超深水浅覆盖层逆作法钢板桩围堰施工技术研究课件.pptx

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1、,超深水浅覆盖层逆作法钢板桩围堰施工技术研究,QC成果汇报材料,一、课题概况,本课题依托工程为穗莞深城际轨道SZH-5标，本工程位处广,州市增城市新塘镇，东江北干流特大桥主跨为,(75+125+125+75)m连续梁，主墩76#施工难度最大，水深12m，承台为嵌埋式，且有一半是嵌岩，承台底距离河床6m，开挖后围堰内产生18.4m的水头差。目前我国采用钢板桩围堰施工的水头差最大的低桩承台为南京长江大桥，水头差达到了18.0m，而,且南京长江大桥基础基底岩性为淤泥及砂，本工程基底岩性为中风化泥质砂岩，相比南京长江大桥，本工程水头差更大，且深水基础硬岩处理难度也更大。,76#承台参数,12.2m,一

2、、课题概况,二、小组概况,选题理由随着我国公路、铁路路网的不断完善，将有更多的桥梁需要跨越江河湖海，许多桥梁都要经过深水浅覆盖层的河流，而嵌埋式承台的施工难度大。深水浅覆盖层嵌埋式承台，通长采用双壁钢围堰加水下爆破的施工工艺，施工较复杂，围堰回收困难，容易造成资源浪费；而且施工需要大量船机设备，施工成本高、工期长。业主和监理要求施工质量的同时保证工期进度；东江北干流船舶流量大，海事部门不允许在江中爆破，影响航道通行；公司要求选择合适的施工方法，能施工迅速、安全可控且成本相对低廉的承台围堰施工方法。,三、选择课题行业现状工艺现状各方要求,水中承台均为低桩承台，其中76#墩围堰需入土10m左右，入

3、土土层为风化层，施工难度大承台施工时抽水后内外水头差比较大，最大水头差为18.4m，对围堰受力很不利若采用双壁钢围堰进行施工，围堰加工难度大、施工需要大量船机设备、且回收困难，成本大,三、选择课题1、难点分析难点分析,针对以上困难，需要采用一种施工迅速、安全可控且成本相对低廉的承台围堰施工方法，根据国内低桩承台的施工经验，可采用以下几种方法：1、钢板桩围堰；2、锁扣钢管桩围堰；3、双壁钢围堰；,三、选择课题2、方案比选,三、选择课题3、技术比较,结构受力较复杂，内支撑受力大；,结构受力较复杂，内支撑受力大；,钢板桩围堰：旋挖钻引孔（30d）内支撑整体安装及下放（20d）钢板桩下放（15d）平台

4、拆除（5d），共计70d。锁扣钢管围堰：旋挖钻引孔（40d）内支撑整体安装及下放（20d）钢管下放（15d）平台拆除（5d），共计80d。双壁钢围堰：冲击钻旋挖钻或爆破引孔（70d）平台拆除（5d）护筒拆除（5d）围堰浮运定位及下沉（30d），共计110d。,三、选择课题4、工期比较,5、经济比较,三、选择课题,三、选择课题,根据以上分析可知，双壁钢围堰无论在技术、工期以及经济性方面均无优势，而锁扣钢管围堰在工期和费用方面稍逊于钢板桩围堰，但是其施工限制因素较多，因此本方案推荐采用钢板桩围堰进行施工，它是一种施工迅速、安全可控且成本相对低廉的承台围堰施工方法。超深水钢板桩围堰，为了满足高水头差

5、作用下的结构要求，必须先施工内支撑并连接成整体，然后再打设钢板桩抽水的逆作法施工。因此确定本活动课题为：超深水浅覆盖层逆作法钢板桩围堰施工技术研究。,结论,四、目标设定总目标：设计研究出一套技术可行、施工迅速、安全可控且成本相对低廉的超深水浅覆盖层逆作法钢板桩围堰施工技术。,目标要求一 该方案可行且适用于超深水浅覆盖层嵌埋式承台的施工,目标要求二 该技术单个围堰施工能节约成本500万以上,目标要求三 单个围堰施工节约工期2个月,五、提出方案并确定最佳方案1、内支撑结构类型的选择结构类型一,结构类型二,结构类型三,结构类型四,五、提出方案并确定最佳方案,1、内支撑结构类型的选择,内支撑下放方式选

