某海域特大橋鋼板樁圍堰施工技術(shù)

鋼板樁圍堰施工技術(shù)1、前言海水環(huán)境橋梁基礎(chǔ)施工圍堰一般有鋼板樁圍堰、鋼套箱圍堰、鋼吊箱圍堰三種形式，鋼板樁圍堰相對(duì)于其他兩種圍堰顯得更為方便快捷，而且材料回收率高，整體施工成本較低，施工進(jìn)度較快，特別是在免封底的情況下，鋼板樁圍堰較其他圍堰更有優(yōu)勢(shì)，但是鋼板樁圍堰必須具備可靠的止水措施，水深較大時(shí)不宜使用，針對(duì)本工程海域?qū)嶋H情況，部分墩臺(tái)采用鋼板樁圍堰輔助施工，大部分鋼板樁圍堰沒(méi)有進(jìn)行混凝土封底施工，并取得了良好施工的效果，為工程進(jìn)度爭(zhēng)取了時(shí)間，保證了全線按期貫通。2、工程概況*位居渤海灣北岸岸線轉(zhuǎn)折處，位于*省*市*縣*堡外側(cè)灘地上，陸地交通通暢。*特大橋位于*島后淺灘，處于*煤碼頭通路路基工程公路段以南，*綜合服務(wù)區(qū)圍海造地二期工程以北，已建成通車(chē)的通島路和規(guī)劃一港池之間，灘面高程約-1.0m0.7m，因周邊工程取砂，本工程范圍內(nèi)局部分布有取砂坑，最深處約-17.9m。勘察揭露表明，場(chǎng)地內(nèi)地層為第四系全新統(tǒng)濱海相沉基層，巖性為淤泥、細(xì)砂、粉土、粉質(zhì)粘土等。*特大橋全橋長(zhǎng)7477.46m，共242孔 ,位于水中部分約為1.44Km。自191#至216#共有26個(gè)墩臺(tái)在*水域施工，其中有14個(gè)墩臺(tái)采用鋼板樁圍堰施工。3、方案選擇（1）方案比選備選方案主要有三種：鋼套箱方案；鋼吊箱方案；鋼板樁圍堰方案。經(jīng)比較，鋼套箱和鋼吊箱鋼材投入多、回收率低，下沉?xí)r設(shè)備及人員投入多，工序復(fù)雜；鋼板樁圍堰方案能夠迅速展開(kāi)施工，速度快，周期短，且支護(hù)材料可回收利用，經(jīng)濟(jì)性較鋼套箱和鋼吊箱方案好，只是必須加強(qiáng)止水措施，所以淺水區(qū)均選用鋼板樁圍堰施工方案。（2）總體方案：大橋位于水域的墩臺(tái)總共有26個(gè)，對(duì)于水深小于10m的基礎(chǔ)采用鋼板樁圍堰進(jìn)行支護(hù)施工，共有14個(gè)鋼板樁圍堰，采用拉森IV型鋼板樁，長(zhǎng)18m和15m兩種，鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)尺寸有三種15.2m10.4m、20.8m12.8m、16m10.4m，鋼板樁圍堰內(nèi)側(cè)距承臺(tái)邊沿1.15m，.鋼板樁沿承臺(tái)四周緊密咬合，同時(shí)采取止水措施。圍堰內(nèi)側(cè)四周采用雙層I45b工字鋼分上、中、下三層（主墩圍堰采用四層）以圍囹形式支護(hù)，桁架間部分桿件采用I25a工字鋼。（主墩鋼板樁圍堰示意圖見(jiàn)圖1，具體參看鋼板樁圍堰現(xiàn)場(chǎng)施工照片）4、鋼板樁圍堰施工工藝4.1鋼板樁圍堰施工（1）施工準(zhǔn)備施工之前，全面測(cè)量各墩位具體水深，合理安排施程序，及時(shí)組織施工人員、設(shè)備和材料進(jìn)場(chǎng)。