【桥梁方案】中承钢箱拱桥钢板桩围堰施工方案

【桥梁方案】中承钢箱拱桥钢板桩围堰施工方案 钢板桩围堰施工方案 1. 工程概况 1.1 桥位地理概况 广雅大桥位于广西柳州市区内，广雅大桥东接广雅大道与市中心相连，西接河西路、磨滩路与西环路相连，该桥从磨滩村起穿越村庄，农田，鱼塘，住宅小区，跨既有及规划铁路与市区道路，横跨柳江至广雅路口，地处人口密集，交通繁忙地段。全长 1410.487 米（含引道），其中主桥部分长 546 米，结构形式为（63m+2×210m+63m）海鸥式双孔中承钢箱拱桥；引桥均采用预应力混凝土连续箱梁。西岸引桥孔跨布置为5×30+30+45+30 +(左幅30+30+42，右幅30+36.5+38.5)m，东岸引桥孔跨布置为 3×30m，引桥全长 512m；道路部分长 352.487米。1.2 地形地貌特征 大桥呈近东西走向，河床面除近岸坡处起伏稍大外，其余河床较平缓；经现场调查，右岸岸坡建有分级的片石挡土墙，总坡高约15m，左岸岸坡上部建有片石挡土墙，下部有片石砌筑的护坡面，总坡高约 16m，两岸岸坡均无崩塌滑坡现象，仅在岸坡和水面线相交处有轻微冲刷现象，勘察范围内均为柳江河河床及、级冲积阶地。1.3 工程地质特征 河床覆盖层比较薄，河床表面为砂卵石层，系河床沉积物，层厚1.92.3m，粒径大于 20mm 的颗粒含量占 6080%，粒径以 25cm为主，少量粒径可达 7cm，成份以石英砂岩类为主，颗粒磨圆度较好，浑圆度一般，充填物为黄褐灰黄色中粗砂，充填程度较差。下伏基岩为中石炭统大埔组（C2d）白云质灰岩地层。1.4 气象特征 柳州市地处亚热带季风区，属亚热带边缘气候，年间气温从零下2至 39。年平均无霜期 332 天，平均降雨量 1453.8mm，雨季集中在 48 月。58 月以南风或偏南风为主，其余月份以北风或偏北风为主。历年极端最高气温：39.2，历年极端低高气温：-3.8，历年最大风速：24.3m/s，历年最大降水量：178.6mm，历年日最大蒸发量：14.6mm。1.5 水文特征 柳州洪水均因暴雨产生，流域多年平均降水 2000 毫米以上，每年四月开始，冷空气南下频繁，五月以后降水逐渐增多，6 月达到高峰，七月以后逐渐减少，柳州河段水期与此密切相关。年最高水位多发生在六月下旬至七月上旬，其发生频率超过 50%。每年较明显的洪水过程平均约为 15 次左右。一次洪水过程，时间短者 3 天，长者可达 25 天。多年平均洪水位为 82.22m，年最高水位大部分在+84.00m以下，水位超过+84.00m 约占 28.1%。即平均每 3.5 年发生一次。1.6 交界墩情况 交界墩 12#、16#墩位于柳江岸边江中，孔桩采用筑岛围堰的方法施工。12#、16#墩筑岛地面标高+79.5m，承台顶标高+77.5m，承台高 3m，承台底标高+74.5m；12#墩位处强风化岩顶面标高多在+69m+64.8m 范围内变化（根据孔桩地质详勘）；16#墩位处强风化岩顶面标高多在+72.6m+70m 范围内变化（根据孔桩地质详勘）。2 主墩承台钢板桩围堰 2.1 钢板桩围堰结构形式 及施工简介 根据地质资料，以最不利条件 16#左侧墩为例，交界墩施工采用单层钢板桩围堰。钢板桩采用拉森型，桩长 9m。为确保围堰安全可靠，钢板桩围堰内设两层 2 工 36a 围檩，四角设角撑。