黃河特大橋承臺(tái)鋼板樁圍堰施工方案

12008年1月

京滬高速鐵路二標(biāo)十工區(qū)濟(jì)南黃河特大橋主橋

深水基礎(chǔ)

—鋼板樁圍堰施工技術(shù)2008年1月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。2008年1月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。

2008年1月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。

2008年1月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；2008年1月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。2008年1月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)度滿足要求后，開始在圍堰內(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。2008年1月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2008年1月9三、鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)計(jì)算2008年1月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。2008年1月月112、圍堰基底設(shè)計(jì)計(jì)驗(yàn)算⑴抗基底翻起計(jì)計(jì)算基底土體穩(wěn)定，，不會(huì)發(fā)生翻起起。⑵基底土體管涌涌（穩(wěn)定性檢算算）鋼板樁不發(fā)生管管涌的最大入土土深度：2008年1月月12單根鋼板樁長(zhǎng)22米，圍堰鋼板樁樁實(shí)際入土深度度為13米?？紤]8m沖刷深度的影響響，鋼板樁入土土深度僅為5m。因此，在沒有有沖刷的季節(jié)施施工鋼板樁圍堰堰時(shí)，在內(nèi)支撐撐合理的情況下下可以直接抽干干圍堰內(nèi)的水而而不發(fā)生基底翻翻起或土體管涌涌，基底穩(wěn)定。。在有河床沖刷刷季節(jié)，考慮8m沖刷深度的影響響，要對(duì)圍堰底底進(jìn)行水下混凝凝土封底施工。。2008年1月月133、鋼板樁、圍堰堰圍囹、內(nèi)支撐撐計(jì)算⑴確定圍囹?qū)訑?shù)數(shù)及間距根據(jù)施工的具體體情況，承臺(tái)高高度，水壓土壓壓，另外鋼板樁樁雖能滿足強(qiáng)度度要求，但內(nèi)支支撐布設(shè)也有一一定要求，確定定采用布置為h=3.5m、h1=3m、h2=3.5m，即鋼板樁圍堰堰頂面標(biāo)高+31m，第一道內(nèi)支撐撐標(biāo)高+27.5m，第二道內(nèi)支撐撐標(biāo)高+24.5m，封底混凝土頂頂面標(biāo)高+21m。2008年1月月14⑵鋼板樁計(jì)算在鋼板樁圍堰頂頂面設(shè)置臨時(shí)內(nèi)內(nèi)支撐，鋼板樁樁圍堰抽水至圍圍堰頂面以下4m深位置，而第一一道內(nèi)支撐尚未未安裝為工況一一；第一道內(nèi)支支撐安裝后，鋼鋼板樁圍堰抽水水至圍堰頂面以以下7m深位置，而第二二道內(nèi)支撐尚未未安裝為工況二二；第一、二道道內(nèi)支撐安裝完完畢，鋼板樁圍圍堰抽水至圍堰堰頂面以下10m深位置，最終受受力狀態(tài)為工況況三。