山东某高速公路桥梁工程钢板桩围堰施工方案(含示意图、计算书).doc

某某线某某大桥 钢板桩围堰施工方案编制： 审核： 审批： 某某集团有限公司 某某线某某大桥工程项目经理部 目 录一、 编制依据1二、工程概况11、工程概况12、地质情况2三、钢板桩施工方案21、钢板桩施工32、插打顺序43、钢板桩插打54承台施工95拔除钢板桩9四、钢板桩设计方案91、主要技术参数92、基坑围护方案选择 103、多支撑钢板桩计算10五、安全管理体系及安全措施 18 1、安全管理体系182、安全措施19六、质量管理体系及保证措施201、质量管理体系202、质量保证措施22七、文明施工221、建立文明施工管理机构222、文明施工保证措施22 钢板桩围堰施工方案一、 编制依据1）公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）2）公路桥涵地基与基础设计规范 （JTJ024-85）3）公路桥涵钢结构及木结构设计规范 （JTJ025-86）4）公路桥涵施工技术规范 （JTGTF50-2011）5）海港水文规范 （JTJ213-98）6）山东省长岛县某某某某大桥施工图 （2011.10）二、工程概况1、工程概况省道S263线某某大桥位于山东省长岛县南、北长山岛之间，为连接南长山镇和北长山乡的重要通道，是连接省道S263的重要组成部分。本工程承台截面为长方形，其中24#-25#墩承台截面为10.5m×4.1m×2.5m，24#-25#墩位处于浅水区，承台位于海床内，施工时拟采用钢板桩围堰承台施工方案。2、地质情况桥址处于南、北长山岛之间，地形为海湾。桥址位于秦岭向构造的北支、蓬莱-龙口东西构造带的北翼、临沭断裂带（郯沪断裂带中段）的东侧，场内断裂构造发育。场区出露地层简单，经钻探揭露岩土层为：素填土（Q4ml）；含碎石粉质粘土（Q4edl）；卵石（Q4m）；粉质粘土（Q4m）；粉质粘土（Q4apl）；粘土（Q3pdl）；中风化石英岩（ZpF）；中风化板岩（ZpF）；微风化板岩（ZpF）。三、钢板桩施工方案钢板桩围堰如图1所示采用单壁矩形结构形式，内部根据水位情况设置支撑，钢板桩围堰按2道支撑设计，第一道支撑在钢板桩顶下方0.7m左右的位置，第二道支撑在第一道支撑下方2.5m左右的位置兼作承台砼施工平台。图1 钢板桩围堰结构示意图将经过整理并按组拼装好的拉森型钢板桩运送至施工地点，用履带吊配合振动锤自栈桥侧向主线侧顺序插打合拢。钢板桩插打完以后，用挖机进行堰内开挖，当挖至围堰支撑位置后，即按设计进行支护。钢板桩围堰承台施工工艺流程见图21、钢板桩施工在桩基即将施工完毕时，钢板桩提前进入施工现场。施工前首先对其进行检查，长度、宽度是否一致，对有明显弯曲破损、锁口不合、锁口有焊瘤等缺陷情况的及时整修；在钢板桩插打前对锁口内涂以黄油、锯末等混合物，减少钢板桩拔出时的摩擦力。钢板桩围堰合龙后，顺着钢板桩的接缝下溜干细砂或锯木屑、粉煤灰（煤碴）等填充物堵漏防渗。围堰场地清理钢板桩围堰插打安装内支撑封底砼切割钢护筒破凿桩头 钢筋、散热管预埋件设置支立侧模浇注砼模板加工砼运输砼拌和砼输送泵就位养护拆模测量、控温钢筋散热管加工冷却管安装通 水桩基检测测量放样围堰内开挖图2 钢板桩围堰承台施工工艺流程图2、插打顺序钢板桩围堰设置为矩形形式，钢板桩围堰的尺寸为13.2m×7.2m。施工顺序为：自栈桥侧一角附近开始，分两头向主线侧插打，在主线侧合龙。第一根钢板桩位置应准确、垂直，然后以第一根钢板桩为基准，再向两边插打钢板桩。施工时钢板桩围堰均采用逐片插打到设计标高位置的方式。为保证合龙精度，主线侧一边施工时先将该边钢板桩整体插打至某一稳定深度,然后再逐根插打至设计标高。 3、钢板桩插打准确测量后，在钢护筒第一道围囹的位置处焊接I32a钢牛腿，然后将第一道围囹和内支撑焊接在牛腿上,然后以围囹作为导向进行钢板桩的打设。图3钢板桩以围囹作为导向钢板桩插打施工采用逐片插打，逐渐纠偏，直至合龙的方法。钢板桩插打随时以导向框为准，检查所打的钢板桩位置是否准确，垂直度是否合格，及时实施纠偏。插打钢板桩应做到“插桩正直，分散偏差，有偏即纠，调整合龙”。以第一片钢板桩为基准，对好锁口后利用自重下插，当自重不能使其下插时，利用振动锤进行加压，插至设计高程。