水中承台围堰施工方案.docx
水中承台围堰施工方案一、工程及地质概况1、工程概况黄河大桥主桥墩基础墩号为O5号，均采用钻孔灌注桩基础，0、5号墩承台厚度4.5m,平面尺寸34.6×13.8m,0号承台顶面标高33.0m、5号承台顶面标高30.0m;1、2、3、4号墩承台厚度6.0m,平面尺寸42.523.3m,承台顶面标高27.0m。1、2号承台基础为深水基础。2、地质概况Q)桥渡地形正桥桥址处河道属济南段黄河窄河道区，宽约900m,河床平均高程高出两岸大堤背水面3.0mo(2)水文条件黄河河流平均流速2.07ms,设计施工洪水位+30.5m。黄河枯水期仅主河槽有水,水深约4-6m,水面标高+27m,水面宽约300mo黄河主河道内一般冲刷厚度约为7.7m11.3mo(3)工程地质桥位工程地质地层以第四系河流相粉质土为主，其间多夹粉、细、中沙及粉土、薄层粘土或透镜体。其中覆盖层40m以下姜石含量较高，姜石层分布较多。设计图纸反映桥址范围第一层土主要为软塑的粉质粘土、粘土及稍密的粉土组成，厚度9.6m22.5m;第二层为硬塑的粉质粘土、粘土及中密的粉土及中密的砂层组成,厚度2.7m11.8m;第三层为硬塑状的粉质粘土组成，厚度钻孔未揭露。黄河主河道内一般冲刷厚度约为7.7m11.3m,枯水期河床冲刷层范围沉积层主要以粉砂土为主。二、围堰选型1.方案确定主桥1、2#墩位于黄河主河道内，受水流冲刷影响大，且冬季河面存在冰凌危害，墩位处水深3-5米；3、4、5#墩处于黄河河滩内，地下水位浅土质为沉积的沙土层开挖后极易塌陷Q#墩位于北岸河堤外侧，临近居民区，基础施工时，土层开挖深度大，对过往车辆的安全维护要求高。方案初期，水中基础施工确定为钢套箱与钢板桩两种方案。结合场地、工期、经济优越性、地质情况已经以往黄河桥施工经验，经多方比选，并考虑钢板桩的可重复利用性，主桥基础确定采用钢板桩围堰施工方法。2、钢板桩围堰的特点钢板桩围堰较钢套箱围堰方案优越性有以下几个方面：(1)占用空间小，无须准备大的制作钢套箱场地；(2)对设备要求相对较底，无须配置大型托运和下沉钢套箱的设备；(3)可多次周转且打设速度较快，可加快施工进度；(4)钢板桩围堰基底清淤、拆除等较钢套箱围堰安全，拆除方便，对原河道恢复较容易；(5)钢板桩围堰在施工投入、工期、施工安全等方面均比钢套箱围堰优越。(6)承台施工选择在冬季枯水期，此时黄河水量小，对钢板桩冲刷影响不大。(7)由于钢板桩可重复利用，主桥水中与旱地承台围堰的钢板桩可循环使用，节约了成本。三、围堰设计1.围堰概况主桥承台采用钢板桩围堰施工，围堰防水性能好，整体刚度较强。围堰平面为矩形，其内口尺寸为46.5×28.3米，钢板桩单根长24米；采用德国拉森IV型钢板桩,套型锁口，四个转角位置采用焊接的T形钢板桩。采用2156a作围囹布置在围堰四周，纵横向以63Cm钢管作内支撑,上下设置三道。黄河大桥钢板桩围堰的特点1）、钢板桩打设长度长，入土深度大；2）、围堰平面尺寸巨大，46.5X28.3m;3）、内支撑复杂，由上至下共设置3道，每道纵横向交错布置；4）、围堰内清淤深度大，吸泥困难；5）、黄河水位变化频繁，主桥1#、2#围堰受水位涨落影响巨大；6）、主桥滩地围堰受过往施工车辆影响，便道侧围堰所受侧压力复杂；7）、承台分两次浇注，内支撑需分期拆除；2、围堰设计1）钢板桩长度的计算2）封底混凝土厚度的计算3）内支撑层数及间距的确定4）支撑钢管强度验算1）钢板桩入土深度的确定钢板桩的入土深度要满足基底抗翻起和抗管涌的要求。钢板桩深入稳定的硬塑粘土层，避免了钢板桩底部流沙、土层坍塌的危害。通过1#墩围堰的施工证明了围堰的稳定性。2）确定封底混凝土厚度根据钢板桩封底后最高水位时围堰所承受的托浮力进行估算，考虑最不利状态，即河床冲刷最深处。围堰与与外围土层摩擦力作为安全系数考虑：通过围堰所受托浮力与自身重力平衡计算得钢板桩入土深度。验算封底混凝土在水头压力作用下对桩产生的切向粘结力以及在水头压力作用下产生的弯曲应力，均满足强度及稳定性要求。3）围堰内支撑层数及间距的确定按等弯矩布置确定各层支撑的间距，由其允许抵抗弯距计算板桩顶部悬臂部分的最大极限允许跨距h:计算下部各层支撑的跨度（即支撑的间距）,把板桩视作一个承受三角形荷载的连续梁,各支承点近似假定其不移动,即把每跨都视作两端固定,可按一般力学计算求出各支点最大弯距都等于Mmax时各跨的跨度。钢板桩本身强度的计算，按四种工况计算。工况一：开挖到原地面下2.2米，未安装完内第一道支撑；工况二：安装完第一道内支撑，继续开挖到直至设计标高+26.35m;工况三：第二道内支撑安装完毕，继续开挖至设计标高23.15m时；工况四：安装第三道内支撑，继续开挖至设计标高20.8m时。内支撑均采用630l0mm钢管。按轴心受压构件计算，压杆两端按较接简化。四、围堰施工3、钢板桩围堰施工Q)钢板桩的整理钢板桩运到工地后,需进行整理。清除锁口内杂物对于检查出来的缺陷部位须校正后再用标准钢板桩进行检查直到合格。对于桩身残缺、不整齐等都要做全面的检查，并采取相应措施，以确保正常使用。施工前钢板桩应进行锁口润滑及并进行防渗处理。(3)钢板桩的插打插打工作从上游开始，在下游合拢，减小了黄河水流冲刷的影响。首先在原有钻孔钢护筒上焊接牛腿，借助牛腿制作导向架，这样既保证了钢板桩在水中定位准确，打设顺直，同时节省了制作导向架的成本，节约了工期。
