月李曉偉74⑵鋼板樁計(jì)算在鋼板樁圍堰頂面設(shè)置臨時(shí)內(nèi)支撐，鋼板樁圍堰抽水至圍堰頂面以下4m深位置，而第一道內(nèi)支撐尚未安裝為工況一；第一道內(nèi)支撐安裝后，鋼板樁圍堰抽水至圍堰頂面以下7m深位置，而第二道內(nèi)支撐尚未安裝為工況二；第一、二道內(nèi)支撐安裝完畢，鋼板樁圍堰抽水至圍堰頂面以下10m深位置，最終受力狀態(tài)為工況三。2018年1月李曉偉14⑵鋼板樁計(jì)算

2018年1月李曉偉752018年1月李曉偉15

2018年1月李曉偉76

通過(guò)MidasCivil計(jì)算，三種工況下鋼板樁所受內(nèi)力如下：工況一：工況二：工況三：2018年1月李曉偉16通過(guò)MidasCiv

2018年1月李曉偉77⑶圍囹內(nèi)力計(jì)算第一、二兩層圍囹采用雙I56a，Wx=4684cm3，其中支點(diǎn)的最大間距為3m，按照最不利的簡(jiǎn)支計(jì)算：2018年1月李曉偉17⑶圍囹內(nèi)力計(jì)算

2018年1月李曉偉78⑷圍囹內(nèi)支撐計(jì)算內(nèi)支撐順橋向采用φ630×8mm鋼管,橫橋向采用2I36a。按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算，壓桿兩端按鉸接簡(jiǎn)化。①鋼管內(nèi)支撐計(jì)算（水平面內(nèi)）鋼管樁軸向應(yīng)力②鋼管內(nèi)支撐計(jì)算（豎直面內(nèi)）鋼管樁軸向應(yīng)力2018年1月李曉偉18⑷圍囹內(nèi)支撐計(jì)算

2018年1月李曉偉794、封底混凝土驗(yàn)算根據(jù)鋼板樁封底后最高水位時(shí)圍堰所承受的托浮力進(jìn)行估算，考慮最不利狀態(tài)，即河床沖刷最深處。計(jì)算得圍堰封底混凝土厚度，h=1.5m。2018年1月李曉偉194、封底混凝土驗(yàn)算

2018年1月李曉偉802018年1月李曉偉20

2018年1月李曉偉812018年1月李曉偉21

2018年1月李曉偉82四、鋼板樁圍堰施工1、施工準(zhǔn)備：①將新舊鋼板樁運(yùn)到工地后，詳細(xì)檢查、丈量、分類(lèi)、編號(hào)；②鋼板樁的整修。對(duì)有彎曲、破損、鎖口不合的鋼板板樁均進(jìn)行修整，采用的方法為：冷彎、熱敲、焊補(bǔ)、割除。③鋼板樁長(zhǎng)度不足時(shí)，可用同類(lèi)型的鋼板樁接長(zhǎng)。接長(zhǎng)采用焊接，先對(duì)焊，再焊加固板。2018年1月李曉偉22四、鋼板樁圍堰施工1、施工準(zhǔn)備：

2018年1月李曉偉83鋼板樁接長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)2018年1月李曉偉23鋼板樁接長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)

2018年1月李曉偉842、鋼板樁圍堰的打設(shè)①導(dǎo)向安裝準(zhǔn)確測(cè)量后，打設(shè)兩根鋼板樁，并焊接鋼牛腿,其上放置兩根鋼板樁并與牛腿焊接牢固，形成框架作為導(dǎo)向（此鋼板樁在圍堰一邊打設(shè)完成后拔除，之后重新安裝導(dǎo)向）

2018年1月李曉偉242、鋼板樁圍堰的打設(shè)

2018年1月李曉偉85臨時(shí)導(dǎo)向鋼板樁2018年1月李曉偉25臨時(shí)導(dǎo)向鋼板樁

2018年1月李曉偉86臨時(shí)導(dǎo)向框架2018年1月李曉偉26臨時(shí)導(dǎo)向框架

2018年1月李曉偉87臨時(shí)導(dǎo)向框架2018年1月李曉偉27臨時(shí)導(dǎo)向框架

2018年1月李曉偉88②鋼板樁插打

Ⅰ、打樁設(shè)備：

a、10噸水上浮吊；

b、60T液壓鉗式振動(dòng)樁錘；

c、鋼板樁運(yùn)輸船。

2018年1月李曉偉28②鋼板樁插打

2018年1月李曉偉89采用三條普通運(yùn)輸船拼成的移動(dòng)平臺(tái)及40T履帶吊2018年1月李曉偉29采用三條普通運(yùn)輸船拼成的移動(dòng)平臺(tái)及

2018年1月李曉偉9060T液壓鉗口式振動(dòng)樁錘2018年1月李曉偉3060T液壓鉗口式振動(dòng)樁錘

2018年1月李曉偉9160T液壓鉗口式振動(dòng)樁錘2018年1月李曉偉3160T液壓鉗口式振動(dòng)樁錘

2018年1月李曉偉92

Ⅱ、插打方法先逐根插打矩形圍堰的三個(gè)邊，最后一邊先插合攏后再打入。實(shí)踐證明：該方法速度快，合攏誤差小，易合攏。

Ⅲ、插打順序先上游，后下游合攏。

Ⅳ、垂直度的控制在鋼板樁正面、側(cè)面各站一人采用吊線錐的方法檢查垂直度，觀察點(diǎn)遠(yuǎn)離鋼板樁插打位置50米~100米為易。2018年1月李曉偉32Ⅱ、插打方法

