跨京杭運(yùn)河特大橋深基坑承臺(tái)圍堰施工技術(shù)

1、跨京杭運(yùn)河特大橋深基坑承臺(tái)圍堰施工技術(shù)杭州市港航管理局董志遠(yuǎn)關(guān)鍵詞：深水承臺(tái)雙壁鋼圍堰設(shè)訃施工一、工程概況杭州市余杭區(qū)320國(guó)道至104國(guó)道連接線工程跨京杭大運(yùn)河特大橋中心樁號(hào) 為K7+745.00,分左右兩半幅。上部結(jié)構(gòu)采用60+105+60預(yù)應(yīng)力絵變截面連續(xù)箱 梁，下部結(jié)構(gòu)主墩采用實(shí)體墩身，主墩承臺(tái)為大體積混凝土。每個(gè)承臺(tái)混凝土方 量504. Om3,外形為矩形，尺寸為12X12X3. 5m的方型承臺(tái)。樁基采用鉆孔灌注 樁，主墩樁基直徑1.8米，全部為摩擦樁。京杭運(yùn)河為四級(jí)航道，通航凈寬為60m,凈高7m,水面正寬170m,水中主 墩的承臺(tái)頂標(biāo)高為-3. 2m,底標(biāo)高為-6. 7m,所處運(yùn)

2、河水位標(biāo)高為1. 2m（正常通航 水位），河床標(biāo)高為為-2.0m左右，承臺(tái)為埋置式，因此承臺(tái)必須釆用圉堰施工。 山于運(yùn)河航運(yùn)十分繁忙，為了不影響航運(yùn)，本項(xiàng)U承臺(tái)圉堰釆用了對(duì)航運(yùn)影響較 小的雙壁鋼結(jié)構(gòu)圍堰技術(shù)。二、雙壁鋼結(jié)構(gòu)圍堰設(shè)計(jì)雙壁鋼結(jié)構(gòu)圍堰方案是山雙壁鋼套箱演變而來的，其外壁山拉森鋼板樁組 成，內(nèi)壁山四塊鋼結(jié)構(gòu)板密封組成。它通過外壁的鋼板樁圉堰讓承臺(tái)內(nèi)暫時(shí)處于 一個(gè)靜水丄作面，然后即可在不抽水的條件下通過吸泥機(jī)進(jìn)行外壁用堰內(nèi)淤泥的 清理工作。當(dāng)淤泥清理至設(shè)訃標(biāo)高后就可采用下鋼吊箱的方法下沉雙壁鋼結(jié)構(gòu)圍 堰的內(nèi)壁，可以避免邊挖邊沉鋼套箱時(shí)碰到孤石等突發(fā)情況，確保工期的順利實(shí) 施。待鋼結(jié)構(gòu)圉堰

3、內(nèi)壁下沉到位固定后，即對(duì)雙壁鋼結(jié)構(gòu)圉堰內(nèi)外璧之間挖空處 進(jìn)行回填，以減少圍堰的靜水浮力。（一）、圍堰設(shè)計(jì)參數(shù)確定根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工水位及歷年最高水位及所確定的施工季節(jié)，按+3.0考慮鋼用堰 的設(shè)計(jì)標(biāo)高。雙壁鋼結(jié)構(gòu)用堰內(nèi)壁尺寸按12.2X12.2X11.5m設(shè)計(jì)（圍堰內(nèi)壁同時(shí) 作為承臺(tái)模板用）;雙壁鋼結(jié)構(gòu)圍堰外壁按+2.0設(shè)計(jì)標(biāo)高,尺寸按15X15X15m 設(shè)計(jì)；承臺(tái)頂標(biāo)高：-3. 2m：承臺(tái)尺寸12X12X3.5m。（二）、設(shè)計(jì)概況主墩鋼圍堰是承臺(tái)施工的擋水結(jié)構(gòu)，也是作為水下封底混凝土和承臺(tái)鋼筋混 凝土施工的側(cè)模板。根據(jù)鋼圍堰下沉過程，確定設(shè)計(jì)受力狀態(tài)可按以下兒種工況 進(jìn)行受力分析：1、雙壁鋼結(jié)構(gòu)用