編制施工組織計(jì)劃及施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，有計(jì)劃有步驟的開(kāi)展鋼板樁圍堰施工作業(yè)。（2）測(cè)量放線、安裝導(dǎo)向框 在水位合適的情況下將第一層圍囹作為打樁的導(dǎo)向框，首先在施工現(xiàn)場(chǎng)定出鋼板樁圍堰第一層圍囹中心標(biāo)高，在樁基鋼護(hù)筒上作出標(biāo)記，在護(hù)筒上以20槽鋼為材料焊接牛腿，牛腿頂標(biāo)高與圍囹底標(biāo)高一致，同時(shí)精確測(cè)量定位各個(gè)圍囹的具體位置，在牛腿頂部作出標(biāo)記。 圖1鋼板樁圍堰現(xiàn)場(chǎng)施工照片在測(cè)量定位的同時(shí)，以2I45b工字鋼為材料預(yù)制圍囹，兩片工字鋼間以段焊形式焊接牢固，測(cè)量定位完成后，2I45b工字鋼按照腹板保持水平方向由吊車(chē)配合安裝定位。（3）插打鋼板樁、鋼板樁插打前必須對(duì)鋼板樁材料進(jìn)行檢查，嚴(yán)禁使用影響結(jié)構(gòu)安全的鋼板樁。在施打鋼板樁前，檢查樁身是否完整，兩端是否破裂或卷曲，鋼板樁是否變形或者彎曲。 檢查鎖口是否有破裂、扭曲、缺損、局部彎曲及電焊瘤渣。 檢查鋼板樁的型號(hào)、寬度是否一致。、鋼板樁的吊運(yùn)和插打。用運(yùn)輸船將鋼板樁運(yùn)至圍堰位置，然后由50噸履帶吊和90型振動(dòng)錘配合將鋼板樁沿導(dǎo)向框插打入預(yù)設(shè)位置。打樁時(shí)沿圍囹周邊從圍堰的一角開(kāi)始打起，先打入角樁。角樁的位置要準(zhǔn)確、垂直、傾斜度要小于1%。然后在角樁兩側(cè)插入鋼板樁，打樁過(guò)程中要隨時(shí)以導(dǎo)向梁為準(zhǔn)檢查所打鋼板樁的位置是否準(zhǔn)確，垂直度是否合格，及時(shí)糾偏。鋼板樁施打到河床以下穩(wěn)定高度，進(jìn)一步復(fù)核樁的垂直度、位置準(zhǔn)確后方可振動(dòng)打入。鋼板樁的合攏。合攏口相鄰的1015片鋼板樁采取先插至樁的穩(wěn)定高度，以利于鋼板樁的調(diào)整，并且合攏口兩側(cè)鋼板樁之間具有一定高差，便于插樁，待合攏后再將樁打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。（4）封底平臺(tái)搭設(shè) 鋼板樁圍堰合攏后，根據(jù)河床標(biāo)高和河床地質(zhì)情況計(jì)算確定是否需要混凝土封底，具體在本工程施工過(guò)程中，有2個(gè)鋼板樁圍堰采用了混凝土封底施工，其余12個(gè)圍堰全部采用免封底的形式施工。實(shí)踐證明當(dāng)河床泥土粘結(jié)力不小于18 kpa，并且鋼板樁圍堰深入河床深度不小于8m水深不大于9m時(shí)，可以不用混凝土封底，不過(guò)，免去混凝土施工的同時(shí)必須采取加強(qiáng)防護(hù)措施：a、圍堰圍囹必須焊接上下牛腿固定在鋼板樁上，嚴(yán)防事故。b、在圍堰壁上設(shè)置較大水閥門(mén)，在抽水過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控圍堰底層情況，如有管涌跡象及時(shí)向圍堰內(nèi)放水，平衡壓力，重新采用封底施工。