2018年1月李曉偉93振動(dòng)樁錘的鉗口正在嵌入用鋼絲繩吊起鋼板樁2018年1月李曉偉33振動(dòng)樁錘的鉗口正在嵌入用鋼絲繩吊起

2018年1月李曉偉94振動(dòng)樁錘鉗住鋼板樁2018年1月李曉偉34振動(dòng)樁錘鉗住鋼板樁

2018年1月李曉偉95鋼板樁插打2018年1月李曉偉35鋼板樁插打

2018年1月李曉偉96鋼板樁插打2018年1月李曉偉36鋼板樁插打

2018年1月李曉偉972018年1月李曉偉37

2018年1月李曉偉98鋼板樁圍堰打設(shè)完成2018年1月李曉偉38鋼板樁圍堰打設(shè)完成

2018年1月李曉偉993、鋼板樁圍堰封底

①清淤?lài)吆蠑n后進(jìn)行基底清淤。余姚江河床底為淤泥質(zhì)粘土。清淤方法為：潛水員潛入河床底，清水泵抽干凈的河水通過(guò)加壓，潛水員持高壓水槍沖起、攪混基底淤泥，同時(shí)基坑內(nèi)的泥漿泵抽出渾濁的基坑水，達(dá)到清除基底淤泥的目的。

2018年1月李曉偉393、鋼板樁圍堰封底

2018年1月李曉偉100潛水員準(zhǔn)備潛水清淤2018年1月李曉偉40潛水員準(zhǔn)備潛水清淤

2018年1月李曉偉101②、拋片清淤至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，拋填50cm厚粒徑不大于20cm的片石，之后進(jìn)行水下混凝土封底。2018年1月李曉偉41②、拋片

2018年1月李曉偉102拋填片石2018年1月李曉偉42拋填片石

2018年1月李曉偉103③、砼封底封底采用C25砼，厚度為1.5米。水下封底采用一次連續(xù)澆注完成。封底混凝土采用導(dǎo)管法，導(dǎo)管設(shè)計(jì)作用半徑為3.0m。

2018年1月李曉偉43

2018年1月李曉偉104砼封底2018年1月李曉偉44砼封底

2018年1月李曉偉105砼封底2018年1月李曉偉45砼封底

2018年1月李曉偉1064、圍堰內(nèi)支撐的安設(shè)①在封底混凝土達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%后即可抽水架設(shè)圍囹和內(nèi)支撐。②支撐安放原則：先支撐后降水，分層支撐分層降水。③圍堰第一次抽水較為關(guān)鍵，根據(jù)鋼板樁新舊程度需配置足量的水泵進(jìn)行強(qiáng)降水。④?chē)咚慕翘幨芰^復(fù)雜，為保證圍堰安全性，四角采用型鋼進(jìn)行加強(qiáng)。⑤施工觀測(cè)，重點(diǎn)是觀測(cè)圍堰圍囹、內(nèi)支撐和鋼板樁的變形。如發(fā)現(xiàn)變形過(guò)大，立即停止抽水，并向鋼板樁圍堰內(nèi)注水，以減少變形。分析原因，采取加固措施后，重新抽水、安放支撐。2018年1月李曉偉464、圍堰內(nèi)支撐的安設(shè)①在封底混凝土

2018年1月李曉偉107參考圖片：安放的第一道圍囹2018年1月李曉偉47參考圖片：安放的第一道圍囹

2018年1月李曉偉108參考圖片：安放的第一道圍囹及內(nèi)支撐2018年1月李曉偉48參考圖片：安放的第一道圍囹及內(nèi)支撐

2018年1月李曉偉109參考圖片：圍堰堵漏前抽水時(shí)的情景2018年1月李曉偉49參考圖片：圍堰堵漏前抽水時(shí)的情景

2018年1月李曉偉110參考圖片：正在用鋸沫拌合濕的細(xì)砂堵漏2018年1月李曉偉50參考圖片：正在用鋸沫拌合濕的細(xì)砂堵

2018年1月李曉偉111參考圖片：堵漏成功，圍囹及內(nèi)支撐安裝完成后2018年1月李曉偉51參考圖片：堵漏成功，圍囹及內(nèi)支撐安

2018年1月李曉偉1122018年1月李曉偉52

2018年1月李曉偉1135、鋼板樁圍堰可能遇到的問(wèn)題

及預(yù)防措施

1、打樁過(guò)程中有時(shí)遇上大的塊石或其它不明障礙物，導(dǎo)致鋼板樁打入深度不夠，則采用轉(zhuǎn)角樁或弧形樁繞過(guò)障礙物。2、鋼板樁在淤泥質(zhì)地段擠進(jìn)過(guò)程中受到淤泥中塊石或其它不明障礙物等側(cè)向擠壓作用力大小不同容易發(fā)生偏斜，采取以下措施進(jìn)行糾偏：在發(fā)生偏斜位置將鋼板樁往上拔l.0m～