4、堰外壁形成后挖淤泥至設(shè)訃標(biāo)高時(shí)鋼板樁的穩(wěn)定性2、拼裝下沉階段；3、封底混凝土施工階段；4、鋼圍堰抽水階段；5、鋼圍堰內(nèi)澆承臺(tái)混凝土階段。（三）、設(shè)計(jì)條件（施工常水位為1.2m）：1、雙壁鋼圍堰外壁頂標(biāo)高：2.0m,底頂標(biāo)高：-13m2、雙壁鋼圍堰內(nèi)壁頂標(biāo)高:3.0m,鋼板樁底標(biāo)高：-8.5m3、承臺(tái)底標(biāo)咼：-6.7m4、承臺(tái)頂標(biāo)高:-3.2m5、混凝土的容重：24KN/m3（四）、鋼結(jié)構(gòu)雙壁圍堰內(nèi)壁設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)鋼結(jié)構(gòu)雙壁圍堰內(nèi)壁設(shè)計(jì)根據(jù)承臺(tái)施工時(shí)的水文特征、制作、運(yùn)輸、吊裝方 式，結(jié)合承臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸等因素綜合考慮。1、鋼圍堰封底栓卑1.3m。封底栓底標(biāo)高-8m,栓強(qiáng)度等級(jí)C30。2、承臺(tái)頂標(biāo)高-

5、3. 2m，底標(biāo)高-6.7m,強(qiáng)度等級(jí)C35。3、設(shè)計(jì)施工最高水位：鋼圉堰施工控制高水位3.7m。4、設(shè)計(jì)施工最低水位:0.5m （澆注時(shí)）5、栓浮容重：14KN/m3栓干容重：24KN/m36、鋼容重:78.5KN/m37、栓與鋼護(hù)筒間的握裹力：lOOKPa8、鋼圍堰在下沉的前提：外圍鋼板樁拖打完成，樁基施工完成，用堰內(nèi)淤 泥質(zhì)粘土清至鋼圍堰設(shè)訃底高程以下。三、雙壁鋼結(jié)構(gòu)圍堰施工方案（一）、雙壁鋼結(jié)構(gòu)用堰外壁施工1雙壁鋼結(jié)構(gòu)圍堰外壁釆用拉森III型鋼板樁圉堰。根據(jù)主橋墩處現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)情況，鋼板樁的長(zhǎng)度擬選定為15米，樁頂標(biāo)高為 + 2米，（施工常水位1.2m左右）樁底標(biāo)高為-13Xo2、鋼板

6、樁的施打（1）、施工準(zhǔn)備A、施工場(chǎng)地的布置施工場(chǎng)地布置見下圖。B、檢查振動(dòng)錘振動(dòng)錘是打拔鋼板樁的關(guān)鍵設(shè)備，在打拔前一定要派專人檢查，確保線路暢 通，夾板牙齒無太多磨損。C、鋼板樁的處理按設(shè)計(jì)好的尺寸計(jì)算鋼板樁的數(shù)量。檢查鋼板樁鎖口，剔除鎖口破裂，扭曲 變形的鋼板樁；在鋼板樁鎖口內(nèi)涂上黃油以減少插打時(shí)摩阻并減少鋼板樁圍堰的 滲漏。D、鋼板樁導(dǎo)向裝置的設(shè)置利用已成的鉆孔樁平臺(tái)外圍12根鋼管樁為導(dǎo)樁，在鋼管樁上口焊接一圈丄字 鋼作為鋼板樁施工的導(dǎo)向裝置，如下圖:（2）、鋼板樁的試打A、第一片鋼板樁的插打第一片鋼板樁是插打的關(guān)鍵，為了確保其插正及位置準(zhǔn)確，在導(dǎo)向架上設(shè)了 一個(gè)限位框架，大小比鋼板樁每邊