钢板桩打入河床至强风化层顶面，直至插打不下为止，记录每根钢板桩桩长。钢板桩围堰平面尺寸为 12.3m×10.5m，开挖深度 5.5m，桩底最小埋深 1.4m，详见附图：钢板桩围堰 布置图 1）采用单层钢板桩围堰，钢板桩合龙后，机械开挖至标高+78.0m时安装围檩及角撑。2）完成第一层内支撑后，开挖承台基坑至标高+76.0m，安装第二层内支撑，继续开挖至标高+74.0m，设置导渗盲沟引水至四周排水沟、集水井，浇注混凝土垫层至标高+74.5m。3）若水不能抽干，则立即回灌水，浇注水下封底混凝土，然后就按要求进行后续工作。4）承台一次浇注完成。5）采取大体积混凝土施工技术措施，包括双渗技术优化配合比、分层浇筑、循环水冷却、表面保温及潮湿养护、温度监控等。2.2 主要施工步骤 1）第一步 插打钢板桩、合龙； 机械开挖至标高+78m，安装第一层内支撑。2）第二步 机械开挖至标高+76.0m，安装第二次内支撑； 3）第三步 机械开挖至标高+74m； 设置导渗盲沟及四周排水沟、集水井； 干浇混凝土垫层。4）第四步 破桩头、桩基检测、基底检测； 若钢板桩锁扣不严漏水，进行堵漏。5）第五步 施工放样，绑扎安装承台钢筋，安装循环冷却水管； 安装模板，浇注承台混凝土，循环通水冷却。6）第六步 拆除模板后，回填在混凝土与钢板桩之间空隙； 拆除内支撑； 拆除钢板桩围堰。3. 施工进度计划 总体施工进度计划 1）承台计划开始钢板桩围堰施工至完成承台砼浇筑，工期计划为 30 天。2）若水不能抽干，则采用封底预备方案，承台施工工期为 40 天。4. 钢板桩围堰施工工艺流程 见附图：钢板桩围堰施工流程图 5. 钢板桩围堰施工准备 1）组织运输船及打桩船，将钢板桩运至工地。2）钢板桩整理。钢板桩运至工地后，应进行检查、分类、编号及登记。检查钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均应整修，按具体情况分别用冷弯、热敲、焊补、铆补、割除或接长等方法进行整修。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焊合缝，再焊加固板。3.）导向架安装。为了加快施工进度，在进行钢板桩整理的同时进行导向架安装。导向架设上下两层，保证导向口上下垂直，其稳定性和刚度满足插打钢板桩的需要。4.）检查振动锤。振动锤是打拔钢板桩的关键设备，使用前一定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常。5.）同一围堰的钢板桩使用同一型号规格的产品，保证锁口一致。6. 钢板桩插打施工工艺 1）钢板桩插打方法。采用逐片插打，逐渐纠偏，直至合拢，以及先合龙，后插打进入岩层的方法。2）第一片钢板桩的位置，则设在合龙口对面的一侧。3）钢板桩插打过程控制。为了确保插打位置准确，第一片钢板桩插打是关键。具体方法为：测量放线，在插打钢板桩的地面撒白灰线标示。钢板桩就位后，由工人扶住钢板桩，技术人员在两个方向用锤球观察，确保钢板桩围堰的垂直度。然后以第一片钢板桩为基准，再向两边对称插打。在插打过程中，钢板桩下端受土挤压，钢板桩锁口之间缝隙较大，上端总会产生远离第一片钢板桩方向的倾斜。因此，每打五片钢板桩就要用垂球吊线检查其垂直度，确保钢板桩垂直度控制在 0.5%以内，超过此限度值时应采取措施予以纠偏。