房亭河特大桥主墩承台施工方案.docx
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1、房亭河特大桥主桥承台施工方案一、工程概况房亭河特大桥跨越房亭河处宽度为108m,房亭河现状通航等级 为V级,规划为III级航道,最高通航水位24.82m。主桥采用三跨变高 度预应力连续箱梁跨越房亭河道,两侧引桥采用装配式部分预应力混凝 土连续箱梁,桥跨布置为:8x30+4x35+(54+90+54)+19x30,桥梁全长 1155.4米,桥梁全宽26米,横断面布置为2x0.50m(组合式护栏)+ 净11.5m(行车道)+0.75m(波形护栏),左右两桥间隔0.5米。主桥 采用(54+90+54)m变高度预应力连续箱梁,主梁根部高度为5m,跨中 高度为2.3m,梁高曲线采用半立方抛物线变化,箱梁
2、截面悬臂长3.0m, 底宽6.75m,顶板厚28cm,底板厚2665cm,按半立方抛物线变化。主 墩采用薄壁墩、钻孔灌注桩基础;边墩采用柱式墩、钻孔灌注桩基础。房亭河为常年通航河道,最高通航水位24.82m,设计常水位 22.92m,目前水位为22.1m左右(估计6月底之前都保持此水位),经 与房亭河管理部门调查知,在7月份汛期到来后,水位一般会上涨12m 左右;大桥13#、14#主桥墩承台下各设计12根钻孔灌注桩,分左右半 幅各6根,桩顶连接承台,半幅承台长10.4m,宽6.4m,厚2.8m,设计 C25砼方量184.6m3, 13#主墩承台位于房亭河北岸河床斜坡上,全部位 于水中,施工平台
3、高程为23.8 m承台底高程为17.2m,承台处水深在1.052.1m之间,土深在1.052.1m之间,承台挖深(平台下)在6.6m 左右,承台挖深范围内河床土质上层0.61.0m为淤泥,下层为亚粘土 和粘土。目前13#墩已施工完成7根钻孔桩,估计到6月10号左右能开 始承台的施工工作。14#主墩承台位于房亭河南岸河滩上,原地面高程 为23.3m左右,承台挖深约4.8m,承台中心距河床变坡处约15m,承台 底高程为18.2m,承台挖深范围内土质上层50cm为我部回填的碎石土, 以下2.5m左右为亚砂土,透水性较强,再彳主下为亚粘土与粘土,目前 14#墩到5月22号左右能施工完钻孔桩基,在5月底
4、之前能开始进行承 台的施工(主要承台尺寸与河床断面见后附平面图)二、13#墩承台围堰方案根据13#主墩处水位与地质情况我部拟采取从钢板桩围堰和钢套箱 围堰中选择一个,对拟采用的钢板桩围堰与钢套箱围堰分别叙述如下: (一)、钢板桩围堰13#墩承台的埋置深且在水中,房亭河通航船只多,施工作业场地 具有很大局限性,在综合考虑施工进度及安全等各方面的因素,且根据 以彳主类似工程的施工经验,考虑使用钢板桩进行基坑支护比较有效,施 工中打设比较方便,靠锁口于土层中封水比较容易,所以承台开挖支护 优先考虑采用钢板桩围堰支护的方案,钢板桩采用。形拉森IV型钢板 桩,围堰尺寸以承台每侧宽出1.0m为25.6mX
5、8.4m的双承台围堰方案。 依地质资料、钢板桩受力情况以及作业条件决定选用单根钢板桩长为12 米,宽为0.4米。钢板桩插打时在承台底以下入土深度取4.5m。钢板桩 尺寸及规格见下表。钢板桩断面示意图钢板桩尺寸及规格形状型号尺寸(mm)断面积(mm2)质量(kg/m)断面惯性矩I (cm4)截面抵抗矩(cm3)wht一根一延米一根一延米一根一延米一根一延米U形拉森IV40015515.596.99242.4876.1190369031900311206013#墩在施工钻孔桩平台时垂直于桥向在桥墩两侧离承台3m打入钢管桩架设龙门吊,采用龙门吊打、拔钢板桩,在钢板桩围堰施工结束 后,表层直接采用挖掘
6、机开挖,开挖不到的地方采用高压水枪和泥浆泵 相配合的施工工艺开挖基坑。开挖后保证基坑底面平整、平面尺寸为承 台几何尺寸四周加宽1.0米,在基坑底四周设置简易排水沟及集水井, 采用小型水泵排除基坑渗水。1、施工准备:将新旧钢板桩运到工地后,详细对其检查、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, 采用冷弯,热敲(温度不超过8001000C),焊补、铆补、割除、接长等 方法加以整修。为确保每片钢板桩的两侧锁口平行。同时,尽可能使钢 板桩的宽度都在同一宽度规格内。需要进行宽度检查,方法是:对于每 片钢板桩