7、放大1厘米，插打時(shí)鋼板樁背靠緊導(dǎo)向架，一 邊插打，履帶吊一邊緩慢下鉤，并在互相垂直的兩個(gè)方向用經(jīng)緯儀觀察，發(fā)現(xiàn)偏 移，用履帶吊調(diào)整，直到鋼板樁底達(dá)到設(shè)訃標(biāo)高。B、插打過程的控制在插打過程中，山于鋼板樁鎖口和鎖口之間縫隙較大，而鋼板樁下端有土擠 壓，上端是自山的，總會(huì)使鋼板樁產(chǎn)生向遠(yuǎn)離第一根鋼板樁的方向傾斜，因此， 每打45根鋼板樁就要用垂球吊線，將鋼板樁的傾斜度控制在1%以內(nèi)，否則就 用倒鏈糾偏，一次性糾偏不能太多，只能采用多次糾偏的方法逐步減小偏移量。合攏應(yīng)選擇在角樁附近，要基本保證施打鋼板樁沿導(dǎo)向架的法線和切線方向 豎直，便于順利合攏。C、插打注意事項(xiàng)當(dāng)鋼板樁久打不下時(shí)，應(yīng)停下來分析原因，

8、看一看是否鎖口變形，樁身變形, 或鋼板樁底腳有鐵件、孤石等，不能一味蠻干，磨損了鋼板樁；若確有孤石，則 要探明孤石的大小，如孤石太大時(shí)，需采用沖擊鉆打碎或打入設(shè)計(jì)標(biāo)高以下，若 孤石較小時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整鋼板樁的位置避開孤石。（二）、鋼板樁圍堰內(nèi)吸泥清淤鋼板樁用堰內(nèi)淤泥采用高壓水槍射水配合泥漿泵進(jìn)行清除，以減小對(duì)基底的 擾動(dòng)。為了確保施工的安全性，配備大功率水泵對(duì)圉堰補(bǔ)水，確保用堰內(nèi)外水位 差在30cm以內(nèi)。清基過程中，派專人負(fù)責(zé)觀察圍堰的變化情況。主要注意以下變化：1、鋼板的變形和移位惜況。隨著開挖深度的增加，鋼板樁所受的主動(dòng)土壓力 較大。當(dāng)鋼板樁有異常悄況時(shí)，立即停止清基，查明原因，增加支撐，確

9、保鋼板 樁的穩(wěn)定。2、清基至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，整平基底，再次檢查基坑內(nèi)部尺寸是否滿足要求，為 下套箱做好準(zhǔn)備。3、施工過程中做好安全警備工作，嚴(yán)防施工及外來船支撞擊鋼板樁圍堰。（三）、雙壁鋼結(jié)構(gòu)用堰內(nèi)壁施工1雙壁鋼結(jié)構(gòu)圍堰內(nèi)壁模板雙壁鋼結(jié)構(gòu)圍堰內(nèi)壁模板面板為S=6mm,縱橫向肋帶采用118制作，橫向采 用6 =10mm鋼板，縱橫向間距為80cmo為了保證承臺(tái)平面位置，鋼圍堰模板設(shè) 計(jì)時(shí)邊長(zhǎng)比承臺(tái)大20cmo因此鋼圍堰為12.2X 12.2m的矩形結(jié)構(gòu)，高11.5m, 模板和模板之間的連接采用“ 16螺栓連接，螺栓連接處應(yīng)貼上lcm厚的膠皮止 水，對(duì)應(yīng)側(cè)模端頭處的螺栓孔位處，貼設(shè)lcm厚的鋼板加強(qiáng)后，

