黃河特大橋承臺鋼板樁圍堰施工方案

12008年1月

京滬高速鐵路二標十工區(qū)濟南黃河特大橋主橋

深水基礎(chǔ)

—鋼板樁圍堰施工技術(shù)2008年1月2一、工程概況1、概況黃河特大橋主橋墩基礎(chǔ)墩號為0～5號，其中3號墩為固定墩。0、5號墩采用21根φ2.0m鉆孔灌注樁，0號墩樁長90m，5號墩樁長70m。1、2、3、4號墩采用28根φ2.5鉆孔灌注樁，1、4號墩樁長90m，2號墩樁長102m，3號墩樁長98m。0、5號墩承臺厚度4.5m，平面尺寸34.6×13.8m，0號承臺頂面標高33.0m、5號承臺頂面標高30.0m；1、2、3、4號墩承臺厚度6.0m，平面尺寸42.5×23.3m，承臺頂面標高27.0m。2008年1月32、地形、地貌與不良地質(zhì)

（1）橋渡地形

正橋橋址處河道屬濟南段黃河窄河道區(qū)，寬約900m，河床平均高程高出兩岸大堤背水面3.0m。

（2）水文條件

黃河河流平均流速2.07m/s，設(shè)計施工洪水位+30.5m。黃河枯水期僅主河槽有水，水深約4-6m，水面標高+27m，水面寬約300m。黃河主河道內(nèi)一般沖刷厚度約為7.7m～11.3m。

2008年1月4

（3）工程地質(zhì)

橋位工程地質(zhì)地層以第四系河流相粉質(zhì)土為主，其間多夾粉、細、中沙及粉土、薄層粘土或透鏡體。其中覆蓋層40m以下姜石含量較高，姜石層分布較多。設(shè)計圖紙反映橋址范圍第一層土主要為軟塑的粉質(zhì)粘土、粘土及稍密的粉土組成，厚度9.6m～22.5m；第二層為硬塑的粉質(zhì)粘土、粘土及中密的粉土及中密的砂層組成，厚度2.7m～11.8m；第三層為硬塑狀的粉質(zhì)粘土組成，厚度鉆孔未揭露。黃河主河道內(nèi)一般沖刷厚度約為7.7m～11.3m，枯水期河床沖刷層范圍沉積層主要以粉砂土為主。

2008年1月5二、鋼板樁方案的確定

1、根據(jù)1、2號墩位處地質(zhì)條件和承臺設(shè)計標高，采用鋼板樁圍堰較合適，圍堰防水性能好，整體剛度較強。2、鋼板樁圍堰由單層鋼板樁和兩層由型鋼組成的內(nèi)撐梁組成；圍堰平面為矩形，其內(nèi)口尺寸為50×36米，鋼板樁單根長22米，被打入后，其底端標高為+9米，頂面標高為+31m；采用德國拉森Ⅳ型鋼板樁，套型鎖口，鎖口內(nèi)涂上潤滑黃油，兩樁鎖口聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)角10°～15°，摩阻力小，防滲性較好，四個轉(zhuǎn)角位置采用焊接的T形鋼板樁；2008年1月63、鋼板樁的施打采用平臺吊機，配合震動打樁船進行打入，承臺施工完成后拔除；內(nèi)撐梁分別安放在設(shè)計標高位置處，焊接在鋼板樁的牛腿上，內(nèi)撐梁外緣兩端與鋼板樁相撐住，以加大圍堰抵抗土側(cè)壓力及水壓力的能力。2008年1月74、鋼板樁施工完成后，進行圍堰內(nèi)水下混凝土封底施工。封底混凝土強度滿足要求后，開始在圍堰內(nèi)邊抽水邊設(shè)置內(nèi)支撐。第一道內(nèi)支撐安裝前，將圍堰內(nèi)水抽至第一道內(nèi)支撐設(shè)計位置以下50cm，然后快速安裝好內(nèi)支撐；第一道內(nèi)支撐安裝完成后繼續(xù)抽水至第二道內(nèi)支撐設(shè)計位置以下50cm，快速安裝好內(nèi)支撐；繼續(xù)抽水至圍堰底，進行承臺施工。2008年1月85、承臺混凝土分兩次澆筑，每次為3m厚。當?shù)谝淮位炷翝仓瓿珊螅枰鸪讓觾?nèi)支撐。為此，在承臺第一次混凝土澆筑完成，強度滿足要求后拆除側(cè)模板，將圍堰底部以上3m范圍雜物清理徹底。然后在圍堰底部以上3m承臺和鋼板樁圍堰間全部回填沙土，采用注水措施保證所填沙土的密實。拆除下層內(nèi)支撐，將支撐力分配到所填沙土和上層內(nèi)支撐上。繼續(xù)施工完承臺后拆除鋼板樁圍堰內(nèi)支撐，拔除鋼板樁2008年1月9三、鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)計算2008年1月101、設(shè)計參數(shù)（1）主河道內(nèi)主要為軟塑的粉質(zhì)粘土、粘土，土體力學(xué)性能如下：土體容重：r=18.5KN/m3