7、分为上中下三部分用钢尺测量其宽度,使每片桩的宽度在同一尺寸内,每片相邻数差值以小于1cm为宜。对于肉眼看到的局部变形可 进行加密测量。对于超出偏差的钢板桩应尽量不用。同时接头强度与其 它断面相等,接长焊接时,用坚固夹具夹平,以免变形,在焊接时,先 对焊,再焊接加固板,对焊接长的钢板桩、两块的型号必须相同,并应 先经过整修,对接端切割整齐,使拼接时的平面错位值2mm及接口值 V3mm,对新桩或接长桩、在桩端应制作吊桩孔。组桩及单桩的锁口内, 涂以黄油混合物油膏(重量配合比为:黄油:沥青:于锯末:干粘土二2: 2: 2: 1),以减少插打时的摩阻力,并加强防渗性能。桥梁中心线2、钢板桩施打前,测量
8、组放样定位,以钻孔施工钢管桩平台的最 外一排钢管桩作为导向(考虑钢板桩的宽度,最外一排钢管桩的净尺寸 为26.6mX9.5m,使钢板桩与承台之间的净空不小于1.0m),控制围堰 各个边的钢板桩位置,定出围堰的角点及各个边的节点。两相邻点的钢 管桩用槽钢焊接,做为打钢板桩的导向(具体布置尺寸如下图)2.7m2m2m2.7m3、钢板桩的吊运插打与合拢:考虑到起吊设备和振动设备等因素, 钢板桩围堰采用逐片插打,钢板桩检查合格后,按插桩顺序堆码最多允 许堆放四层,每层用垫木隔开高差不得大于10mm,上下层垫木中线要在 同一垂直线上,允许误差不得大于20mm。13#墩安插钢板桩使用龙门吊 配合振动打桩锤
9、插打,起吊前,锁口内嵌填黄油沥青混合料。箍紧钢板 用的弧度卡箍,待插入锁口时逐个解除。各项准备工作就绪后,将事先 加工好的定位桩精确垂直安设于上游中心,并与导梁槽钢焊接牢固,导 梁为上下双层导梁,确保插打第一片钢板桩的垂直度。第一片钢板桩以 导梁为定位、垂直插至设计标高(此项工作应反复仔细校正钢板桩位, 确保垂直)。其余各钢板桩,则以已插好的钢板桩为准,起吊后人工扶 持插入前一片钢板桩锁口,然后用振动锤振动下沉。插入桩位的钢板桩 需紧靠导梁。插打一片或几片后,将已插好的钢板桩点焊固定于导梁 上。整个施工过程中,要用锤球始终控制每片桩的垂直度,及时调整。 调整工具有千斤顶、木楔、导链等。插打过程
10、中,须遵守“插桩正直, 分散即纠,调整合拢”的施工要点。在插打钢板桩时,第一根钢板桩必 须插正、打正,以免影响后面的钢板桩。在整个钢板桩围堰施打过程中, 开始时可插一根打一根,即将每一片钢板桩打到设计位置,到剩下最后 20片时,要先插后打,若合拢有误,用导链或滑轮组对拉使之合拢,合 拢后,再逐根打到设计深度。最后在钢板桩围堰外侧1m处设置防撞的 钢管桩防护设施。钢板桩的插打次序是从靠近河边一侧的桥梁中心线位置开始,分两 侧向合拢。插打时尽可能先用标识完好的钢板桩,合拢段选择符合同一 标准尺度的钢板桩插打。在钢板桩围堰合拢后,将设置内支撑,矩形围 堰宜采用平面钢架支撑为宜,四个角设置为三角形,其
11、稳定性较好。待 钢板桩施工完毕即可开挖土方,至设计第一道围囹标高时进行第一道围 囹支撑架设。围囹支撑共设置2道。采用40b#工字钢组焊而成,按设计 高程预先焊好Z 125x125x10角钢短牛腿作为临时支撑,待各围囹安装并连接就位后,再与钢板桩焊接牢固。围囹合拢段按实际丈量长度在现 场加工改制。380中间每隔300 一道,共5道380钢板桩及围囹支撑平面示意图4、钢围堰内基础开挖,采用的方法是:钻孔桩施工完成并经检测合格后且钢围堰完成后立即进行抽水和承台土方开挖,表层采用挖掘机 直接进行开挖,到了一定的高度后采用高压水枪和泥浆泵相配合的施工 工艺开挖基坑。具体做法是合拢后用挖掘机进行土方开挖,
12、开挖时要随 时观察围堰的变化情况,当锁口不紧密漏水时,用棉絮等在内侧嵌塞, 至一定的标高后进行第一层内支撑,再用高压水枪配合泥浆泵把土方开 挖至设计标高下0.5m0.7m处同时进行第二层内支撑设置,支撑完毕后 进行砼封底,封底砼厚50cm。5、钢板桩拔除:承台施工完毕后,要进行钢板桩的拔除,先用打 拔桩机夹住钢板桩头部振动1min-2min,使钢板桩周围的土松动,产 生“液化”,减少土对桩的摩阻力,然后慢慢的彳主上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况,发现上拔困难 或拔不上来时,应停止拔桩,可先行 彳主下施打少许,再彳主上拔,如此反复可将桩拔出来。6、钢板桩的施工中遇到的问题及处理:由于地质结构的复