10、開孔制作螺栓 孔，螺栓連接處也應(yīng)貼上lcm厚的膠皮止水。為了調(diào)節(jié)水位變動(dòng)時(shí)浮托力的影 響，在側(cè)壁上設(shè)2個(gè)連通器，位置設(shè)在水面標(biāo)高以下2cm處，即-0.5m。2、內(nèi)側(cè)圍囹設(shè)支撐為加強(qiáng)用堰的整體剛度，在內(nèi)側(cè)設(shè)置四道口字型圍囹，并在圍囹上設(shè)置井字 型加強(qiáng)桿。圍囹分別設(shè)置在承臺(tái)頂標(biāo)高以上50cm處，即在28m處、圍堰頂， 即在+3.0m處、圍堰頂下250cm處，即在+0.5m處、封底栓頂0.5m,即-6.2m處。內(nèi)側(cè)圍囹采用雙拼150制作，施工時(shí)制作成口字形，尺寸與內(nèi)壁相同。待第 一節(jié)內(nèi)壁拼裝完成后，放出第一道與第二道內(nèi)支撐位置，在模板上用鋼板焊接臨 時(shí)支撐圍囹牛腿，安裝圍囹并與鋼模板進(jìn)行焊接。當(dāng)?shù)诙?/p>

11、節(jié)模板裝裝完成后，用 同樣的方法安裝笫三，四道圍囹。圍囹安裝完成后，即在圉囹處釆用兩根299X6mm的鋼管焊接支撐（鋼管破口，一半焊接在模板上，一半焊接在圍囹上，以利 于上下兩層支撐管錯(cuò)開）。（圍囹加強(qiáng)圖如下）3、施工準(zhǔn)備（1）派潛水工下水探明基底情況，測(cè)量水下地形并錄像。（2）、如基度不平整，需采用拋填沙袋對(duì)河床進(jìn)行找平。整平的施工方法：A、鉆孔時(shí)詳測(cè)地形。B、按排挖進(jìn)行開挖整平。C、鉆孔結(jié)束后即時(shí)的調(diào)整底標(biāo)高D、用堰刃腳部位標(biāo)高調(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)高上。4、鋼圍堰的拼裝準(zhǔn)備工作在鉆孔樁施工的同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)靠外側(cè)的樁基施工完 成部分后，即時(shí)的在靠外側(cè)鋼護(hù)筒上焊接125a的牛腿，I字鋼與鋼護(hù)筒連接的兩

12、側(cè)均需要焊接，焊縫寬度要求為lcm,長(zhǎng)度為整個(gè)I字鋼與鋼板連接的接觸面。 并在工字鋼兩側(cè)貼上15cmX15cm的加勁板。牛腿離水面約60cm，底標(biāo)高控制 為 2.1m。5、導(dǎo)向架的設(shè)置為了保證鋼圍堰下放平面位置和垂直度，在圍堰四角鋼護(hù)筒上設(shè)置上下兩層 的導(dǎo)向裝置以保證鋼圉堰下沉的平面位置，如下放過程中有偏差，可通過手拉攬 風(fēng)繩調(diào)整平面位置。6、鋼圍堰拼裝及下放支架的搭設(shè)鋼圍堰拼裝時(shí)采用在鋼平臺(tái)幕外側(cè)的鋼管樁接長(zhǎng)至2m其上設(shè)置156型鋼主 梁，作為鋼套箱拼裝臨時(shí)吊點(diǎn)主梁。拼裝時(shí)，用履帶吊按編號(hào)起吊鋼套箱模板至 護(hù)筒牛腿上，上口通過葫蘆臨時(shí)固定在156工字梁上。鋼圍堰下放釆用鋼護(hù)筒上 焊接的156

