深水鋼圍堰施工技術(shù)20151218

目錄一、工程概況二、鋼圍堰方案確定三、鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算四、鋼板樁圍堰施工技術(shù)五、施工照片灌河特大橋一、工程概況

灌河特大橋全長(zhǎng)10.7km，主橋全長(zhǎng)470m，為（120+228+120）m三跨連續(xù)鋼桁柔性拱橋。橋址處河寬約500m，水面寬約350m，河深約11m，線路與水流方向夾角右前角為93°，水流方向受潮汐影響，漲潮時(shí)從左到右，退潮時(shí)從右到左，流速較快。潮汐為不規(guī)則半日潮，每日兩漲兩落，漲潮平均流量為6032m3/s，落潮為4360m3/s。灌河屬于Ⅲ級(jí)航道，目前通行3000噸級(jí)海輪。凈空要求為凈寬220m，凈高不小于21m。河床以下地質(zhì)分別為淤泥質(zhì)黏土、粉砂、黏土及粉土。一、工程概況

115#、116#主墩位于灌河中，承臺(tái)尺寸為30.5×18.95×5.0m，封底混凝土厚度為2.0m。開(kāi)挖深度高水位以下16.059m，混凝土方量2889.9m3，圓端形實(shí)體橋墩，墩高15m。二、

鋼圍堰方案確定

針對(duì)本橋特點(diǎn)主要前期主要對(duì)以下三種圍堰方案進(jìn)行對(duì)比分析，具體情況如下：方案方案說(shuō)明優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)備注一鋼板樁圍堰施工工序簡(jiǎn)單，施工速度快，造價(jià)低，圍堰材料可回收。防滲漏性較差,安裝的內(nèi)支撐對(duì)承臺(tái)及墩身施工造成不便。選定方案二雙壁鋼圍堰施工安全、可靠。施工周期長(zhǎng)、造價(jià)高，工藝復(fù)雜、施工難度大，需要較大的加工場(chǎng)地和大型吊裝設(shè)備。同時(shí)鐵路承臺(tái)設(shè)計(jì)要求在規(guī)劃河床清挖線以下，后期水下切割費(fèi)用較高。三鎖扣鋼管樁強(qiáng)度大，施工安全、可靠。為大直徑鋼管和鎖扣止水兩部分組成，存在用鋼量大(無(wú)成品材料，鎖扣部分需單獨(dú)加工)，且重復(fù)利用率較低，運(yùn)用不當(dāng)止水效果較差。二、

鋼圍堰方案確定二、

鋼圍堰方案確定三、

鋼板樁圍堰方案設(shè)計(jì)及計(jì)算（一）、鋼板樁型號(hào)選擇目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的鋼板樁主要有拉森Ⅳ型和拉森Ⅵ型兩種。拉森Ⅳ型鋼板樁單根長(zhǎng)度為12m，寬度為400mm，高度為170mm，板厚為15.5mm（如圖1），拉森Ⅵ型鋼板樁單根長(zhǎng)度為18m，寬度為600mm，高度為210mm，板厚為18mm（如圖2），拉森Ⅳ型每米慣性矩只有拉森Ⅵ型的68%，每米截面模量只有拉森Ⅵ型的84%。根據(jù)本工程基坑特點(diǎn)，擬選用拉森Ⅵ型鋼板樁。材料容許應(yīng)力：(1)拉森VI鋼板樁：[σ]＝295MPa；(2)Q235B鋼材：[σ]＝234Mpa，[τ]＝110Mpa。三、

鋼板樁圍堰方案設(shè)計(jì)及計(jì)算（二）、鋼板樁圍堰參數(shù)墩號(hào)鋼板樁頂高程鋼板樁類型鋼板樁長(zhǎng)度樁頂至封底砼底深度圍檁層數(shù)圍檁規(guī)格鋼管支撐規(guī)格鋼板樁內(nèi)尺寸115#4.3m拉森IV型27m16.559m4第一層2H488×300Φ630×1021.6×33.6m第二層2H588×300Φ800×10第三層3H700×300Φ800×10第四層3H700×300Φ800×10三、