3.1纠偏在插打过程中，由于钢板桩锁口和锁口之间缝隙较大，而钢板桩下端有土挤压，上端是自由的，总会使钢板桩产生向远离第一根钢板桩的方向倾斜，因此，每打45根钢板桩就要用垂球吊线，将钢板桩的倾斜度控制在 1%以内，否则就用倒链纠偏，一次性纠偏不能太多，以免引起锁口间别住，影响下一片钢板桩的插打，当钢板桩偏移太多时，只能采用多次纠偏的方法逐步减小偏移量。3.2插打注意事项 当钢板桩久打不下时，应停下来分析原因，看一看是否锁口变形，桩身变形，或钢板桩底脚有铁件或大石块等，不能一味蛮打，损坏了钢板桩。在整个钢板桩施打过程中，开始时插一根打一根，即将每一片钢板桩打到设计位置，到剩下最后5片时，要先插后打，即先将钢板桩插至稳定高度（保证钢板桩自身稳定即可），主要有利于钢板桩的调整，并且合龙处的两片桩应一高一低，便于插桩;若合龙有误，可用倒链对拉使之合龙。合龙后，再逐根打到设计深度。3.3围堰的开挖钢板桩插打完毕后，开始抽取围堰内的水，同时堰外用导管撒锯末进行堵漏。随着水位及土层标高降至第二道围囹支撑设计标高时，安装围囹及内支撑，挖至基坑设计标高时清除基底松散土层并开挖集水沟、集水井，集水沟底要低于基坑底面，集水井深度应大于吸水龙头的高度，并用滤网围护，防止龙头堵塞。抽水机的能力必须大于基坑渗水总量的1.52倍,对基坑的积水要及时抽排。基坑开挖时要严格控制基底标高，不能出现欠挖或超挖。基坑开挖成形并达到要求后立即进行封底砼浇筑，以免基底暴露时间过长,封底混凝土采用C35混凝土。注意在整个抽水和开挖过程中，经常观测堰内基底标高，防止超欠挖。3.4围堰的封底封底混凝土采用C35混凝土，厚度为30cm，封底混凝土采用汽车泵泵送浇筑混凝土的方法。多点快速灌注，采用1根导管（导管的作用半径按规范取R=4.0m，导管直径30cm），导管下端距离吊箱底板距离为20cm，灌注顺序为12345。用工字钢作为导管固定架，并用卡环卡紧导管，待混凝土浇完以后再提出导管（见图4）。图4浇注封底混凝土导管布置图混凝土运输采用混凝土罐车4台配合泵车灌注封底砼。混凝土和易性好，坍落度大、流动性要好。这样浇注水下混凝土就不需要振捣。混凝土流动性好能自行填充空隙，密实度高，不振捣就能达到密实状态。根据计算首盘混凝土方量6m3，加工大型储料斗，按水下混凝土灌注方法进行封底施工；由于侧板上对称开了两个连通孔，整个浇筑过程中吊箱内外水头一致，底板基本不受扰动，保证了封底混凝土和吊箱的良好粘结。封底混凝土浇筑过程中在混凝土顶面内预留一直径30cm，高度30cm小塑料桶。3.5围堰挡水效果基坑抽干水后，需要观察围堰挡水止水效果：要求钢板桩围堰内表面基本没有漏水，少数较残旧的钢板桩由于接头不紧密导致少量漏水采取围堰外止水措施；要及时观察基坑内情况，防止出现渗漏、管涌等现象。3.6防浪板的安装围堰成功后进行防浪板的安装，防浪板高度为3m,防浪板示意图如下。首先在钢板桩围堰外侧焊接双拼2I32a工字钢，然后把凹进去的钢板桩梯形口用钢板焊接封死，封死后再进行防浪板的安装。图5 防浪板示意图图6钢板桩凹进去封堵示意图4承台施工当封底砼达到要求的强度以后，即可抽干钢围堰内的水，割除钢护筒，凿除桩头砼等，绑扎钢筋前应洒水冲洗围堰内壁和封底砼表面，并用砼将封底表面找平。然后绑扎钢筋，灌筑承台砼。5拔除钢板桩水中墩身施工结束，立即拔除钢板桩。拔桩前向围堰内灌水，自下而上拆除内支撑，先拆除下部支撑，将水灌进一层，再拆除上部支撑。拔桩时先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化” ，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔，同时观察驳船吃水情况，逐渐加快起拔速度。本工程中为了减少环境严酷区的施工接缝，以提高结构的耐久使用，承台混凝土浇筑完成后的5天内完成墩身下部混凝土施工。四、钢板桩设计方案 钢板桩围堰设计进行计算如下:1、主要技术参数某某大桥25#墩承台截面为10.5m×4.1m×2.5m；承台底标高-1.8m，承台顶标高0.7m，承台高2.5m。施工所处海域最大水深约为7m。