2008年1月月152008年1月月16通過MidasCivil計(jì)算，三種工況況下鋼板樁所受受內(nèi)力如下：工況一：工況二：工況三：2008年1月月17⑶圍囹內(nèi)力計(jì)算第一、二兩層圍圍囹采用雙I56a，Wx=4684cm3，其中支點(diǎn)的最最大間距為3m，按照最不利的的簡(jiǎn)支計(jì)算：2008年1月月18⑷圍囹內(nèi)支撐計(jì)算算內(nèi)支撐順橋向采采用φ630×8mm鋼管,橫橋向采用2I36a。按軸心受壓構(gòu)構(gòu)件計(jì)算，壓桿桿兩端按鉸接簡(jiǎn)簡(jiǎn)化。①鋼管內(nèi)支撐計(jì)計(jì)算（水平面內(nèi)內(nèi)）鋼管樁軸向應(yīng)力力②鋼管內(nèi)支撐計(jì)計(jì)算（豎直面內(nèi)內(nèi)）鋼管樁軸向應(yīng)力力2008年1月月194、封底混凝土驗(yàn)驗(yàn)算根據(jù)鋼板樁封底底后最高水位時(shí)時(shí)圍堰所承受的的托浮力進(jìn)行估估算，考慮最不不利狀態(tài)，即河河床沖刷最深處處。計(jì)算得圍堰堰封底混凝土厚厚度，h=1.5m。2008年1月月202008年1月月212008年1月月22四、鋼板樁圍堰堰施工1、施工準(zhǔn)備：①將新舊鋼板板樁運(yùn)到工地后后，詳細(xì)檢查、、丈量、分類、、編號(hào)；②鋼板樁的整修修。對(duì)有彎曲、、破損、鎖口不不合的鋼板板樁樁均進(jìn)行修整，，采用的方法為為：冷彎、熱敲敲、焊補(bǔ)、割除除。③鋼板樁長(zhǎng)度不不足時(shí)，可用同同類型的鋼板樁樁接長(zhǎng)。接長(zhǎng)采采用焊接，先對(duì)對(duì)焊，再焊加固固板。2008年1月月23鋼板樁接長(zhǎng)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)2008年1月月242、鋼板樁圍堰的的打設(shè)①導(dǎo)向安裝準(zhǔn)確測(cè)量后，打打設(shè)兩根鋼板樁樁，并焊接鋼牛牛腿,其上放置兩根鋼鋼板樁并與牛腿腿焊接牢固，形形成框架作為導(dǎo)導(dǎo)向（此鋼板樁樁在圍堰一邊打打設(shè)完成后拔除除，之后重新安安裝導(dǎo)向）2008年1月月25臨時(shí)導(dǎo)向鋼板樁樁2008年1月月26臨時(shí)導(dǎo)向框架2008年1月月27臨時(shí)導(dǎo)向框架2008年1月月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)樁樁錘；c、鋼板樁運(yùn)輸船船。2008年1月月29采用三條普通運(yùn)運(yùn)輸船拼成的移移動(dòng)平臺(tái)及40T履帶吊2008年1月月3060T液壓鉗口式振動(dòng)動(dòng)樁錘2008年1月月3160T液壓鉗口式振動(dòng)動(dòng)樁錘2008年1月月32Ⅱ、插打方法先逐根插打矩形形圍堰的三個(gè)邊邊，最后一邊先先插合攏后再打打入。實(shí)踐證明明：該方法速度度快，合攏誤差差小，易合攏。。Ⅲ、插打順序先上游，后下游游合攏。Ⅳ、垂直度的控制制在鋼板樁正面、、側(cè)面各站一人人采用吊線錐的的方法檢查垂直直度，觀察點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)離鋼板樁插打打位置50米~100米為易。2008年1月月33振動(dòng)樁錘的鉗口口正在嵌入用鋼鋼絲繩吊起鋼板板樁2008年1月月34振動(dòng)樁錘鉗住鋼鋼板樁2008年1月月35鋼板樁插打2008年1月月36鋼板樁插打2008年1月月372008年1月月38鋼板樁圍堰打設(shè)設(shè)完成2008年1月月393、鋼板樁圍堰封封底①清淤圍堰合攏后進(jìn)行行基底清淤。