鋼板樁圍堰方案設(shè)計(jì)及計(jì)算（三）、鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)115#、116#墩在樁基施工完成后進(jìn)行鋼板樁施工，設(shè)計(jì)承臺(tái)底標(biāo)高為-10.259m，棧橋平臺(tái)頂面標(biāo)高+5.9m，設(shè)計(jì)鋼板樁頂面標(biāo)高4.3m，待樁基施工完成后，拆除鋼平臺(tái)，再進(jìn)行鋼板樁施工。三、

鋼板樁圍堰方案設(shè)計(jì)及計(jì)算（四）、鋼板樁圍堰受力計(jì)算

1、以115#墩計(jì)算為例，鋼板樁圍堰施工步驟共分為17步方可施工完畢，按照施工工序以2種最不利工況進(jìn)行分析：工況I：前三道圍檁安裝完畢，圍堰內(nèi)抽水至-7.2m；工況II：第四道圍檁安裝完畢，圍堰開(kāi)挖至-12.259m；根據(jù)上述施工工況，計(jì)算各支撐和鋼板樁在不同工況可能出現(xiàn)的最大應(yīng)力及最大變形。工況1：鋼板樁最大變形10.884mm工況1：鋼板樁最大應(yīng)力90.9MPa三、

鋼板樁圍堰方案設(shè)計(jì)及計(jì)算（四）、鋼板樁圍堰受力計(jì)算工況1：內(nèi)支撐最大變形3.28mm工況1：內(nèi)支撐最大應(yīng)力49.9MPa三、

鋼板樁圍堰方案設(shè)計(jì)及計(jì)算（四）、鋼板樁圍堰受力計(jì)算工況2：鋼板樁最大變形9.364mm工況2：鋼板樁最大應(yīng)力95.6MPa三、

鋼板樁圍堰方案設(shè)計(jì)及計(jì)算（四）、鋼板樁圍堰受力計(jì)算工況2：內(nèi)支撐最大變形2.899mm工況2：內(nèi)支撐最大應(yīng)力46.3MPa三、

鋼板樁圍堰方案設(shè)計(jì)及計(jì)算2、圍堰整體抗浮驗(yàn)算三、

鋼板樁圍堰方案設(shè)計(jì)及計(jì)算3、基坑底土抗隆起驗(yàn)算工況II圍堰內(nèi)清淤至-12.259m，此時(shí)須驗(yàn)算基坑底的承載力，如承載力不足，將導(dǎo)致坑底土的隆起。本工程基底抗隆起計(jì)算參照Prandtl（普朗德?tīng)枺┖蚑erzaghi（太沙基）的地基承載力公式，并將樁墻底面的平面作為極限承載力的基準(zhǔn)面，承載力安全系數(shù)驗(yàn)算公式為：抗隆起計(jì)算圖示三、

鋼板樁圍堰方案設(shè)計(jì)及計(jì)算4、鋼板樁最小埋深計(jì)算四、鋼板樁圍堰施工技術(shù)