土體內(nèi)摩擦角：φ=20°

土體總應(yīng)力粘結(jié)力Cu=12.16kPa

（2）鋼板樁力學(xué)性能：鋼板樁采用IV型拉森樁，重量75kg/m，每1米寬截面模量W=2037cm3,允許應(yīng)力為[σ]=210Mpa。（3）型鋼力學(xué)性能

[σ]=145Mpa，=85Mpa。2008年1月112、圍堰基底設(shè)計驗算⑴抗基底翻起計算基底土體穩(wěn)定，不會發(fā)生翻起。⑵基底土體管涌（穩(wěn)定性檢算）鋼板樁不發(fā)生管涌的最大入土深度：2008年1月12

單根鋼板樁長22米，圍堰鋼板樁實際入土深度為13米。考慮8m沖刷深度的影響，鋼板樁入土深度僅為5m。因此，在沒有沖刷的季節(jié)施工鋼板樁圍堰時，在內(nèi)支撐合理的情況下可以直接抽干圍堰內(nèi)的水而不發(fā)生基底翻起或土體管涌，基底穩(wěn)定。在有河床沖刷季節(jié)，考慮8m沖刷深度的影響，要對圍堰底進行水下混凝土封底施工。

2008年1月133、鋼板樁、圍堰圍囹、內(nèi)支撐計算⑴確定圍囹?qū)訑?shù)及間距根據(jù)施工的具體情況，承臺高度，水壓土壓，另外鋼板樁雖能滿足強度要求，但內(nèi)支撐布設(shè)也有一定要求，確定采用布置為h=3.5m、h1=3m、h2=3.5m，即鋼板樁圍堰頂面標高+31m，第一道內(nèi)支撐標高+27.5m，第二道內(nèi)支撐標高+24.5m，封底混凝土頂面標高+21m。2008年1月14⑵鋼板樁計算在鋼板樁圍堰頂面設(shè)置臨時內(nèi)支撐，鋼板樁圍堰抽水至圍堰頂面以下4m深位置，而第一道內(nèi)支撐尚未安裝為工況一；第一道內(nèi)支撐安裝后，鋼板樁圍堰抽水至圍堰頂面以下7m深位置，而第二道內(nèi)支撐尚未安裝為工況二；第一、二道內(nèi)支撐安裝完畢，鋼板樁圍堰抽水至圍堰頂面以下10m深位置，最終受力狀態(tài)為工況三。2008年1月152008年1月16