13、工字鋼作為支承梁配合12個(gè)10t葫蘆下放。7、鋼圍堰模板的運(yùn)輸模板通過汽車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)拼裝。為方便吊裝，每個(gè)模板上均設(shè)置吊耳。汽車運(yùn) 送到便橋上后通過50T履帶吊轉(zhuǎn)運(yùn)至施工處。8、鋼圍堰拼裝鋼圍堰在牛腿上進(jìn)行拼裝，模板在拼裝過程中應(yīng)設(shè)置拉索對(duì)模板進(jìn)行固定， 防止模板傾斜或倒塌。韌角模板處應(yīng)設(shè)置125對(duì)韌角處進(jìn)行墊設(shè)。模板之間的連 接采用18螺栓連接，并設(shè)置lcm的止水帶，模板拼裝時(shí)應(yīng)保證模板拼裝質(zhì)量, 防止接縫處漏水。模板拼裝采用尺寸為12.2X12.2m,其采用順橋向夾橫橋向模板，并采用 18 螺栓連接成為框架結(jié)構(gòu)，9、鋼圍堰的下放鋼圍堰下放分兩次下放，首節(jié)下放為5.7m鋼圍堰順橋向兩側(cè)頂部各焊

14、接兩 組吊耳。下放時(shí)采用12個(gè)10T的手拉葫蘆下放，下放應(yīng)統(tǒng)一指揮，保證下放的 深度一致，每個(gè)手拉葫蘆上配置測(cè)力器一個(gè)，保證圍堰同時(shí)下放。首節(jié)鋼圍堰下 放到位后，釆用履帶吊將第二節(jié)鋼圍堰模板吊裝組裝到位。然后同樣的方法把整 個(gè)鋼圍堰下放到位。表1鋼圉堰的安裝標(biāo)準(zhǔn)檢查項(xiàng)目允許偏差值(mm)圍堰頂標(biāo)高20圍堰內(nèi)部尺寸050軸線偏位15模板相臨兩板表面高差2模板表面平整度8預(yù)埋件中心線位置510、封底混凝土施工鋼圍堰封底混凝土施工前再用沙袋拋填50cm到圍堰內(nèi)找平。封底栓平臺(tái)采用在鋼圍堰頂部鋪設(shè)125型鋼的方式。鋪設(shè)間距為3540cm =鋼圍堰封底混凝土厚度1.0m,鋼圍堰封底栓方量約140m3o封

15、底絵采用C30 水下饌采用中心集料斗澆注封底栓，封底混凝土澆筑順序?yàn)椋簭囊欢讼蛄硪欢瞬捎?階梯推進(jìn)法進(jìn)行施工。封底栓施工中應(yīng)做好以下兒點(diǎn)工作：（1）、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇合理的澆筑工藝。（2）、優(yōu)選混凝土配合比設(shè)計(jì)，提高混凝土的性能。（3）、對(duì)封底設(shè)備進(jìn)行合理配置，加強(qiáng)設(shè)備的維修保養(yǎng)，提高設(shè)備的完好率, 以確保混凝土的澆筑強(qiáng)度和質(zhì)量。（4）、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的組織管理，使封底有序進(jìn)行。A、封底前的準(zhǔn)備工作封底混凝土澆注平臺(tái)直接利用原有鋼便橋。拆除原鋼平臺(tái)鋼管樁。B、導(dǎo)管布置封底混凝土導(dǎo)管采用內(nèi)徑273mm、壁厚8=8mm的無縫鋼管制作，管節(jié)長(zhǎng) 度為3m、2m及l(fā)m等3種，管節(jié)之間連接采用快速螺紋接頭