對(duì)免封底鋼板樁圍堰坑底穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，以主墩201#鋼板樁圍堰為例計(jì)算如下：.抗管涌檢算根據(jù)不發(fā)生管涌條件：Kj其中jirw K抗管涌安全系數(shù)，取K1.5土的浮容重，10kN/mj最大滲流力(動(dòng)水壓力)i水頭梯度t排樁或地下連續(xù)墻的入土深度， 7.88mh地下水到坑底的距離為9.12mh1圍堰外側(cè)水面距河底距離8.39mh2圍堰外側(cè)河床距圍堰底垂直距離0.73m計(jì)算得：， 101.55.88.7 滿(mǎn)足要求.基坑底部隆起驗(yàn)算根據(jù)圍堰底部地質(zhì)資料，基坑底部粉砂力學(xué)性質(zhì)取20KN/m，c18kpa，土的浮容重10KN/m3，坑頂荷載q取水壓力，q8.3183.1kpa抗隆起安全系數(shù)K= 滿(mǎn)足要求。綜上所述，水深在9m以?xún)?nèi)的鋼板樁圍堰在此種地質(zhì)條件下可以不用封底。深水區(qū)仍采用混凝土封底施工。綜合從施工進(jìn)度、材料造價(jià)及施工方便方面來(lái)考慮，以現(xiàn)場(chǎng)已有的貝雷梁、I25a工字鋼為材料搭設(shè)封底平臺(tái)（示意圖見(jiàn)圖3），用三組貝雷梁搭設(shè)在護(hù)筒上，上面鋪設(shè)間距為75cm的I25a工字鋼，頂面預(yù)留出灌注點(diǎn)位置后，以厚度為10cm的木板鋪面。 圖3（5）混凝土封底封底施工前準(zhǔn)備兩個(gè)容積為6m3的大料斗和兩個(gè)容積至少為1 m3的小料斗，大料斗側(cè)面設(shè)爬梯，底部設(shè)支撐。采用由拌合站集中拌和的C20混凝土進(jìn)行水下封底，封底采用一次澆注完成的方式進(jìn)行，最終灌注厚度為2.0m，封底混凝土頂標(biāo)高允許誤差10cm、10cm。澆注點(diǎn)設(shè)置如“圖3”中數(shù)字位置所示，共設(shè)置10個(gè)澆注點(diǎn)。澆注過(guò)程中注意事項(xiàng)： 封底施工以前測(cè)量圍堰底部標(biāo)高，保證封底混凝土頂面標(biāo)高與承臺(tái)底標(biāo)高一致，如圍堰底標(biāo)高過(guò)高，必須提前進(jìn)行吸砂降低圍堰底標(biāo)高，保證封底混凝土厚度，如果圍堰底過(guò)低，可采用拋石、填沙提高圍堰底標(biāo)高，防止過(guò)度增加混凝土用量。 澆注前準(zhǔn)備兩個(gè)吊車(chē)，至少有一個(gè)起吊重量不小于50噸的吊車(chē)，檢查機(jī)械性能是否正常，吊車(chē)起吊過(guò)程要有專(zhuān)人指揮，保證安全作業(yè)。 混凝土坍落度為200220mm，并嚴(yán)禁使用離析的混凝土。 每個(gè)位置在首次灌注時(shí)大料斗內(nèi)的混凝土量必須保證不小于6 m3，導(dǎo)管距鋼板樁圍堰底距離為2030cm，每次灌注后必須測(cè)量、記錄灌注點(diǎn)周?chē)?m范圍內(nèi)混凝土上升高度，當(dāng)上升高度達(dá)到1.82.0m時(shí)可轉(zhuǎn)入下一灌注點(diǎn)施工，沿?cái)?shù)字標(biāo)注順序依次進(jìn)行，保證混凝土的連續(xù)性。 