水位：最高水位为+1.65m,流速：V=1.53m/s，基本风速：27.3m/s；最大风速40m/s；浪高： 3.5m；根据地质勘察报告显示：勘察深度范围内（海床底至钻孔桩底）可分为5个地质单元层。钢板桩深度主要在： 为卵石层 层为淤泥质土 层为粉质粘土取土的重度为：18.8KN/ m3，内摩擦角=20.1°。2、基坑围护方案选择    根据施工的需要，承台围堰设计尺寸为13.2m×7.2m。四周临水，围堰设计采用30cm厚C35砼封底。3、多支撑钢板桩计算 我们采取在钢板桩内侧加两层围囹并设置支撑，按多支撑进行钢板桩计算。围堰采用拉森热轧钢板桩，重量76.1kg/m，每1m宽截面模量W=2270cm3，允许应力f=210MPa。型钢力学性能f=145MPa，距钢板桩外1.5m的土的均布荷载按q=20KN/m2计,其中h1=1.9m，h2=-2.1m，h3=2.1m，h4=1.9m， 钢板桩平面布置、钢板桩类型选择、支撑布置形式、钢板桩入土深度等设计计算如下：(1)作用于钢板桩上的土压力强度及压力分布图主动土压力系数Ka=tg2（45°-/2）= tg2（45°-20.1°/2）=0.49 被动土压力系数Kp=tg2（45°+/2）= tg2（45°+20.1°/2）=2.05水压力(围堰开挖后)Pa1：Pa1=rw×（h1+h2）2/2=10×1.9-（-2.1）2/2=80KN/mA点土压力强度Pa2：Pa2=q×Ka=20×0.49=9.8kPaB点土压力强度Pa3：Pa3 =q+（r-rw)×h4×Ka=20+(18.8-10)×1.9×0.49=17.933kPa则总的主动压力(土体及水压力)Ea： Ea=（Pa2+Pa3)×(h3+h4)/2+Pa1=(9.8+17.933)×(2.1+1.9)/2+80=135.47kN/m合力Ea距承台底的距离y：y=9.8×1.9×1.9/2+(17.933-9.8)×1.9/2×1.9/3+80×4.0/3/135.47=0.954m (2)确定内支撑层数及间距按等弯距布置确定各层支撑的间距,根据拉森型钢板桩能承受的最大弯距确定钢板桩顶悬臂端的最大允许跨度h:根据表1确定各支撑跨度 h1=1.11h=7.51m h2=0.88h=5.96m h3=0.77h=5.21m根据具体情况，确定采用。布置如图3所示：图7内支撑布置图(3)钢板桩入土深度X：取钢板桩的被动土压力修正系数为K=1.6，Ea=r×(K×Kp-Ka)×X2/6135.47=18.8×（1.6×2.05-0.49）×X2/6解得X=3.94，考虑1.2的安全系数，则3.94×1.2=5.0m所以钢板桩的总长度L为： L=5.0+1.9-(-2.1)=9.0m，因此取9m的钢板桩。 (4)基坑底部的隆起验算考虑地基土质均匀,依据地质勘察资料,其土体力学指标如下: h t A B C q G D O x 基坑底部隆起验算简图r=18.8 KN/m3，C=21.1Kpa，q=20 KN/m2由抗隆起安全系数K=2C/（q+rh）1.2则：h(2C -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，尽量减小坑沿荷载，尤其不得在钢板桩周围5米范围内堆载，同时适当降低钢板桩侧土体高度（坑外堆土最大允许高度3m），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=（h+2t）r/（h×rw）1.5 rw=10.0 KN/m3 r=18.8 KN/m3r=r-rw=18.8-10.0=8.8 KN/m3h=1.9-（-2.1）=4.0m 取值h为4.0m 则t1.5×（h×rw）/ r- h/2=1.5×(4.0×10)/8.8-4.0/2 =1.41m即当钢板桩入土深度超过1.41m时，不会发生管涌。该处钢板桩的入土深度为5.0m，故满足要求，不会发生管涌。（6）坑底渗水量计算：Q=K×A×= 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=(0.08×13.2×7.2×4.0)/(4.0+2×5.0)=2.17m3/d根据其渗水量的大小，为达到较好的降水效果利于承台施工，在承台外侧与钢板桩之间可设置2个降水井。 （7）拉森型热轧钢板桩桩厚以 0.21m 计，围囹以13.2m长计，围囹受力计算如下: 由结构力学求解器得：图8支撑受力形式及弯矩图内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 0.00000000 -18.-9. 2 0.-9.95954550 0.00000000 -18.-11. 3 0.-11.00000000 -18.-9. 4 0.-9.95954550 0.00000000 -12.00000000-反力计算约束反力值 ( 乘子 = 1)- 结点约束反力 合力 支 座 - - 结 点 水平 竖直 力矩 大小 角度 力矩- 5 0.1601515 90.0000000 0.00000000 4 0.9745518 90.0000000 0.00000000 3 0.9545932 90.0000000 0.00000000 2 0.9745518 90.0000000 0.00000000 1 0.1601515 90.0000000 0.00000000- 第一道围囹验算：第一道围囹采用2I32a工字钢，每隔2m进行满焊连接。钢材屈服强度值fy=235N/mm2，钢材抗压强度设计值f=215N/mm2。2I32a工字钢惯性矩Ix=22160cm4，截面模数Wx=1384cm3，静力矩Sx=801cm3。p1=r×Ka×D×（hn+hn+1）/2=18.8×0.49×0.7×（2.5+0.7）/2=10.32kN/ma.支承力： P1=37.95kNb.弯 距: Mmax=11.4kN·mmax=Mmax/Wx=23.28×106/（1384×103）=8.24N/mm2fy=235N/mm2，满足要求。c.剪 力: R=18.98kN=RSx/(Ix×t)=22120×801×103/(22160×104×19)=3.6MPa=120MPa，满足要求。 第二道围囹验算：第二道围囹采用2I32a工字钢，每隔2m进行满焊连接。钢材屈服强度值fy=235N/mm2，钢材抗压强度设计值f=215N/mm2。2I32a工字钢惯性矩Ix=22160cm4，截面模数Wx=1384cm3，静力矩Sx=801cm3。p2=r×Ka×D×（hn+hn+1）/2=18.8×0.49×3.2×（3.2+0.8）/2=58.96kN/ma.支承力： P2=216.84kNb.弯 矩: Mmax=62.15kN·mmax=Mmax/Wx=62.15×106/（1384×103）=44.91N/mm2fy=235N/mm2，满足要求。c.剪 力: R=108.42KN=RSx/(Ix×t)=×801×103/(22160×104×19)=20.63MPa=120MPa，满足要求。 (8)支撑杆，采用2I32a工字钢工字钢腹板厚度tw= 9.5mm ，翼缘板平均厚度t=15mm ,钢材屈服强度值fy=235N/mm2，钢材抗压强度设计值f=215N/mm2。工字钢截面积134cm2。工字钢的回转半径i=25.6cm。工字钢长细比：=1320/25.6=51.56<150满足要求，工字钢的稳定性：f=Pmax/(sin45o×A)= = 22.88N/mm2<215N/mm2 满足要求。(9）围囹和支撑杆布置方式具体见图9、图10：图9围囹和支撑立面图图10第一、二道围囹和支撑平面图围囹采用2I32a工字钢，支撑杆采用2I32a撑杆采用四道斜撑、两道横桥向直撑。斜撑与围囹均成45度夹角。围囹与支撑之间的连接要进行满焊，并保证焊接质量。4、材料及机械1个围堰材料及机械表拉森钢板桩60cm×21cm×9m70片32a工字钢243m50t履带吊1台驳船1条DZ90型振动锤1台16槽钢2mC35砼28.5m³五、安全管理体系及安全措施1、安全管理体系正确贯彻“安全为了生产，生产必须安全”及“安全第一，预防为主”的方针，建立健全安全保证体系，建立安全责任制，开展安全教育，强化安全意识，加强安全监督检查，在督促安全的前提下，全面完成项目施工任务。建立项目部、施工队和班组三级安全保证体系。项目部设专职安全长和安全质量部，队和班组设专职安全员，主抓安全工作。