以115#墩拉森鋼板樁圍堰“逆作法”施工為例進(jìn)行闡述。通俗講，就是先安裝圍檁及內(nèi)支撐，后插打鋼板樁，完成鋼板樁圍堰施工，具體施工方法介紹如下：第一步：1：在周邊鋼護(hù)筒頂以下1.0m處測(cè)量定點(diǎn)；2:用電焊將“L”型臨時(shí)吊具和第三道鋼圍檁臨時(shí)牛腿焊接在護(hù)筒上。第二步：1：在臨時(shí)牛腿上拼裝第三道圍檁、內(nèi)支撐及立桿；2：割除臨時(shí)牛腿、并采用四臺(tái)吊車整體下放第三道圍檁、內(nèi)支撐及立桿至-3.759m。四、鋼板樁圍堰施工技術(shù)第三步：1：在護(hù)筒上焊接臨時(shí)牛腿；2：在臨時(shí)牛腿上拼裝第二道圍檁、內(nèi)支撐及立桿；3：割除臨時(shí)牛腿、并采用四臺(tái)吊車整體下放第二道圍檁、內(nèi)支撐及立桿至-0.70m。第四步：1：在護(hù)筒上焊接臨時(shí)牛腿；2、在臨時(shí)牛腿上拼裝第一道圍檁、內(nèi)支撐及立桿；3、割除臨時(shí)牛腿、并采用四臺(tái)吊車整體下放第一道圍檁、內(nèi)支撐及立桿至+2.80m。四、鋼板樁圍堰施工技術(shù)第五步：1：利用已下放的內(nèi)支撐做為導(dǎo)向架，采用75t履帶吊配合135KW振動(dòng)錘，在設(shè)計(jì)標(biāo)高+4.3m處沿放置好的軸線開(kāi)始插打27m鋼板樁，直至合攏；2：鋼板樁樁頂高出最高水位0.5m（最高水位為+3.8m）。第六步：1：在護(hù)筒上焊接臨時(shí)牛腿；2、在臨時(shí)牛腿上拼裝第一道圍檁、內(nèi)支撐及立桿；3、割除臨時(shí)牛腿、并采用四臺(tái)吊車整體下放第一道圍檁、內(nèi)支撐及立桿至+2.80m。四、

鋼板樁圍堰施工技術(shù)第七步：1：基坑抽水至第二道鋼圍檁下0.5m；2:安裝第二道鋼圍檁的永久牛腿、割除立桿。第八步：1：基坑抽水至第三道鋼圍檁下0.5m；2：安裝第三道鋼圍檁的永久牛腿、割除立桿；3：拆除護(hù)筒上臨時(shí)吊具。四、鋼板樁圍堰施工技術(shù)第九步：1：基坑抽水，并將局部河床淤泥清除至第四道鋼圍檁及內(nèi)支撐下0.5m；2：第一次割除護(hù)筒；3：安裝第四道鋼圍檁及內(nèi)支撐。第十步：1：基坑吸泥至封底混凝土底面標(biāo)高；2：水下封底混凝土施工。四、鋼板樁圍堰施工技術(shù)第十一步：1：切除剩余護(hù)筒至承臺(tái)底標(biāo)高；2：安裝、綁扎第一層承臺(tái)鋼筋、模板；3：澆筑第一層2m厚承臺(tái)混凝土。第十二步：1：回填細(xì)沙填充承臺(tái)與鋼板樁之間空隙；2：拆除第一層承臺(tái)模板、第四道內(nèi)支撐；3：安裝第二層承臺(tái)鋼筋、模板；4：澆筑第二層3m厚承臺(tái)混凝土。四、鋼板樁圍堰施工技術(shù)第十三步：1：回填細(xì)沙填充承臺(tái)與鋼板樁之間空隙至承臺(tái)頂面以下40cm；2：澆筑承臺(tái)與鋼板樁間頂部40cm厚砼圈梁；3：拆除第二層承臺(tái)模板、第三道內(nèi)支撐；安裝第一次墩身鋼筋、模板;4：澆筑第一次墩身混凝土。第十四步：1：拆除第二道內(nèi)支撐；2：澆筑第二次墩身混凝土。四、鋼板樁圍堰施工技術(shù)第十五步：1：拆除第一次墩身模板；2：基坑內(nèi)注水至-2.259m；3：拆除第一道內(nèi)支撐；4：澆筑第三次墩身混凝土。第十六步：1：拆除第二次墩身模板；2：基坑內(nèi)注水至+2.259m；3：澆筑第四次墩身混凝土。第十七步：1：拆除第三次墩身模板；2：拔除鋼板樁，拆除鋼板樁圍堰。四、鋼板樁圍堰施工技術(shù)