混凝土澆注時(shí)要及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管長(zhǎng)度或者直接提高大料斗整體高度，可在大料斗下面墊方木，保證導(dǎo)管插入混凝土的深度在3050cm范圍內(nèi)，同一個(gè)灌注點(diǎn)灌注時(shí)嚴(yán)禁將導(dǎo)管拔除混凝土面。 水下混凝土封底必須保證連續(xù)施工，中途停止灌注時(shí)間不能超過(guò)2個(gè)小時(shí)。混凝土灌注過(guò)程中及時(shí)測(cè)量記錄混凝土標(biāo)高，及時(shí)補(bǔ)灌過(guò)低部位或調(diào)整過(guò)高部位，特別是圍堰角落部位及時(shí)補(bǔ)點(diǎn)灌注施工。（6）內(nèi)支撐安裝在確保安全的前提下，基坑支撐的施工與基坑內(nèi)水位的下降按“先支撐后降水，分層支撐分層降水”的原則進(jìn)行，結(jié)合本工程的特點(diǎn)，共分三層和四層支撐。圍堰內(nèi)支撐的安裝順序如下（按四層介紹）：將下面三層圍囹全部放入圍堰內(nèi)并由鋼絲繩懸吊在圍堰壁上固定第一層圍囹進(jìn)行第一層支撐安裝抽水至第二層支撐處固定第二層圍囹進(jìn)行第二層支撐安裝抽水至第三層支撐處安裝第三層圍囹進(jìn)行第三層支撐安裝抽水第四層支撐處固定第四層圍囹進(jìn)行第四層支撐抽水至基坑底。內(nèi)支撐安裝質(zhì)量是確保圍堰安全的關(guān)鍵，在內(nèi)支撐安裝過(guò)程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)： 內(nèi)支撐及圍囹下料尺寸必須準(zhǔn)確，由于抽水過(guò)程中圍堰受到海水?dāng)D壓，圍堰有一定的變形，圍囹?qū)嶋H需要長(zhǎng)度下面幾層比第一層要短至少1015cm，下料時(shí)下層圍囹長(zhǎng)度可適當(dāng)調(diào)整。 內(nèi)支撐焊接質(zhì)量是關(guān)鍵，現(xiàn)場(chǎng)焊工必須持證上崗證，保證內(nèi)支撐焊接質(zhì)量。 內(nèi)支撐安裝前圍囹要提前放下去，并且由下而上的順序放置，懸吊至圍囹本身大致設(shè)計(jì)位置，并將鋼絲繩固定在圍堰鋼板樁上，防止上層內(nèi)支撐安裝完成后，由于空間較小下層圍囹無(wú)法放下去的事件發(fā)生。 導(dǎo)向框作為第一層圍囹時(shí)，固定圍囹后及時(shí)割除焊接在護(hù)筒上的牛腿。 內(nèi)支撐安裝過(guò)程中及時(shí)采用有效的措施對(duì)圍堰進(jìn)行堵漏防水，常用的堵漏方法有以下幾種：a、鋸末和細(xì)砂混合在圍堰外側(cè)漏水嚴(yán)重的位置撒入水中，并向鋼板樁鎖口內(nèi)填充。b、防水材料布包裹圍堰，此種方法必須在河底用沙袋將材料布底端壓入泥土中。c、棉紗填充鋼板樁鎖口縫隙，在圍堰內(nèi)部用鋼釬和鐵錘將棉紗條強(qiáng)行砸入漏水縫隙。 內(nèi)支撐安裝過(guò)程中是與鋼護(hù)筒割除、吸泥、破樁頭等施工交替、交叉進(jìn)行的，所以必須安排專(zhuān)人協(xié)調(diào)、管理，保證各項(xiàng)施工緊湊有序的進(jìn)行。