16、。導(dǎo)管長(zhǎng)6m,底 部距離鋼圍堰底板2040cm,采用臨時(shí)導(dǎo)管定型卡固定在操作平臺(tái)上。導(dǎo)管上 部系口棕繩，控制導(dǎo)管傾斜，并掛設(shè)手拉葫蘆控制導(dǎo)管高度。導(dǎo)管頂口與3m3小集料斗相接，用拔球法灌注水下封底栓。封底栓方量計(jì)算：栓流動(dòng)半徑按4m計(jì)算，水位取3m,導(dǎo)管距底板15cm懸空距離，初始埋深 按55cm考慮，則V=10m3選用0.8m3小料斗和10m3中心集料斗可以滿足首批封口要求。導(dǎo)管共布置4根導(dǎo)管，采用推進(jìn)式來達(dá)到封底效果。C、封底混凝土澆注工藝a測(cè)量準(zhǔn)備準(zhǔn)備3Kg的測(cè)量錘6個(gè)，15m長(zhǎng)的測(cè)繩8根，施工前用河水浸泡2天，并校 核其長(zhǎng)度，在鋼平臺(tái)上做標(biāo)高標(biāo)計(jì)澆筑時(shí)測(cè)量封底磴面標(biāo)高。平臺(tái)標(biāo)高測(cè)量，每

17、 個(gè)澆筑點(diǎn)及測(cè)點(diǎn)處平臺(tái)標(biāo)高應(yīng)提前測(cè)岀，做為測(cè)量混凝土面的依據(jù)，并用油漆標(biāo) 示在該點(diǎn)處。b混凝土澆注混凝土采用商品栓。水下封底混凝土采用10m3大集料斗集料，溜槽分配到 小料斗，大集料斗容量按導(dǎo)管封底要求控制，經(jīng)計(jì)算10m3的料斗可滿足每根導(dǎo) 管首封混凝土量的要求。封底前在澆筑小漏斗內(nèi)涂抹黃油、鋪塑料薄膜，用塞子堵住管口并用浮吊掛 住塞子，待封口大集料斗內(nèi)儲(chǔ)滿10m3后開啟閥門往小料斗內(nèi)放料，小料斗滿后 拔塞封底，通過溜槽連續(xù)供料，使封底應(yīng)不間斷進(jìn)行。封底混凝土施工時(shí)，作好測(cè)深工作并做好記錄，同時(shí)每根導(dǎo)管封口結(jié)束后應(yīng) 及時(shí)測(cè)量其埋深與流動(dòng)范圍，并作好詳細(xì)記錄?；炷翆?dǎo)管封底從下游側(cè)向上游側(cè)推進(jìn)，

18、當(dāng)某一處封底栓達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在 進(jìn)行其相鄰導(dǎo)管封底時(shí)，先測(cè)量待封導(dǎo)管底口處的混凝土頂標(biāo)高，根據(jù)測(cè)量結(jié)果 重新調(diào)整導(dǎo)管的懸空高度。導(dǎo)管封底完成后，及時(shí)補(bǔ)料，同一導(dǎo)管兩次灌入混凝土的時(shí)間間隔控制在30 分鐘以內(nèi)。封底混凝土厚度1.0m,為保證導(dǎo)管有一定埋深，混凝土灌注順利時(shí)，一般不 隨便提升導(dǎo)管，即使需要提管，每次提升的高度都嚴(yán)格控制導(dǎo)管的埋深不小于 50cm o灌注過程中根據(jù)灌注量，每隔一定時(shí)間測(cè)一次標(biāo)高，以指導(dǎo)布料，使混凝土 均勻上升?；炷翝仓R近結(jié)束時(shí)，全面測(cè)出混凝土面標(biāo)高，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，對(duì)混凝土 面標(biāo)高偏低的測(cè)點(diǎn)附近的導(dǎo)管增加灌注量，直至所測(cè)結(jié)果滿足要求。當(dāng)所有測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高滿足控制要求后，結(jié)束封底混凝土灌注。封底過程中鋼圍堰側(cè)模上的連通器應(yīng)打開，保證鋼圍堰內(nèi)外水位差基本一致, 保證封底栓不受水頭壓力作用而破壞。四、冷卻管、預(yù)埋件的安裝1、封底栓面找平后采用碗預(yù)制塊支承，綁扎底鋼筋網(wǎng)片，然后在底層鋼筋 網(wǎng)片上焊接（1）32架立筋，再綁扎上層鋼筋網(wǎng)片。冷卻水管一次性布置五層，每層間距0. 6米（冷卻管布置見下