灌河特大橋主墩拉森鋼板樁圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)一降低水流沖擊：在上、下游設(shè)置擋水墻，有效降低鋼板樁插打及施工過(guò)程中受潮汐河流沖擊力。沖刷影響：按4個(gè)月施工期計(jì)算，共480次。四、鋼板樁圍堰施工技術(shù)

灌河特大橋主墩拉森鋼板樁圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)二引孔：采用水刀法引孔，在鋼板樁內(nèi)側(cè)設(shè)2根無(wú)縫鋼管，分別接入空壓機(jī)和高壓水泵，鋼板樁插打時(shí)同時(shí)啟動(dòng)空壓機(jī)和高壓水泵，水刀在鋼板樁振動(dòng)插打的過(guò)程中，為粘土層引入自由水，大大降低土層對(duì)鋼板樁的粘滯力，使得鋼板樁順利插打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。四、鋼板樁圍堰施工技術(shù)

灌河特大橋主墩拉森鋼板樁圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)三糾偏：當(dāng)軸向累積傾斜率超出允許的1%時(shí)，采用“大頭樁”即異性樁進(jìn)行糾偏。四、鋼板樁圍堰施工技術(shù)

灌河特大橋主墩拉森鋼板樁圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)四堵漏：鋼板樁在插打前在鎖扣內(nèi)事先涂抹遇水膨脹的緩凝型止水材料，水溶性聚氨酯堵漏劑遇水后會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)，分散乳化迅速堵塞裂縫。四、鋼板樁圍堰施工技術(shù)

灌河特大橋主墩拉森鋼板樁圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)五逆作：鋼板樁圍堰施工重點(diǎn)為控制樁身變形，減少圍堰漏水，以達(dá)到輔助深水基礎(chǔ)施工目的。而鋼板樁“逆作法”施工，先加工下放圍檁及內(nèi)支撐再插打鋼板樁，雖然工序復(fù)雜，但大大降低了鋼板樁插打過(guò)程中受水流沖擊造成樁身變形，有效解決了深水鋼板樁圍堰因施工變形而造成堵漏困難的難題。四、鋼板樁圍堰施工技術(shù)

灌河特大橋主墩拉森鋼板樁圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)六監(jiān)控：根據(jù)有限元軟件計(jì)算的受力情況在不利位置布置測(cè)點(diǎn)安裝應(yīng)變傳感器，采用JMZX-256型自動(dòng)化綜合測(cè)試系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)采用手機(jī)無(wú)線GPRS數(shù)據(jù)傳輸，每隔20分鐘讀取一次應(yīng)力值，自動(dòng)化測(cè)量，基本做到了應(yīng)力實(shí)時(shí)傳輸，有效降低了圍堰施工安全風(fēng)險(xiǎn)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容理論計(jì)算值（MPa）實(shí)測(cè)值（MPa）差值（MPa）鋼板樁95.675.620.0內(nèi)支撐49.967.817.9鋼板樁及內(nèi)支撐最大值分析對(duì)比表四、鋼板樁圍堰施工技術(shù)序號(hào)施工工序115#墩圍堰（天）有效工期（天）備注1潛水員下水探情況11

2在鋼護(hù)筒上焊接鋼圍檁臨時(shí)拼裝平臺(tái)和下放導(dǎo)向架32

3鋼圍檁及內(nèi)支撐桿件后場(chǎng)焊接16124天/層*4層=16天4鋼圍檁及內(nèi)支撐安裝、下放1244天/層*3層=12天5鋼板樁接長(zhǎng)制作151115根/天*12=180根，角樁4根/3天6鋼板樁插打197184根/10根/天=19天7基坑抽水，鋼圍檁永久牛腿焊接441天