通過MidasCivil計算，三種工況下鋼板樁所受內(nèi)力如下：工況一：工況二：工況三：2008年1月17⑶圍囹內(nèi)力計算第一、二兩層圍囹采用雙I56a，Wx=4684cm3，其中支點的最大間距為3m，按照最不利的簡支計算：2008年1月18⑷圍囹內(nèi)支撐計算內(nèi)支撐順橋向采用φ630×8mm鋼管,橫橋向采用2I36a。按軸心受壓構(gòu)件計算，壓桿兩端按鉸接簡化。①鋼管內(nèi)支撐計算（水平面內(nèi)）鋼管樁軸向應(yīng)力②鋼管內(nèi)支撐計算（豎直面內(nèi)）鋼管樁軸向應(yīng)力2008年1月194、封底混凝土驗算根據(jù)鋼板樁封底后最高水位時圍堰所承受的托浮力進行估算，考慮最不利狀態(tài)，即河床沖刷最深處。計算得圍堰封底混凝土厚度，h=1.5m。20三08三年1三月2020三08三年1三月2120三08三年1三月22四、三鋼板三樁圍三堰施三工1、施三工準三備：①三將新三舊鋼三板樁三運到三工地三后，三詳細三檢查三、丈三量、三分類三、編三號；②鋼三板樁三的整三修。三對有三彎曲三、破三損、三鎖口三不合三的鋼三板板三樁均三進行三修整三，采三用的三方法三為：三冷彎三、熱三敲、三焊補三、割三除。③鋼三板樁三長度三不足三時，三可用三同類三型的三鋼板三樁接三長。三接長三采用三焊接三，先三對焊三，再三焊加三固板三。20三08三年1三月23鋼板三樁接三長現(xiàn)三場20三08三年1三月242、鋼三板樁三圍堰三的打三設(shè)①導(dǎo)三向安三裝準確三測量三后，三打設(shè)三兩根三鋼板三樁，三并焊三接鋼三牛腿,其上三放置三兩根三鋼板三樁并三與牛三腿焊三接牢三固，三形成三框架三作為三導(dǎo)向三（此三鋼板三樁在三圍堰三一邊三打設(shè)三完成三后拔三除，三之后三重新三安裝三導(dǎo)向三）20三08三年1三月25臨時三導(dǎo)向三鋼板三樁20三08三年1三月26臨時三導(dǎo)向三框架20三08三年1三月27臨時三導(dǎo)向三框架20三08三年1三月28②鋼板三樁插三打Ⅰ、打三樁設(shè)三備：a、10噸水三上浮三吊；b、60三T液壓三鉗式三振動三樁錘三；c、鋼三板樁三運輸三船。20三08三年1三月29采用三三條三普通三運輸三船拼三成的三移動三平臺三及40三T履帶三吊20三08三年1三月3060三T液壓三鉗口三式振三動樁三錘20三08三年1三月3160三T液壓三鉗口三式振三動樁三錘20三08三年1三月32Ⅱ、插三打方三法先逐三根插三打矩三形圍三堰的三三個三邊，三最后三一邊三先插三合攏三后再三打入三。實三踐證三明：三該方三法速三度快三，合三攏誤三差小三，易三合攏三。Ⅲ、插三打順三序先上三游，三后下三游合三攏。Ⅳ、垂三直度三的控三制在鋼三板樁三正面三、側(cè)三面各三站一三人采三用吊三線錐三的方三法檢三查垂三直度三，觀三察點三遠離三鋼板三樁插三打位三置50米~1三00米為三易。20三08三年1三月33振動三樁錘三的鉗三口正三在嵌三入用三鋼絲三繩吊三起鋼三板樁20三08三年1三月34振動三樁錘三鉗住三鋼板三樁20三08三年1三月35鋼板三樁插三打20三08三年1三月36鋼板三樁插三打20三08三年1三月3720三08三年1三月38鋼板三樁圍三堰打三設(shè)完三成20三08三年1三月393、鋼三板樁三圍堰三封底①清淤圍堰三合攏三后進三行基三底清三淤。三余姚三江河三床底三為淤三泥質(zhì)三粘土三。清三淤方三法為三：潛三水員三潛入三河床三底，三清水三泵抽三干凈三的河三水通三過加三壓，三潛水三員持三高壓三水槍三沖起三、攪三混基三底淤三泥，三同時三基坑三內(nèi)的三泥漿三泵抽三出渾三濁的三基坑三水，三達到三清除三基底三淤泥三的目三的三。20三08三年1三月40潛水三員準三備潛三水清三淤20三08三年1三月41②、拋片清淤三至設(shè)三計標三高后三，拋三填50三cm厚粒三徑不三大于20三cm的片三石，三之后三進行三水下三混凝三土封三底。20三08三年1三月42拋填三片石20三08三年1三月43③、砼三封底封底三采用C2三5砼，三厚度三為1.三5米。水下三封底三采用三一次三連續(xù)三澆注三完成三。封底三混凝三土采三用導(dǎo)三管法三，導(dǎo)三管設(shè)三計作三用半三徑為3.三0m。20三08三年1三月44砼封三底20三08三年1三月45砼封三底20三08三年1三月464、圍三堰內(nèi)三支撐三的安三設(shè)①在封三底混三凝土三達設(shè)三計強三度的50三%后即三可抽三水架三設(shè)圍三囹和三內(nèi)支三撐三。②三支撐三安放三原則三：先三支撐三后降三水，三分層三支撐三分層三降水三。③圍三堰第三一次三抽水三較為三關(guān)鍵三，根三據(jù)鋼三板樁三新舊三程度三需配三置足三量的三水泵三進行三強降三水三。