18m钢板桩围堰专项施工方案.doc
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1、主墩承台钢板桩围堰专项施工方案安徽交建济祁高速公路(永城至利辛安徽段)路基04标项目经理部二一四年二月七日目 录一、编制说明- 1 -(一)、编制依据- 1 -(二)、编制原则- 1 -(三)、编制范围- 1 -二、工程概述- 2 -(一)、工程慨况- 2 -(二)、工程地质- 2 -(三)、工程水文与气象- 2 -三、钢板桩围堰及承台施工方案、施工方法(干挖)- 2 -(一)、钢板桩围堰设计- 2 -1、主要设计参数- 2 -2、设计成果- 3 -(二)、钢板桩围堰受力计算结果- 8 -1、整体稳定性- 8 -2、坑底抗隆起(圆弧滑动)计算- 8 -3、墙底抗隆起计算- 8 -4、钢板桩强度
2、计算- 8 -5、抗渗流稳定计算- 8 -6、抗倾覆计算- 8 -7、支撑体系应力计算- 8 -(三)、钢板桩围堰施工方法- 9 -1、施工准备- 9 -2、测量定位- 10 -3、首桩定位控制- 10 -5、钢板桩施工- 11 -6、合拢段施工- 13 -7、围堰内抽水、挖泥土、安装内支撑- 13 -(四)、钢板桩围堰质量控制及保证措施- 15 -1、质量控制及注意事项- 15 -2、钢板桩围堰施工中的防漏水措施- 16 -(五)、承台施工方法- 17 -1、桩头处理- 17 -2、桩基检测- 17 -3、钢筋制安- 17 -4、混凝土浇筑- 17 -5、水化热控制方案- 17 -6、围堰拆
3、除- 19 -四、施工预案(湿挖条件下水下浇注封底砼)- 19 -(一)、围堰内抽水、挖泥土、安装内支撑- 19 -(二)、封底砼施工- 21 -五、钢板桩围堰施工计划- 22 -(一)、劳动力计划- 22 -(二)、施工计划- 22 -六、安全保证体系- 23 -(一)、总则- 23 -(二)、安全管理机构- 23 -(三)、安全保证措施- 23 -(四)、水上施工一般规定- 24 -(五)、水上施工通航安全保证措施- 25 -(六)、水上施工作业安全保障措施- 26 -(七)、安全应急救援预案- 26 -七、附件- 27 -1、主墩基坑工程计算书(18m干挖)- 27 -2、主墩基坑工程计
4、算书(18m水下开挖)- 27 -一、编制说明(一)、编制依据1、济南至祁门高速公路永城至利辛安徽段路基工程第四标段两阶段施工设计图纸;2、济南至祁门高速公路永城至利辛安徽段路基工程第四标段地质图;3、现行施工技术规范和标准:(1)、国家行业标准建筑基坑支护技术规程 JGJ120-99(2)、公路桥涵施工技术规范 JTJ 041-2000(3)、公路工程名词术语 JTJ002-87(4)、混凝土结构工程施工及验收规范 GB50204(5)、公路工程施工安全技术规程 JTJ 076-954、已编制的实施性总体施工组织设计;5、我项目部对JQ-04标段施工现场踏勘情况;6、我单位在类似工程中的施工
5、经验。(二)、编制原则1、遵守合同文件各项条款要求,全面响应和认真贯彻业主或监理工程师及其授权人或代表的批示、指令和要求。2、严格遵守合同文件明确的设计规范、施工规范和质量评定与验收标准。3、坚持技术先进性、科学合理性、经济适用性、安全可靠性与实事求是相结合的原则。4、自始至终对施工现场坚持实施全员、全方位、全过程严密监控、动静结合、科学管理的原则。5、实施项目法管理,通过对劳务、设备、材料、资金、技术、方案、信息、时间与气候条件的优化处置,实现成本、工期、质量及社会信誉的预期目标效果。6、采用平行、流水施工方法和网络计划技术组织,进行有序、均衡、连续的施工。(三)、编制范围本施工方案针对涡河
6、特大桥主桥6号和7号主墩钢板桩围堰施工编制,编制的范围包括总体施工方案及具体施工工艺,施工质量控制方案和安全技术方案等。二、工程概述(一)、工程慨况涡河特大桥位于涡阳县西阳镇以北,与涡河相交于K44+879左右。桥梁起止点桩号分别为K44+590.5K45+925.5,全长1335m(包括桥台长3.5m+3.5m)。涡河特大桥主桥为7512075m三跨变截面连续梁桥,引桥为30m预制小箱梁、40mT梁和30m等高变宽现浇箱梁结构。主墩为空心矩型桥墩,下接群桩基础,引桥桥墩为桩柱式桥墩。桥台采用肋板式桥台。其中主桥主墩6#、7#墩位于水中,左右幅采用整体式承台,6#墩水深2.3m,7#墩水深5.