6、择,方式一多点分层叠加下放,方式二千斤顶分层安装下放,方式三千斤顶整体下放,方式四大型浮吊整体下放,五、提出方案并确定最佳方案2、内支撑下放方式选择,五、提出方案并确定最佳方案,2、内支撑下放方式选择,四种内支撑下放方式技术比较,五、提出方案并确定最佳方案,四种内支撑下放方式成本分析对比表,2、内支撑下放方式选择,五、提出方案并确定最佳方案2、内支撑下放方式选择,通过对内支撑下放方式的分析选择，我们选择采用内支撑多点分层叠加下放方式，工序简单，施工快速，缩短工期，安全可靠、降低成本、节约工期，经济效益和社会效益明显。,结论,五、提出方案并确定最佳方案3、引孔设备选择,本工程76#墩处河床均为浅

7、覆盖层，围堰均需要进入强风化或中风化层，此类岩层如果仅利用振动或锤击法难以打入，因此需要进行引孔处理。适用于本项目的引孔机械设备见下表。,五、提出方案并确定最佳方案,3、引孔设备选择,五、提出方案并确定最佳方案,3、引孔设备选择,结论因本工程76#围堰引孔需要贯穿强风化岩层进入中风化岩层中，能进入中风化的设备只有旋挖钻机、双轮铣槽机和钢板桩植桩机，而双轮铣槽机和钢板桩植桩机费用和代价比较高，故选择了旋挖钻机+钛合金桶钻+钢护筒进行引孔。,五、提出方案并确定最佳方案3、引孔设备选择,五、提出方案并确定最佳方案4、是否进行水下封底按常规计算需要3.5m封底厚度，且需基坑开挖多开挖3.5m深，封底全

8、部处于中风化基岩中，开挖难度非常大。QC小组提出是否可以不进行水下封底，能否将围堰内水抽干，直接进行边抽水边施工作业。于是对现场地质情况进行补勘，进行抽水试验、渗透性试验、并进行GTS建立三维模型进行渗流分析。,地质补勘,五、提出方案并确定最佳方案4、是否进行水下封底,地质补勘,强、中风化岩层抗压强度试验,五、提出方案并确定最佳方案4、是否进行水下封底,现场抽水试验,土体渗透系数试验,五、提出方案并确定最佳方案4、是否进行水下封底,GTS三维模型的渗流分析,五、提出方案并确定最佳方案,4、是否进行水下封底,试验结果汇总表,五、提出方案并确定最佳方案,4、是否进行水下封底,试验结果表明，本工程中

9、的全风化、强风化泥质砂岩渗透性差，抽干后基坑底部每天渗流量都很小，具备不封底能抽干围堰内水进行施工作业条件。故选择不水下封底方案，,仅需在承台底部浇筑30cm厚混凝土找平垫层。,结论,五、提出方案并确定最佳方案5、开挖方式（干挖、湿挖）的选择根据上一步是否封底的选择，以及地质钻孔试验、渗透试验、抽水试验以及GTS建立三维模型进行渗流分析，表明本工程具备干挖条件。,结论：干挖不管是技术、经济、工期等都具有明显优势，故开挖方式采用干挖。,五、提出方案并确定最佳方案超深水浅覆盖层逆作法钢板桩围堰方案施工方案,层,上4层内支撑采用结构类型一，下2层内支撑采用结构类型三内支撑下放采取多点分层叠加下放方式

10、引孔设备采用旋挖钻机+钛合金桶钻+钢护筒进行引孔无封底混凝土，仅浇筑30cm厚混凝土找平垫开挖方式采用抽干围堰内水后，利用小型挖掘机配合人工干挖,六、制定对策,根据需要解决的问题，我们一一制定了相应的对策，详见对策表：,对策表,六、制定对策,六、制定对策,七、对策实施实施一：采用旋挖钻机引孔,：围堰需要引孔至承台底2m 实践能够正常施工，且能正常出渣，使钢,插入孔底，平面位）。引孔钻头采用1.0m直径的钛合金桶钻头，1.2m引孔护,决钻孔后出渣问题，引孔出垂直度误差1%以内和平面位置误 带，达到 出来,实施效果良好,实施小结 76#本工程采用旋挖钻引孔经过，穿透强风化，进入中风化层2m，引孔深