4.2墩臺(tái)施工及圍堰拆除內(nèi)支撐安裝完成后，圍堰內(nèi)開(kāi)始破除樁頭，抽水吸泥，放線立模，開(kāi)始承臺(tái)、墩身施工，施工過(guò)程中必須經(jīng)常檢查圍堰漏水情況及時(shí)堵漏，保證墩臺(tái)順利施工。墩臺(tái)施工完成后，開(kāi)始圍堰拆除工作，拆除工序與安裝過(guò)程正好相反，圍堰拆除順序如下（按四層說(shuō)明）：割除第四層內(nèi)支撐及圍囹承臺(tái)內(nèi)支撐割除位置防腐注水至第三層支撐處割除第三層內(nèi)支撐及圍囹注水至第二層內(nèi)支撐處割除第二層內(nèi)支撐及圍囹注水至第一層支撐處割除第一層支撐及圍囹拔除鋼板樁。拔樁時(shí)，盡量使板樁下部與混凝土脫離，然后再進(jìn)行拔樁。先略錘擊振動(dòng)各拔高12m，使其松動(dòng)后，再挨次拔除，對(duì)樁尖打卷及鎖口變形的樁，可加大拔樁設(shè)備的能力，將相鄰的樁一齊拔出。5、質(zhì)量保證措施1、對(duì)進(jìn)場(chǎng)的鋼板樁進(jìn)行檢查，剔除鎖口損壞、扭曲、嚴(yán)重變形的鋼板樁。剔除鋼板樁表面因焊接鋼板、鋼筋留下的殘?jiān)觥?、為保證插樁順利合攏，要求樁身垂直，特別是第一組鋼板樁必須垂直，施工中每插入一段測(cè)量一次，發(fā)現(xiàn)傾斜，及時(shí)調(diào)整，使每組鋼板樁在順圍堰周邊方向及其垂直方向的傾斜度均不大于1%。3、在使用拼接接長(zhǎng)的鋼板樁時(shí)，鋼板樁的拼接接頭不能在圍堰的同一斷面上，而且相鄰樁的接頭上下錯(cuò)開(kāi)至少2m，所以，在組拼鋼板樁時(shí)要預(yù)先配樁，在運(yùn)輸、存放時(shí)，按插樁順利堆碼，插樁時(shí)按規(guī)定的順序吊插。4、在進(jìn)行鋼板樁的插打時(shí)，當(dāng)鋼板樁的垂直度較好，一次將樁打到要求深度，當(dāng)垂直度較差時(shí)，要分兩次進(jìn)行施打，即先將所有的樁打入約一半深度后，再第二次打到要求的深度。5、打樁時(shí)必須在樁頂安裝樁帽，以免樁頂破壞，切忌錘擊過(guò)猛，以免樁尖彎卷，造成拔樁困難。6、同一圍堰的鋼板樁只能用同樣的鎖口，按設(shè)計(jì)尺寸計(jì)算出使用鋼板樁的數(shù)量，以確保夠用。7、圍堰內(nèi)支撐安裝完成后安排專(zhuān)業(yè)工程師檢查各個(gè)部位焊接質(zhì)量，復(fù)核各內(nèi)支撐間距及標(biāo)高，檢查圍囹與鋼板樁接觸是否嚴(yán)密，如有空隙，用木楔頂緊。8、實(shí)時(shí)監(jiān)控記錄圍堰變形情況，如有較大變形及時(shí)反饋處理。6、安全保證措施1、對(duì)操作人員進(jìn)行安全思想教育，提高安全意識(shí)，并設(shè)專(zhuān)職安全人員全程監(jiān)控施工過(guò)程，保證施工安全。2、設(shè)專(zhuān)職人員負(fù)責(zé)日常機(jī)械檢查和養(yǎng)護(hù)工作，在施工過(guò)程中設(shè)專(zhuān)人指揮，避免人多時(shí)亂指揮，出現(xiàn)安全事故。3、拔樁時(shí)要先向下振動(dòng)12分鐘，再慢慢啟動(dòng)振動(dòng)錘向上拔樁。在有松動(dòng)后再邊震邊拔，防止蠻干。4、對(duì)所有滑輪和鋼絲繩每天進(jìn)行檢查，特別是要注意滑輪的軸和鋼絲繩磨損情況，危及安全的要及時(shí)維修