余余姚江河床底為為淤泥質(zhì)粘土。。清淤方法為：：潛水員潛入河河床底，清水泵泵抽干凈的河水水通過加壓，潛潛水員持高壓水水槍沖起、攪混混基底淤泥，同同時(shí)基坑內(nèi)的泥泥漿泵抽出渾濁濁的基坑水，達(dá)達(dá)到清除基底淤淤泥的目的。。2008年1月月40潛水員準(zhǔn)備潛水水清淤2008年1月月41②、拋片清淤至設(shè)計(jì)標(biāo)高高后，拋填50cm厚粒徑不大于20cm的片石，之后進(jìn)進(jìn)行水下混凝土土封底。2008年1月月42拋填片石2008年1月月43③、砼封底封底采用C25砼，厚度為1.5米。水下封底采用一一次連續(xù)澆注完完成。封底混凝土采用用導(dǎo)管法，導(dǎo)管管設(shè)計(jì)作用半徑徑為3.0m。2008年1月月44砼封底2008年1月月45砼封底2008年1月月464、圍堰內(nèi)支撐的的安設(shè)①在封底混凝土達(dá)達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%后即可抽水架設(shè)設(shè)圍囹和內(nèi)支撐撐。②支撐安放原原則：先支撐后后降水，分層支支撐分層降水。。③圍堰第一次抽抽水較為關(guān)鍵，，根據(jù)鋼板樁新新舊程度需配置置足量的水泵進(jìn)進(jìn)行強(qiáng)降水。。④圍堰四角處受受力較復(fù)雜，為為保證圍堰安全全性，四角采用用型鋼進(jìn)行加強(qiáng)強(qiáng)。⑤施工觀測(cè)，重重點(diǎn)是觀測(cè)圍堰堰圍囹、內(nèi)支撐撐和鋼板樁的變變形。如發(fā)現(xiàn)變變形過大，立即即停止抽水，并并向鋼板樁圍堰堰內(nèi)注水，以減減少變形。分析析原因，采取加加固措施后，重重新抽水、安放放支撐。2008年1月月47參考圖片：安放放的第一道圍囹囹2008年1月月48參考圖圖片：：安放的的第一一道圍圍囹及及內(nèi)支支撐2008年年1月月49參考圖圖片：：圍堰堵堵漏前前抽水水時(shí)的的情景景2008年年1月月50參考圖圖片：：正在用用鋸沫沫拌合合濕的的細(xì)砂砂堵漏漏2008年年1月月51參考圖圖片：堵漏成成功，，圍囹囹及內(nèi)內(nèi)支撐撐安裝裝完成成后2008年年1月月522008年年1月月535、鋼板板樁圍圍堰可可能遇遇到的的問題題及及預(yù)防防措施施1、打樁樁過程程中有有時(shí)遇遇上大大的塊塊石或或其它它不明明障礙礙物，，導(dǎo)致致鋼板板樁打打入深深度不不夠，，則采采用轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角樁樁或弧弧形樁樁繞過過障礙礙物。。2、鋼板板樁在在淤泥泥質(zhì)地地段擠擠進(jìn)過過程中中受到到淤泥泥中塊塊石或或其它它不明明障礙礙物等等側(cè)向向擠壓壓作用用力大大小不不同容容易發(fā)發(fā)生偏偏斜，，采取取以下下措施施進(jìn)行行糾偏偏：在在發(fā)生生偏斜斜位置置將鋼鋼板樁樁往上上拔l.0m～2.0m，再往往下錘錘進(jìn)，，如此此上下下往復(fù)復(fù)振拔拔數(shù)次次，可可使大大的塊塊石等等障礙礙物被被振碎碎或使使其發(fā)發(fā)生位位移，，讓鋼鋼板樁樁的位位置得得到糾糾正，，減少少鋼板板樁的的傾斜斜度。。