一次性纠偏不能太多，以免锁口卡住，影响下一片钢板桩插打。当钢板桩偏移太多时，只能采取多次纠偏的方法逐步减少偏移量。每次插打完五片钢板桩并经纠偏后，将钢板桩点焊固定于内导向架上，减少累计偏移位移，利于围堰合龙。在插打过程中应做到：插桩正直，分散偏差，有偏即纠，调整合拢。4）插打注意事项 插打时要严格控制其垂直度，特别是第一片桩。 在硬塑性粘土上插打钢板桩时，可采用插打—拔起—再插打的方法，让水深入到钢板桩与粘土之间，减小摩擦，加快插打速度。 当钢板桩难以插打下去时，应停下来分析原因，检查锁口是否变形、钢板桩有无障碍物等，不能蛮干，以免磨损了钢板桩。 经常检查震动锤的夹板和液压系统，防止因液压系统出故障而使钢板桩掉落。7. 围堰合龙 1）合龙前的准备。在即将合龙时，开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离，再根据钢板桩的宽度，计算出所需钢板桩的片数，按此确定钢板桩的下一步如何插打。2）合龙时钢板桩的调整处理。钢板桩围堰在合龙时，两侧锁口不尽平行，两端相距在一定范围内时，可采取如下措施进行调整：钢板桩上端向合龙口倾斜时，可在钢板桩顶端使用千斤顶互顶或用两套复式滑车组向外侧张拉调整至所需位置。当合龙钢板桩插下时，由于经过调整的间距不能完全平行，必须施加压力才能使合龙钢板桩插下。或当钢板桩上部有很大长度未能套入锁口，又不能采用振动下插时，可在顶端安装复式滑车组，并将滑车组下端固定，将钢板桩拉入锁口。3）钢板桩锁口漏水处理。由于钢板桩插打不当致使锁口发生变形，出现渗漏。补救措施是在漏水缺口处的围堰外侧用棉絮条堵塞缝隙。4）第一片桩设置在江中心侧，合龙口口设置在岸边侧承台角点处，如不能顺利合龙，则在合龙处，和钢板桩围堰外侧增加钢板桩包住合龙口。8. 基底处理 机械开挖基底至+74m 高程，人工整平基地， 四周设排水沟，集水井。浇注混凝土垫层作为承台施工工作台。9. 围堰内水平支撑安装 9.1 水平支撑结构型式 围堰内设两道 2 工 32a 围檩，四角设角撑。9.2 内撑安装 在钢板桩内壁放出围檩的安装标高位置；先安装围檩,纵横向围檩应位于同一水平面，放于钢板桩牛腿上，并与钢板桩点焊连接；吊装角撑，将角撑斜面紧贴围檩，焊接牢靠。10.施工防护措施 1) 在钢板桩上设测斜管，监测钢板桩变形。在纵横支撑上设监测点、贴应力应变片，监测内支撑的受力和变形情况。2）抽水过程中为防止发生意外事故，保证钢围堰安全，配备从堰外向堰内灌水的水泵、挖掘机。一旦发生异常情况，立即向堰内灌水，或回填，恢复内外平衡，经检查处理后再开挖、抽水。3）施工过程中，由专人对钢板桩和内撑结构进行监控监测，同时由专门人员进行堵漏。堵漏工作在围堰内外同时进行。堰外用细煤渣和木屑混合物倒入漏水部分。4）安装围檩时，使围檩受力面与角正面接触，保证其受力良好。固定位置后，将围檩焊接到钢板桩上。并对于钢板桩与围檩间所有间隙用钢板垫实。11. （预备方案）11.1 设计要求 当任一工况出现水无法抽干或钢板桩支撑体系内力超限（依据监测情况）时，立即无条件执行应急方案：回灌水，水中开挖基坑，浇筑封底砼。11.2 施工方法 利用挖掘机挖至基底高程+74m，用导管法在围堰浇注 0.5mC25 水下混凝土。在围堰顶搭设建议施工平台，漏斗，导管的提升采用浮吊在岸边配合施工。混凝土由泵车泵送入漏斗。