7、5m。(二)、工程地质场地土层第层为第四系全新统冲积层,第层为第四系上更新统冲积层,第层为第四系中更新统冲积层。河床以下:粉土厚4.0m,细砂厚4.5m,粘土厚25m,粉质粘土厚39.2m。(三)、工程水文与气象本项目区域属暖温带半湿润大陆性季风气候。由于淮河以南为亚热带湿润季风气候,故境内气候有明显的过渡性特征,主要表现为季风明显,气候温和,雨量适中,阳光充足,无霜期长,四季分明,春温多变,夏雨集中,秋高气爽,冬长且干。区内多年平均气温在14.6o左右,极端最高气温(7月)曾达41.5o,极端最低气温(1月)为-24 o。区内日照年均2293小时。初霜期平均出现11月1日,终霜期平均出现在3
8、月31日。年无霜期214天。年平均蒸发量1974.8毫米。区内雨量充沛,降雨量年际变化较大,多年平均809.3毫米,常年雨季为6月下旬至8月中旬;平均降雨量月际变化,7月份最高,12月最低。年平均相对湿度为70%。三、钢板桩围堰及承台施工方案、施工方法(干挖)(一)、钢板桩围堰设计1、主要设计参数钢板桩入土层为粉土、细砂和粉质粘土层。(1)、北岸坝顶高程30.589m,南岸坝顶高程30.983m,300年一遇水位为30.580m,十年一遇最高通航水位27.790m,设计通航最低水位21.950m,测时水位24.60m(2014年1月15日)。现场调查汛期水位为26.00m。钢板桩设计顶面高程采
9、用26.14m。(2)、主墩参数表墩号河床高程实测水深承台顶高程承台高度承台底高程承台尺寸钢板桩尺寸622.32.317.6424.013.64228.2.13.231.216.2719.15.517.4214.013.42128.2.13.231.216.2(3)、地质河床以下:粉土厚4.0m,细砂厚4.5m,粉质粘土厚5.8m。(4)、钢板桩长度的确定控制钢板桩长度的因素主要有:汛期水位、基底翻起、管涌、插打过程的稳定(入土深度与钢板桩长度的比值应大于0.5)、封底的经济性和现场实际地质情况,经过计算比选,最终选择18m钢板桩。2、设计成果根据设计计算及现场地质情况,该基坑拟采用干挖法施工
10、,开挖方式为采用高压水冲成泥浆,用泥浆泵排出围堰外,如出现可塑坚硬性土质无法使用水冲时,采用小挖机挖土配合施工,6#墩基坑开挖深度9.16m(河床以下),7#墩基坑开挖深度5.96m(河床以下),开挖尺寸为31.2*16.2m矩形,混凝土垫层厚0.5m(厚度可根据基底地质情况进行调整),共布置四道支撑,具体布置见下图。围檩采用双拼H型钢(HM500、700300mm),支撑采用直径630mm壁厚10mm钢管。为了防止影响墩身施工,支撑设置在两个墩身之间,第一道钢管的底面与设计水位平齐,支撑竖向间距2.8m,第三道支撑钢管底面距离承台顶面为60cm。为保证最后一道临时支撑即第四道支撑在承台第一次
11、浇筑混凝土高度2m不拆除,第四道支撑底面距离开挖面即垫层混凝土底面3.05m,第一次承台浇筑完成后用透水性材料对承台周围进行回填夯实,再拆除第四道临时支撑进行承台第二次浇筑。钢板桩围堰支撑布置及结点连接见下图:围檩连接详图(二)、钢板桩围堰受力计算结果1、整体稳定性安全系数1.681.5,满足要求。2、坑底抗隆起(圆弧滑动)计算安全系数1.751.5,满足要求。3、墙底抗隆起计算安全系数2.791.5,满足要求。4、钢板桩强度计算最大弯矩标准值:231.3kN.m;弯矩设计值:289.1kN.m;钢板桩抗弯截面模量:1816000.0mm3;钢板桩边缘正应力:159183.9kPa;抗弯强度设