11、 板桩能度20m（含水深12m 置和垂直度通过导向控制满足要求。因此对策表中目标一：“解筒，隔孔跳钻。旋挖钻机配置的桶状钻头可以将钻碎的岩石 差10cm以内”完成，清渣的目的。！,七、对策实施实施二：按照结构尺寸加工围檩、内支撑（1）内支撑杆件的加工以厂制为主，现场加工为辅，力求做到统一标准化和通用性，厂制件运到现场后，按1/4片角部结构分组成半成品。为了保证结构尺寸准确，组件加工必须在定型样板台座上完成。（2）现场安装采用平台进行精确定位，焊接平台与钻孔平台基本平齐，减少高空作业和仰航，确保焊接质量。（3）内支撑安装时同步固定压力传感器，待下放到位后进行初始值测定。（4）内支撑各杆件交叉部位

12、焊接三角加强板，受力集中部位焊接加强肋，杆件对接部位均采用辅助板并进行双面焊接。,后场加工各个杆件,七、对策实施,在拼装牛腿上拼装内支撑实施小结：内支撑杆件在后场气保焊加工，前场在拼装牛腿上整体拼装，易操作，焊接质量容易控制，做到了结构尺寸精确，焊接质量。因此对策表中目标二：结构尺寸准确，焊接质量过关，易操作。实施效果良好！,七、对策实施,实施三：内支撑的下放,内支撑拼装下放步骤如下：,七、对策实施,3、割除拼装牛腿，并利用两台履带吊沿着Z形竖梁进行下放第4层围檩、内支撑及竖杆。,4、在Z形竖梁上焊接拼装牛腿，拼装第3层围檩、内支撑及竖杆。,5、割除拼装牛腿，利用两台履带吊沿着Z形竖梁进行下放

13、第3层围檩、内支撑及竖杆。,6、同样的方法，拼装下放第2层、第1层围檩、内支撑。,七、对策实施,内支撑下放小动画,七、对策实施,履带吊下放内支撑实施小结：本工程内支撑下放采用分层托底叠加下放方式，顺利的完成各层内支撑的下放叠加，2天拼装一层内支撑，3天一层内支撑的拼装下放到位。因此对策表中的目标三：“解决下放钢护筒部分干扰问题，托底技术问题，下放平面位置及平整度，3天下放一层”完成，实施效果良好！,缝，再 板。实施小 板桩插打 支撑做导向，外加限位卡限制钢板桩水平位置，用经纬仪控,焊,钢板桩采用先下钢围囹，后采用液压振动锤进行打设桩施工。,据现场施 件，一角 逐块插打 块钢板桩自起打到结束中途

14、不 1%以内 深度达到 度”，施 良好！,工条，入土,开始 设计高,，每 工效果,七、对策实施,钢板桩接长需用同类型钢板桩等强度焊接接长，焊接时先对焊或将接口补,根,停顿。,实施四：钢板桩的插打,以内,制其垂直度。对钢板桩的线性控制达到了良好的效果，以及垂直度都能控制在1%以内，现场入土深度都到达了设计高度。因此对策表中的目标四：“钢板桩插打垂直度控制在,七、对策实施,1、抽水与加固,抽水采用3台37kw的水泵同时进行，每抽水至一层围囹即停止抽水，实施加固该层围囹及其与钢板桩的连接，并展开对围囹的全面监测，待围堰内水全部抽干，对围堰内进行基坑开挖工作。基坑底设置排水沟与集水井。,2、钢板桩侧壁

15、堵漏,拉森型钢板桩防渗能力较好，施打钢板桩前对钢板桩槽口采取往槽内塞黄油沫掺锯木的止水施工方法。基坑抽水后，对于锁口不密而产生漏水现象时，采用在外侧抛洒黄砂和木屑混合物进行堵漏。,实施五：抽水、堵漏,七、对策实施,实施小结：抽水采用3台37kw的水泵同时进行并进行实时监测以及采取相应的堵漏措施，因此对策表中目标五：“水泵能抽干围堰的水，确保抽水过程安全，解决钢板桩侧壁漏水问题、以及抽水过程中钢板桩及内支撑受力变形情况”完成，实施效果良好！,监控量测传感器,抽水,七、对策实施实施六：基坑开挖本工程基坑开挖都是采用干挖，2台小型挖机进行基坑开挖，高度2m，比内支撑层高低，能够开挖时避开内支撑干扰，

16、挖出土方利用船舶运输至土方存放场地。硬岩采用炮机砸碎后再开挖。,基坑开挖现场,七、对策实施,硬岩开挖实施小结：现场采用小型挖机开挖，开挖速度快，体积小能避开内支撑干扰，硬岩采用炮机钻头砸碎后进行开挖，能到达预期效果，因此对策表中目标六：“解决开挖工作面小，开挖过程内支撑的干扰，硬岩开挖难道大等问题”完成，实施效果良好！,20cm渐变到四角30cm构成排水坡；盲沟采用装碎石的编织袋填充排水。，并设置集，在集水井中放置水泵，边施工变抽水释放了水头压,在垫层混凝土处盲沟上方设置集水井，尺寸6060cm，共计10个。设置方 力，围堰未出现基底隆起情况，浇筑垫层 施工场 平整。因此,法 606040cm