混凝土必须一次连续浇注完成，直至全部混凝土浇注完成。11.3 施工工艺 1）准备工作 砼的供应。水下砼质量及浇筑工作顺利与否，很大程度上取决于砼的供应量。根据每次浇筑方量和砼凝结时间，初步计算首次封底砼的方量，与商品砼供应拌和站制定一个周全的砼供应方案，确保砼能及时连续按量供应。 设置汇水井。水下砼封底后，需进行抽水清基。为汇集积水，需设置集水井。可用f600mm 钢管筒内装砂密封沿钢板桩下沉就位，筒顶高出封底砼顶面，钢管筒需采取固定措施，以防水下砼浇筑时推移变位，同时作为释放水头差的静水压力的装置。导管布置。导管的布置原则：流动半径应在 57m。采用 5m，这样各导管的流动范围大致相等。水下封底砼采用刚性导管进行灌注，导管直径f300mm，共设 4 根导管，每根导管顶端设有一个容量为 2.5m3的漏斗，每个漏斗的下端接有阀门。每个漏斗有一台砼输送泵输送砼。导管在施工支架工作平台上预先分段拼接，吊放时再逐段接长。下放时保持导管竖直，导管口下沉至离基坑顶面 1520cm，然后固定在工作平台上。封底砼的配合比确定。由于采用导管法进行水下砼浇筑，并采用泵送工艺，砼的配置应满足较大的和易性和流动性，具备较长的初凝时间。根据这些要求反复进行配合比设计试验，确定出最终使用的砼配合比。2）封底砼的浇筑 浇筑总的原则 4 根导管逐根灌注，连续浇筑至设计标高位置，经过测量如发现有凹位，则就近拔出导管补灌此处。直至将整个仓砼全部浇完。然 封口砼的浇筑 4 根导管逐根灌注，开灌前应准备好导管封口所需的砼量。在开阀门开始浇筑后，应密切注意砼灌注情况，若发现砼下落较慢时，应立即稍微上拔导管 1020cm，砼下落顺利后，尽快将导管下落至原定高度。导管提升 导管埋入砼内越深，则砼向四周扩散越均匀，同时随着导管附近砼波动现象的减少，砼质量将得到相应的提高，其表面也较为平坦；但埋深越大，砼流动阻力越大，所以当导管内砼流动不畅时应向上提升导管。但埋深过小，将使流动坡度增大，产生表面滚动现象，砼可能发生分离，这时砼就会将其余的灰浆挤到边上，从而堆积起来。一般来说，水深 12m 时，最佳埋深在 1.5m 左右，一般应在 0.71.5m之间，砼流动坡度应在10151之间，不宜有较长时间超过41的流动坡度。导管的提升必须严格按测量所得砼面标高及导管的埋深控制，以免导管提出砼或造成其它质量事故。导管的提升由 25T 浮吊进行，每次提升在 1020cm。测量 在围堰内全平面布置 20 个测点，每个测点布置一个测锤，每隔10 分钟记录各测点砼面标高，以显示砼流动半径和坡度，作为各导管浇筑的依据。终浇阶段 当测得砼面接近设计标高时，应放慢浇筑速度，注意调整砼面坡度，使表面尽量平整。12. 钢板桩围堰监控监测 请有资质的科研机构或大专院校对本钢板桩围堰进行计算和监控。13. 应急方案简述 钢板桩围堰支撑体系的安全是交界墩承台施工的前提，任何一道工序的施工必须保证支撑体系满足安全的条件下进行，围堰支撑体系包括钢板桩、围檩、斜撑和封底混凝土。从设计过程中知道，钢板桩、斜撑和封底混凝土有被破坏的趋势，因此在设计中作相应安全处理。围堰支撑体系在开挖至标高+74m 未封底时最为不利，因此在封底混凝土完成前，应更加高度监测钢板桩变形和支撑应力、应变变化情况，加强监测频率。此时围堰支撑体系进入启动应急反案时间表，各个施工环节和各部门既要分工明确，又要统一协调，保证施工人员和财产安全。