12、计值:265000.0kPa。5、抗渗流稳定计算安全系数1.681.5,满足要求。6、抗倾覆计算安全系数2.381.5,满足要求。7、支撑体系应力计算(1)、第一、二道支撑、围檩(HW500*300型钢双拼)154MPa =210MPa,满足要求。、内支撑(630*10钢管单根) 64 MPa =210MPa,满足要求。(2)、第三道支撑、围檩(HW700*300型钢双拼)128MPa =210MPa,满足要求。、内支撑(630*10钢管单根) =93MPa =210MPa,满足要求。(3)、第四道支撑、围檩(HW700*300型钢双拼)176MPa =210MPa,满足要求。、内支撑(630
13、*10钢管单根) 124MPa =210MPa,满足要求。(三)、钢板桩围堰施工方法施工流程:施工准备测量定位施工钢板桩导向插打钢板桩逐层进行钢板桩内支撑排水、挖泥浇筑垫层混凝土承台施工墩身施工基坑回填逐步拆除内支撑钢板桩拔出。1、施工准备(1)、在正式施打前,在墩位附近选择一根钢板桩进行试打,以确定施打的难易程度和采取必要的辅助措施,如水刀等。(2)、主墩的钻孔桩完成后,移走钻机,拆除钻孔平台,利用钢护筒搭设钢板桩施工平台。(3)、在桩基施工完成后,对围堰范围内河床进行清理,避免在钢板桩插打位置遇到障碍物。(4)、支撑系统材料加工。主墩承台围堰支撑系统材料包括双肢HM500、HM700型钢,
14、28a型钢,630mm10mm钢管桩,钢板等。为保证施工进度,应提前15天按图纸要求加工。(5)、在钢板桩堆放基地对钢板桩进行分类、整理,发现缺陷随时调整,选用同种型号的钢板桩,进行弯曲整形、修正、切割、焊接,整理出施工需要的型号(拉森IV号钢板桩)、规格(40017015.5mm)、数量(18m250根)的钢板桩。整理后在运输和堆放时尽量不使其弯曲变形,避免碰撞,尤其不能将连接锁口碰坏。 (5)、整修后的钢板桩达到锁口内外光洁并呈一直线,全长不应有焊瘤、钢板、角铁或其他突出物,两端切割整齐,保证接头强度与其他断面相同。(6)、机械设备投入:拟采用DZ-150型振动锤,50T履带吊配合作业。振
15、动锤是打拔钢板桩的关键设备,在打拔前一定要进行专门检查,确保线路畅通,功能正常,振动锤的端电压要达到380420V,而夹板牙齿不能有太多磨损。2、测量定位首先在外围钢护筒上焊接延伸出去的型钢,通过坐标放样法,在型钢上定出承台边线,作为施工导向架和钢板桩的控制线,导向架采用钢管桩和工字钢组合,在保证钢板桩垂直度的情况下逐根插打。3、首桩定位控制在正式沉桩前应结合现场情况确定并计算首桩所用的测点位置和有关参数,施工采用任意角交会控制定位,其交会角宜在60120之间,且控制点间距不宜大于150m。利用已知的测量控制点坐标和桩位坐标,分别计算两个测量控制点与桩位之间的夹角和距离,利用一个测量控制点上的
16、全站仪控制桩位,利用另一测量控制点上的全站仪进行复核。施工中采用全站仪或经纬仪控制钢板桩垂直度,垂直度出现偏差时需将桩向上拔出一段距离后重新插入,以控制垂直度,钢板桩垂直度允许偏差1%。4、钢板桩导向架定位根据钢围堰的平面尺寸,在围堰的外边线上施打两根定位桩,在定位桩上焊接两根工字钢作为钢板桩施工的导向架。施工过程中利用定位卡确保准确定位,施工中需反复校核钢板桩位置和垂直度。定位卡导向架 安装导向架时应注意以下几点: 、采用全站仪和水平仪控制和调整导梁的位置。、导梁的高度要适宜,要有利于控制钢板桩的施工高度和提高施工工效。、导梁不能随着钢板桩的打设而产生下沉和变形。、导梁的位置应尽量垂直,并不
17、能与钢板桩碰撞。5、钢板桩施工拉森钢板桩施工要正确选择打桩方法、打桩机械和流水段划分,以便使打设后的板桩墙有足够的刚度和良好的防水作用,且板桩墙面平直,以满足基础施工的要求。根据现场施工条件,本工程主墩钢板桩使用50t履带吊150型配合震动锤在用工字钢铺平后的钢护筒上直接插打,插打钢板桩前需复核钢板桩边线位置,在保证钢板桩位置准确前提下逐根打入钢板桩。钢板桩围堰施打顺序如下图:施工过程中质量控制如下:(1)、将钢板桩运到工地后,钢板桩在拼组前必须对其进行检查、丈量、分类、编号,同时对两侧锁口用一块同型号长23m的短桩作通过试验,以23人拉动通过为宜。锁口通不过或桩身有弯曲、扭曲、死弯等缺陷,采