17、 框放置在 对策表中目标七：“解决承台施工面平整 放、,七、对策实施,实施七：垫层及盲沟的设置,坑开挖完成后，在基坑垫层底的盲沟，盲沟采用装碎石的，深度由中间,基 实施小结：现场设置宽4050cm部设置盲沟，盲沟宽4050cm 编织袋填充排,水 水井保证承台 地,堰侧壁,漏水的问置，然，实施效果厚垫,集水井位题”完成 后浇筑30cm良好！层混凝土。,本课题成果已成功应用于穗莞深城际5标段东江北干流特大桥水中8个墩承台围堰工程，鉴于本研发设备的成功应用，标志着本成果“目标要求1：该方案可行且适用于超深水浅覆盖层嵌埋式承台的施工”已经顺利的完成。,八、效果确认效果确认一,八、效果确认,效果确认二,

18、八、效果确认效果确认二,费用项目,常规方法,本施工方法,封底混凝土,500元/m31980m3=108.9万元,500元/m3198m3=9.9万元,内支撑下放,材料及租赁费：20t80天5+20800=2.4万元大型设备费：55万元护筒接高：12.8t1500 元/t=1.9万元人工费：25人35天200元=17万元,材料及租赁费：35.5t60天5+35.5800=3.9万元人工费：20人18天200元=7.2万元,钢板桩开挖导渗设施,租赁费：75根24m30元/月m4月=21.6万元施工费：2000元/t182t=36.4万元50元/方1980方=9.9万元/,租赁费：75根21m30元

19、/月m4月=18.9万元施工费：2000元/t159t=31.8万元50元/方237方=1.2万元材料费：130元/m60元/m=0.78万元施工费：130元/m40元/m=0.52万元,大型设备费,5万元/天4天=20万元,0.15万元/天15天=2.25万元,合计费用,275.1万元,76.45万元,注：相比传统钢板桩工艺，单个围堰可节约198.65万元。,八、效果确认,由以上2个经济分析表格可知，单个围堰，采用本课题研究的新技术的钢板桩围堰比传统的双壁钢围堰节约成本456.4万元+198.65万元=655.05万元。因此，“目标要求2：该技术单个围堰施工能节约成本500万以上。”已经顺利

20、的完成。,效果确认二,八、效果确认,工期期进度方面：采用常规钢板桩围堰相比爆破+双壁套箱的围堰结,构形式，可节约至少30天。,采用托底分层支撑钢板桩围堰，每道支撑下放周期仅为12天，相比,传统整体式下放，可节约时间约15天左右。,采用干挖+无封底技术围堰减少了基坑开挖和封底混凝土施工时间，,相比传统的施工工艺可节约至少20天。单个围堰共节约工期30+15+20=65天。,因此，“目标要求3：单个围堰施工节约工期2个月”已经顺利的完成。由上可知超深水浅覆盖层逆作法钢板桩围堰施工技术的应用效果良好，目标已全部实现！,效果确认三,九、标准化为了巩固来之不易的成果，小组采取了多项措施：,2项公路工程科

21、技创新成果二等奖,九、标准化为了巩固来之不易的成果，小组采取了多项措施：,实用新型专利2项,九、标准化,形成2项企业级工法，并分别申报公路工程工法和福建省级工法获批且公示了,九、标准化,1项技术革新成果2015年一公局技术革新成果一等奖,九、标准化,中交一公局穗莞深城际SZH-5标项目东江北干流特大桥荣获业主2015年度“标准化工地”称号,十、总结及今后打算,本次QC小组活动不但实现了小组目标，提高了施工质量，而且小组成员的质量管理意识、个人能力方面、QC的知识方面、解决问题的信心、团队精神和管理水平方面都有了很大的提高,十、总结及今后打算,自我评价雷达图通过本次的QC小组活动我们的质量意识等多方面能力均有一定的提高，下一步我们将对这一新设备及施工技术进行总结与推广，同时继续对深水硬岩承台施工技术进行研究与探讨，我们的下一个QC课题为“提高深水浅覆盖层承台施工效率”,谢谢！THANKS,让世界更畅通,