14.钢 钢 板桩围堰的拆除方案 待承台施工完成后，即可拆除钢板桩围堰。1）回填钢板桩与承台混凝土之间的缝隙； 2）拆除围堰内支撑； 3）利用带液压振动锤的浮吊拔出钢板桩。4）拔出钢板桩有时阻力很大，一般是因桩尖卷口、锁口变形及垫层或封底砼对桩的粘结力等所致。为了减少拔桩阻力，在钢板桩施工过程中采取一系列措施： 在打入钢板桩前，将钢板桩与垫层砼或封底砼的接触范围内涂以沥青等隔离层； 采用震动附有液压装置打拔桩 ； 略加锤击使钢板桩与垫层砼或封底砼脱离粘结； 5）拔除的钢板桩应清刷干净、修补整理、涂刷防锈油。15. 人员与机械 配置 15.1 人员配置 15.2 机械配置 序号 机械设备名称 规格或型号 数量 1 货船 300T 1 2 浮吊 25T 2 3 振动锤 60KW 1 4 挖掘机1 5 压浆机1 6 空压机 W-3/5 5 7 水泵 IS150200 5 8 货车1 16. 施工注意事项 1）每条斜撑均应按设计图要求与围檩焊牢，围檩必须与钢板桩贴紧点焊连接。2）钢板桩间缝隙应采取措施堵漏，便于抽水施工。序号 工 种 人数 备注 1 现场负责人 2 耿绍富、王文良 2 现场施工员 2 向书凯、张东风 3 现场技术员 2 杨三元（东岸）、刘和喜（西岸）4 测量员 3 杨袖 等 5 司机 36 装吊工 107 电焊工 38 普工 53）施工中要尽量减少对土层的干扰，以防破坏其承载力。4）整个施工过程均需进行施工监测，控制变形、应力、强度，保证结构安全，并对施工进行指导。5）钢板桩接长处做等强连接。6）钢板桩施工时应根据不同位置的地质条件确定最终打入深度。7）钢结构的连接严格按图纸施工，焊缝质量等级要求满足钢结构工程质量检验评定标准（GB 50221-95）中二级焊缝要求。8）钢板桩运输必须严格按水上有关规定执行。根据气象及水文报告作出合理的运输、停泊安排。在不允许施工的恶劣天气下，严禁强行施工。9）在钢板桩插打前应对机械设备、吊装设备作检修。在插打过程中，随时对钢板桩连接结构观测。如有异常情况，应立即停止作业，整修后再继续作业。并随时对吊装设备进行实时监控。10）钢板桩抽水安装内支撑的过程中，必须设专人全程监测，对钢板桩的变形、位移、渗漏进行观察，填写监测记录。如发生变形、位移，对施工安全造成直接危险及安全隐患的，应立即停止开挖或抽水，加固钢板桩，消除变形、位移后再继续开挖或抽水。在必要的情况下，可以向围堰内回填或灌水，恢复钢板桩围堰的内外平衡，经检查处理后再进行开挖或抽水。如发生渗漏时，由专门人员进行堵漏的工作。11）钢板桩施工完毕后，应由专人对钢板桩结构稳定性、焊接位置等进行检查，并定时进行监测，填写监测记录，有任何异常情况及时采取措施进行整改。在整个工程施工过程中，每天定时对钢板桩进行监测，填写监测记录。12）在特别情况下，如地基的沉降等，应立即停止施工，对围堰进行检查、加固处理，确定无安全隐患后再进行施工。13）基底清理，基底清理过程中，随时对钢板桩进行观测，发生异常情况，及时处理。附件 1：主墩承台围堰施工流程图安装第一层内支撑； 钢板桩分步插打、合龙 抽水，设导渗沟，干浇砼垫层 继续开挖至标高+75m 清除部分反滤层，达到 封底砼底面标高，作封 底砼浇筑平台 分仓浇筑水下砼封底层 安装第二层内支撑 抽水,安装剩余内支撑; 找平封底层顶面 进行承台钢筋、模板安装工序，直至承台施工完毕