18、用冷弯,热敲(温度不超过8001000),焊补、铆补、割除、接长等方法加以整修。插打钢板桩之前须检查振动锤。(2)、由测量人员定出拉森桩围堰的轴线,可每隔一定距离设置导向桩,导向桩直接使用钢板桩,然后挂绳线作为导线,打桩时利用导线控制钢板桩的轴线,在轴向法向要求高的情况下,采用导向架。(3)、单桩逐根连续施打,注意桩顶高程不宜相差太大。(4)、在插打过程中随时测量监控每块根桩的斜度不超过2%,当偏斜过大不能用拉齐方法调正时,拔起重打。(5)、钢板桩插打时,单桩的锁口内均涂以黄油混合物油膏,以减少插打时的摩阻力并加强防渗性能。插打钢板桩时从第一根就应保持平整。(6)、每根钢板桩施打至相应标高后,
19、与相邻钢板桩焊接牢固,增加整体稳定性,以避免施打钢板桩时阻力太大而带动相邻钢板桩下沉。要求每根钢板桩标高误差10cm。(7)、钢板桩应紧贴两层导向架施打,每隔40cm,将1根钢板桩与围檩焊接加固,以增加整个结构的稳定性。(8)、在插打过程中,加强测量工作,发现倾斜,及时调整,为保证插桩顺利合拢,要求桩身垂直。在整个钢板桩插打过程中必须保证合拢密实,以防漏水。(9)、对准钢板桩与定位桩的锁口,靠震动锤与桩自重压到桩所要插打的位置。(10)、利用锤惯性自重及震动力下插钢板桩,开动振动锤打桩下降,控制打桩锤下降的速度,尽可能的使桩保持竖直,以便锁口能顺利咬合,提高止水能力。(11)、板桩至设计高度前
20、20cm时,停止振动,振动锤因惯性继续转动一定时间,打桩至设计高度。合拢桩(12)、松开液压夹口,锤上升,打第二根桩,以上类推至打完所有桩。打桩前一般应在锁口内涂以黄油、锯末等混合物,在打完钢板桩后,开始进行钢板桩围堰内的止水处理。(13)、围堰止水采用在钢板桩围堰外由潜水员安装橡胶止水条。6、合拢段施工(1)、钢板桩围堰与北岸下游和南岸下游2个角点合拢。首先将角点一边的钢板桩插打完成,根据围堰转弯所需的实际尺寸焊接直角钢板桩施打,要求2根直角钢板桩必须满焊,另一边留出3m左右的调整空间做为合拢段。合拢段的钢板桩数量控制在68根,要先插后打。若合拢有误,则用千斤顶对顶或者用倒链和滑轮组对拉使之
21、合拢。合拢后再逐根达到设计深度。7、围堰内抽水、挖泥土、安装内支撑根据地质图和现场地质情况,从河床面以下粉质粘土和细砂采用高压水枪冲然后用泥浆泵抽出围堰外。当地质发生变化时,如遇到坚硬粉质粘土时无法使用水冲法施工时,采用挖机配合开挖施工。当无法进行干挖时,按照施工预案,采用水下开挖、封底。(1)、拉森桩围堰完成后,开始抽水,当围堰内水位在围檩底标高50cm以下左右开始安装围檩、支撑。以此类推安装完全部围檩、支撑。(2)、围檩制做安装:根据设计位置在拉森桩内壁上焊围檩托架,然后吊装H型钢(500*300双拼H型钢)围檩并焊接加固。(3)、干挖土方开挖时用1台小挖机在基坑底挖土,50吨履带吊配合出
22、土。(4)、开挖过程中注意支护体系的变形观察。(5)、基坑内作业时,有专职安全员负责。在基坑开挖过程中需要注意的问题:挖土和支撑的安装施工过程必须紧密配合,挖土过程要保证安全的前提下,迅速为支撑施工创造工作面,支撑结构必须能较快地产生整体刚度,有效地控制围护体系在受力后的变形。施工中切不可超挖和不及时施加支撑,土方施工要求分层均匀高效,以使支护结构处于正常的受力状态。安装内支撑具体位置如下: 、钢板桩插打完毕后,抽水至+24.1m标高处,安装第一道支撑; 、抽水、挖泥至+21.3m标高处,安装第二道支撑; 、抽水、挖泥至+18.5m标高处,安装第三道支撑; 、抽水、挖泥至+16.0m标高处,安
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