13、杂性,钢板桩在打拔施工中常遇到一些难题,常采用如下几点办法解决。 打桩过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物,导致钢板桩打 入深度不够,则采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。 钢板桩在淤泥质地段挤进过程中受到淤泥中块石或其它不明障 碍物等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜,采取以下措施进行纠 偏:在发生偏斜位置将钢板桩彳主上拔l.0m2.0m,再彳主下锤进,如此上 下彳主复振拔数次,可使大的块石等障碍物被振碎或使其发生位移,让钢 板桩的位置得到纠正,减少钢板桩的倾斜度。 钢板桩沿轴线倾斜度较大时,采用异形桩来纠正,异形桩一般为 上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩,异形桩可根据据实际倾斜 度进行焊
14、接加工;倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向 拉住再锤击。 施工时如发生将邻桩带入现象,采用的措施把相邻的数根桩焊接 在一起,并且在施打桩的连接锁口上涂以黄油等润滑济减少阻力。7、钢板桩围堰受力计算A、43#墩承台已知条件:(1) 、施工水位:+23.30m(2) 、43#墩承台底面标高:+ 15m ;承台厚3 m。(3) 、土的重度为:亚粘土取18.8KN/ m3,内摩擦角e =20.1(4) 、板桩外均布荷载取20KN/m2计算,围堰内100cm厚C20封底砼。(5) 、拉森IV型钢板桩 W=311cmb, f=200MPaB、钢板桩平面布置、板桩类型选择,支撑布置形式,板桩入土
15、深度、基底稳定性设计计算如下:(1) 作用于板桩上的土压力强度及压力分布图 ka=tg2 (45 -u /2) = tg2 (45 -20.1/2) =0.49Kp= tg2 (45 +e /2) = tg2 (45 +20.1/2) =2.05 板桩外侧均布荷载换算填土高度瓦,h1=q/r=20/18.8=1.06m+22.10m水位以上土压力强度Pa : 1Pa 二r*(h1+23.7-22.1)Ka=18.8*(1.06+1.6)*0.49 1=24.5KN/m2+22.10m以下土压力强度Pa :2Pa2= r*(h1+1.6)+ (r-rw) * (22.1-17.2) *Ka =1
16、8.8*(1.06+1.6)+ (18.8-10) *4.9*0.49=45.63KN/m 水压力(围堰抽水后片泛:3Pa3=rw*(22.1-17.2)=10*4.9=49 KN/m则总的主动压力(土体及水压力)Ea:Ea=(24.5*2.66)/2+24.5*(2.66+4.9) + (45.63-24.5)*4.9/2+49*4.9/2=389.62 KN/m2合力Ea距承台底的距离y:389.62*y=24.5*2.66/2*2.66/3+24.5*4.9/2*4.9/3+(45.63-24.5)/2*4.9*4.9/3+49*4.9/2*4.9/3=1.05m(2) 确定内支撑层数及
17、间距按等弯距布置确定各层支撑的间距根据拉森IV型钢板桩能承受的最大弯距确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度h:3 6*200*311*105hf折 二”18.8*103*0.49 =345cmh1=1.11h=1.11*3.45=3.83mh2=0.88H=0.88*3.45=3.04m根据具体情况,确定采用的布置如右图所示:=3.45m(3) 钢板桩入土深度:钢板桩的入土深度受两个因素的影响一是竖向不产生管涌二是基底 土体横向不产生侧移。 先以不产生管涌为控制条件计算钢板桩长度。基坑抽水后水头差为h1 = 23.3-14.5=8.8m,不产生管涌的安全条件为K i rwW (r-rw),R式中K为