④圍三堰四三角處三受力三較復(fù)三雜，三為保三證圍三堰安三全性三，四三角采三用型三鋼進三行加三強三。⑤施三工觀三測，三重點三是觀三測圍三堰圍三囹、三內(nèi)支三撐和三鋼板三樁的三變形三。如三發(fā)現(xiàn)三變形三過大三，立三即停三止抽三水，三并向三鋼板三樁圍三堰內(nèi)三注水三，以三減少三變形三。分三析原三因，三采取三加固三措施三后，三重新三抽水三、安三放支三撐。20三08三年1三月47參考三圖片三：安三放的三第一三道圍三囹20三08三年1三月48參考三圖片三：安放三的第三一道三圍囹三及內(nèi)三支撐20三08三年1三月49參考三圖片三：圍堰三堵漏三前抽三水時三的情三景20三08三年1三月50參考三圖片三：正在三用鋸三沫拌三合濕三的細三砂堵三漏20三08三年1三月51參考三圖片：堵漏三成功三，圍三囹及三內(nèi)支三撐安三裝完三成后20三08三年1三月5220三08三年1三月535、鋼三板樁三圍堰三可能三遇到三的問三題三及預(yù)三防措三施1、打三樁過三程中三有時三遇上三大的三塊石三或其三它不三明障三礙物三，導(dǎo)三致鋼三板樁三打入三深度三不夠三，則三采用三轉(zhuǎn)角三樁或三弧形三樁繞三過障三礙物三。2、鋼三板樁三在淤三泥質(zhì)三地段三擠進三過程三中受三到淤三泥中三塊石三或其三它不三明障三礙物三等側(cè)三向擠三壓作三用力三大小三不同三容易三發(fā)生三偏斜三，采三取以三下措三施進三行糾三偏：三在發(fā)三生偏三斜位三置將三鋼板三樁往三上拔l.三0m～2.三0m，再三往下三錘進三，如三此上三下往三復(fù)振三拔數(shù)三次，三可使三大的三塊石三等障三礙物三被振三碎或三使其三發(fā)生三位移三，讓三鋼板三樁的三位置三得到三糾正三，減三少鋼三板樁三的傾三斜度三。3、由三于淤三泥質(zhì)三基礎(chǔ)三較軟三，有三時施三工發(fā)三生將三鄰樁三帶入三現(xiàn)象三，采三用的三措施三是把三相鄰三的數(shù)三根樁三焊接三在一三起，三并且三在施三打當三樁的三連接三鎖口三上涂三以黃三油等三潤滑三濟減三少阻三力。20三08三年1三月546、承三臺施三工鋼板三樁圍三堰抽三水完三畢后三，測三量圍三堰底三面標三高，三用砂三漿找三平承三臺底三面至三承臺三底面三設(shè)計三標高三。在三樁基三檢測三完成三后，三對樁三位進三行復(fù)三測，三并報三請監(jiān)三理驗三收。三在驗三收合三格后三，進三行承三臺施三工。三根據(jù)三鋼板三樁圍三堰內(nèi)三支撐三的布三設(shè)要三求，三承臺三砼可三一次三澆注三完成三。承三臺模三板使三用大三塊鋼三模板三進行三施工三。20三08三年1三月55承臺三散熱三方案承臺三混凝三土一三次整三體澆三筑。三為避三免大三體積三砼溫三度應(yīng)三力過三大而三產(chǎn)生三裂紋三，采三取了三埋設(shè)三冷卻三水管三，利三用江三水循三環(huán)，三帶走三承臺三內(nèi)部三熱量三使三內(nèi)外三溫差三控制三在25三℃以內(nèi)三；冷卻三水管三埋設(shè)三如下三圖20三08三年1三月56冷卻三管示三意圖20三08三年1三月57冷卻三管設(shè)三計說三明1、冷三卻管三采用三外徑φ4三2m三m，壁三厚2.三5m三m的無三縫鋼三管，三冷卻三管連三接段三用φ5三4m三m，壁三厚3.三0m三m的無三縫鋼三管。2、如三設(shè)計三圖所三示，三承臺三每層三冷卻三管設(shè)三一個三進水三口，三一個三出水三口。3、用三水泵三抽水三，保三證冷三卻管三進水三口有三足夠三的壓三力，三進出三水管三的水三溫控三制在三相差5～10度之三間，三承臺三從澆三注起三至澆三注完三成砼三后，10天內(nèi)三不斷三注水三。4、設(shè)三計圖三中標三注的三冷卻三管長三度為三管道三中心三處距三離，三冷卻三管保三證不三串漿三，不三漏水三，安三裝完三畢，三必須三做密三水檢三查，三保證三注水三時管三道暢三通，三砼養(yǎng)三生完三成后三，冷三卻管三內(nèi)壓三入30號水三泥漿三。5、冷三卻管三用φ2三2鋼筋三架立三點焊三多點三固定三。6、冷三卻管三接頭三采用三滿焊三，且三保證三不漏三水，三不串三漿。20三08三年1三月587、鋼三板樁三圍堰三的拆三除鋼板三樁在三拆除三工作三中應(yīng)三注意三：1、鋼三板樁三圍堰三拆除三與圍三堰施三工順三序相三反進三行。三首先三采用三水泵三加水三至最三下一三道圍三堰標三高處三拆除三最下三一道三鋼圍三囹，三依次三循環(huán),直至三最頂三一層三圍囹三拆除三完畢三。2、鋼三板樁三拔除三先行三由下三游方三向開三始，三對稱三施工三至上三游方三向，三采用三振拔三錘配三浮吊三進行三施工三。3、拆三除過三程必三須時三