3、由于于淤泥泥質(zhì)基基礎(chǔ)較較軟，，有時(shí)時(shí)施工工發(fā)生生將鄰鄰樁帶帶入現(xiàn)現(xiàn)象，，采用用的措措施是是把相相鄰的的數(shù)根根樁焊焊接在在一起起，并并且在在施打打當(dāng)樁樁的連連接鎖鎖口上上涂以以黃油油等潤(rùn)潤(rùn)滑濟(jì)濟(jì)減少少阻力力。2008年年1月月546、承臺(tái)臺(tái)施工工鋼板樁樁圍堰堰抽水水完畢畢后，，測(cè)量量圍堰堰底面面標(biāo)高高，用用砂漿漿找平平承臺(tái)臺(tái)底面面至承承臺(tái)底底面設(shè)設(shè)計(jì)標(biāo)標(biāo)高。。在樁樁基檢檢測(cè)完完成后后，對(duì)對(duì)樁位位進(jìn)行行復(fù)測(cè)測(cè)，并并報(bào)請(qǐng)請(qǐng)監(jiān)理理驗(yàn)收收。在在驗(yàn)收收合格格后，，進(jìn)行行承臺(tái)臺(tái)施工工。根根據(jù)鋼鋼板樁樁圍堰堰內(nèi)支支撐的的布設(shè)設(shè)要求求，承承臺(tái)砼砼可一一次澆澆注完完成。。承臺(tái)臺(tái)模板板使用用大塊塊鋼模模板進(jìn)進(jìn)行施施工。。2008年年1月月55承臺(tái)散散熱方方案承臺(tái)混混凝土土一次次整體體澆筑筑。為為避免免大體體積砼砼溫度度應(yīng)力力過大大而產(chǎn)產(chǎn)生裂裂紋，，采取取了埋埋設(shè)冷冷卻水水管，，利用用江水水循環(huán)環(huán)，帶帶走承承臺(tái)內(nèi)內(nèi)部熱熱量使使內(nèi)內(nèi)外溫溫差控控制在在25℃℃以內(nèi)；；冷卻水水管埋埋設(shè)如如下圖圖2008年年1月月56冷卻管管示意意圖2008年年1月月57冷卻管管設(shè)計(jì)計(jì)說明明1、冷卻卻管采采用外外徑φ42mm，壁厚厚2.5mm的無縫縫鋼管管，冷冷卻管管連接接段用用φ54mm，壁厚厚3.0mm的無縫縫鋼管管。2、如設(shè)設(shè)計(jì)圖圖所示示，承承臺(tái)每每層冷冷卻管管設(shè)一一個(gè)進(jìn)進(jìn)水口口，一一個(gè)出出水口口。3、用水水泵抽抽水，，保證證冷卻卻管進(jìn)進(jìn)水口口有足足夠的的壓力力，進(jìn)進(jìn)出水水管的的水溫溫控制制在相相差5～10度之間間，承承臺(tái)從從澆注注起至至澆注注完成成砼后后，10天內(nèi)不不斷注注水。。4、設(shè)計(jì)計(jì)圖中中標(biāo)注注的冷冷卻管管長(zhǎng)度度為管管道中中心處處距離離，冷冷卻管管保證證不串串漿，，不漏漏水，，安裝裝完畢畢，必必須做做密水水檢查查，保保證注注水時(shí)時(shí)管道道暢通通，砼砼養(yǎng)生生完成成后，，冷卻卻管內(nèi)內(nèi)壓入入30號(hào)水泥泥漿。。5、冷卻卻管用用φ22鋼筋架架立點(diǎn)點(diǎn)焊多多點(diǎn)固固定。。6、冷卻卻管接接頭采采用滿滿焊，，且保保證不不漏水水，不不串漿漿。2008年年1月月587、鋼板板樁圍圍堰的的拆除除鋼板樁樁在拆拆除工工作中中應(yīng)注注意：：1、鋼板板樁圍圍堰拆拆除與與圍堰堰施工工順序序相反反進(jìn)行行。首首先采采用水水泵加加水至至最下下一道道圍堰堰標(biāo)高高處拆拆除最最下一一道鋼鋼圍囹囹，依依次循循環(huán),直至最最頂一一層圍圍囹拆拆除完完畢。。2、鋼板板樁拔拔除先先行由由下游游方向向開始始，對(duì)對(duì)稱施施工至至上游游方向向，采采用振振拔錘錘配浮浮吊進(jìn)進(jìn)行施施工。。3、拆除除過程程必須須時(shí)刻刻注意意施工工安全全。2008年年1月月598、施工工中注注意事事項(xiàng)鋼板樁樁圍堰堰在整整個(gè)工工程施施工中中極為