18、安全系数取1.8 ; 水力梯度i= h1/( h1+2- x); 计算得x A2.56m不会发生管涌。 计算基底土体侧向稳定性,土的重度考虑浮力影响后,取r=8.8KN/m2Kn=r(Kp-Ka)=8.8*(2.05-0.49)=13.73 KN/m 则 r*( Kp-Ka)*X*X*X*2/3*1/2=1.05*389.62 得X=4.47,取安全系数K=1.1X=1.1*4.47=4.92m, 所以钢板桩的总长度L为:L=4.92+1.6+4.9=11.42m, 选用钢板桩长度12.0m。(4) 基坑底部的隆起验算BC基坑底部隆起验算简图GWtAtOx考虑地基土质均匀,依据地质勘察资料,其
19、土体力学指标如下: r=18.8 KN/皿,c=21.1Kpa,q=20 KN/m.由抗隆起安全系数K=2n C/ (q+rh)A1.2则:h W (2 n C -1.2q)/1.2r (2*3.14*21.1-1.2*20)/1.2*18.8 4.8m即钢板桩周围土体不超过4.8m时,地基土稳定, 不会发生隆起。实际施工中,尽量减小坑沿活载,同时适当降低板桩侧 土体高度,以避免基坑底部的隆起。(5) 基坑底管涌验算 根据不发生管涌条件:K= (h7 +2t) r! / h rwA1.5r=rs-rw=18.8T0.0=8.8KN/m3, t=4.0m h =6.5mrw=10.0KN/m3则
20、 K=(6.5+2*4)*8.8/6.5*10=1.961.5即当钢板桩入土深度超过4m时,不会发生管涌。(6) 坑底渗水量计算:Q=K*A*i = K*A* h /( h +2t)根据设计地质资料,土的综合渗透系数取0.08m/d则 Q=(0.08*26*20*6.5)/(6.5+2*4)=18.65m根据其渗水量的大小,为到达较好的降水效果利于承台施工,若有需要 我部将在左右幅两承台之间设置降水并,用小型水泵进行抽水。(7) 整体抗浮稳定性检算:当停止降水或抽十基坑内积水时,封底层底面因受到静水压力作用, 则要求K=Pk/Pf=(0.9Ph+入 *L*Efi *h)/PfA1.05=(0.
21、9 X 842.8+0.6 X ( 26+20 ) X 14 X 21.1 ) /20 X 26 X (22.1-17.2-0.8) =4.181.05但由于在施工中,将在基坑内封底砼中设置降水并,降水工作不停 止,降水后水位比封底砼底面要低,静水压力较小,从而不会发生整体 上浮。(8) 封底砼强度验算将封底砼近似简化为简支单向板计算,封底砼抗拉强度:f=1/8*Ql 2/W=3l 2/4drw (h+d) -rc*d=3*20/4*0.510*5.4-22*0.5=1260 f =1500Kpa(9) 围囹受力计算: 支承力:P1=P/4=498.3/4=124.575t=124575kg
22、支承布置见右图。 围囹采用I 40b,同时腹板每隔1米钢板桩弯矩R=P1=124.575tRR=P1=124.575tRx=1/8q(l2-4a2) =1/8*19.165*(6.52-4*3.252)=0两侧加焊一道,翼板间焊接2米通长钢板, 加焊缀板后形成封闭箱型结构。剪力Q=R/2=62287.5kgT 二Q*Sx/Ix*d=62287.5*514.7/15800*1.58=1284.2kg/cm V 1300 kg/cm(10) 支承杆,采用U 600X10的钢管 钢管截面积A=1/4n (D2-d2) =n /4*(602-582)=185.26cmt 钢管的回转半径I =0.354
23、*(D+d)/2=0.354*(60+58)/2=20.88cm 钢管的长细比入=p l/l =650*1/20.88=31.130 =0.957 钢管的稳定性O =e/e A=124575/0.957*185.26=702.647kg/cmV2150 kg/c皿(二)、钢套箱围堰根据13#主墩的情况,考虑到开挖深度不是太深,钢套箱比较容易 下沉,而我公司又有其它项目使用的钢套箱材料,只需经过现场改装加 工拼装就可使用,这样既节约了成本,也方便实用,故也同时考虑使用 钢套箱围堰的施工方案。1、套箱制作加工从套箱结构构造来看,套箱侧模是整个套箱的主要构成部分,其加 工的好坏直接影响到后面施工质量
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