项目部成立以项目经理为组长的安全管理领导小组；施工队成立以队长为组长的安全管理小组，充分发挥各级安全人员的监督作用，保证安全工作贯穿于施工全过程。安全生产管理体系框图安全生产管理体系框图思想保证组织保证控制两率措施保证制度保证经济保证安全教育宣传劳动法和劳动保护政策三工教育安全生产知识学习项目经理安 全委员会施工队安 全小 组班组安全小组死亡率0%年负伤率0.6包保责任制人身安全档案安全设施档案安全劳动竞赛五 防二级检查定期检查经常检查抓好两个重点支架安全机械车辆经济责任制工资挂钩安全奖金挂钩总结评比奖罚兑现提高安全意识安全员安全无事故措施得力措施得力安全年下步规划安全信息反馈2、安全措施(1)为提高深基坑围护的安全可靠性，对钢板桩的入土深度已经进行了理论数据的计算，也对钢板桩的围护强度及稳定性进行验证，确保了深基坑施工的可靠性。(2)沉设钢板桩的施工中，严格按照沉桩规范施工，基坑四角必需采用角桩，最大程度的提高小齿口钢板桩的防漏性能，保证下道工序顺利进行。 (3)围囹与支撑之间的连接要进行满焊，保证焊接质量。(4)吊装过程中要严格遵守操作规范，严禁违章作业。(5)施工过程中,钢板桩渗漏处要及时进行止漏处理保证施工时的安全。 (6)严格按照基坑施工规范实施每道工艺的施工，开挖坑土堆放至10m15m（1倍桩长）以外，坑土堆放要平整最大程度的减小堆土对钢板桩的侧压力，增强围护的安全系数，即时对坑内积水进行抽排。在对基层实施挖土时，挖土机械严格按照规范操作，最大程度的减小挖土机械单位受力面积，杜绝冲击荷载，对钢板桩的破坏，确保基坑安全。 (7)作好基坑围护工作，设置护栏及醒目标志，设置防坠落警示牌。(8)雷雨、风力六级以上(含六级)天气不得进行作业。(9)建立严格的工序交接程序，制定科学、严谨、可行的施工计划，最大程度的调动施工群体的主观能动性，拟定合理的奖罚条律，坚持以人为本，安全第一的原则，加强协作意识，高度重视施工质量，如期完成施工任务。六、质量管理体系及保证措施1、质量管理体系建立施工现场质量保证体系，即“横向到边，纵向交底，控制有效”的质量检查体系，严格执行“三自”和“三检”制度，把质量管理的每项工作具体落实到每个部门、每个人，使质量工作事事有人管，人人有职责，办事有标准，工作有检查，检查有落实，使全体职工都担负起质量责任。全面质量管理领导小组制定创优管理模式确定创优目标制定创优规划和措施施工过程保证体系思想保证体系质量管理保证体系组织保证体 系提供最优方案以科技进步保质量主人翁思想用户第一奖惩制度文明施工创优规划检查制度评定制度QC 领导小 组职能管理部 门群 众 性QC小 组工程测量计量标准化新工艺新技术应用工程试验五小攻关质量第一的思想质量控制验工计价奖优罚劣全过程工序质量控制体系项目经理终身负责质量管理体系框图：成立以项目经理为组长的全面质量管理领导小组，建立项目部、施工队、班组三级质量管理体系，在项目部、施工队设专职质量检查工程师，班组设兼职质量检查员，对施工的全方位进行质量管理、监督、检查，并制定切实 有效的能够保证工程质量的措施，克服质量通病，创优质精品工程。2、质量保证措施 建立健全质量管理领导小组建立各级质量责任制加强职工培训，提高施工人员素质与技能制定奖罚办法,将质量情况与工资、奖金相结合实行质量一票否决制加强设备、材料的管理七、文明施工1、建立文明施工管理机构成立以项目经理任组长，副经理、总工程师、各部门主管及施工队长参加的文明施工管理小组，建立健全施工现场文明管理责任制度, 创造良好的文明施工环境和氛围，保证本工程的顺利实施。2、文明施工保证措施施工驻地设置围墙、护栏，围墙的外墙饰面整洁。施工期限届满后及时清理被占现场，并恢复原状。项目部执行我公司CIS企业自我形象设计内容，现场有统一的企业标识。现场布局合理，管理有序，场地布置统一规划，材料、机具堆放整齐，各种物资材料按ISO9001：2000质量管理体系标准进行标识。对各项生产、设施、道路、管线、电力线路及各类物资放置场地实行平面动态管理。保持施工现场的清洁整齐；采用有效措施处理废水使其按标准排放，并确保施工现场无积水，生活、生产垃圾集中堆放并及时消纳；创造良好的工作和生活环境。用网络计划合理组织施工进度，合理安排材料、机械和劳动力的进场，避免现场盲目指挥调度，促使现场施工高效有序。