1、吴淞江主桥钢板桩围堰施工方案吴淞江主桥钢板桩围堰施工方案一、工程概述 苏州绕城高速公路跨吴淞江特大桥的两个主跨及边跨在江面上，三个水中墩的桩顶标高（即承台底标高）为-6.0米，由于所处河床标高为-1.53.8M，承台为埋置式,承台施工必须采用围堰。吴淞江的主航道航运十分繁忙，为了施工不影响航运，承台围堰采用对航运影响较小的钢板桩围堰。二、钢板桩方案选择钢板桩的类型比较多，各种钢板桩的力学性能以及施工工艺要求都不一样，可选用的钢板桩有u形、h形、z形、直线形等四种形式，根据钢板桩的力学性能与以往的施工经验，同时u形钢板桩具备以下优点：1.强度高，重量轻，运输方便；2.可以打入较硬、较深的土层，这
2、是木桩、钢筋混凝土板桩所无法达到的；3.施工方便，速度快；4.打入时不易损坏，可以重复利用；5.钢板桩质量能得到保证；6.钢板桩结合紧密，不易漏水，可减少基坑开挖，机械化施工，经济方便。我们选择采用u形钢板桩。根据主桥墩处现场水深与水文地质情况，钢板桩的长度选定为15米，桩顶标高定为+2.50米（设计最高水位为+1.95米，目前水位为+1.20米，考虑到通航船只与施工设备的影响），桩底标高为-12.50米。三、钢板桩施工工艺1.钢板桩选用德国定型的u形钢板桩，在施工钻孔灌注桩之前施工钢板桩，钻孔灌注桩的工作平台由钢板桩形成，板桩由水路运输到吴淞江的施工现场。在13#、14#、15#墩全段面设置
3、钢板桩围堰，围堰边距承台边缘均为1M,钢围堰的平面断面尺寸为：29.2米12.4米。选用的拉森钢板桩宽40cm，厚14.5mm，单个钢围堰的钢板桩个数为208个加4个角桩，三个承台的钢板桩围堰整数为：钢板桩624根，角钢板桩12根。桩顶标高比最高洪水位标高高约0.5M。 2.钢板桩采用打桩船在水面上直接施工，先由测量人员按照设计承台边线宽出一米的位置放出钢板桩的施工位置（即钢板桩定位桩），然后根据现场的江水情况选择船的停泊位置，以及设置船的抛锚加固措施，打桩船的布置不得与吴淞江的航运发生冲突，并且在施工过程中与航道部门联系要设置必要的警示标志。3.钢板桩的施打：钢板桩的插打采用液压振动锤，振动
4、锤上有液压夹头，用夹头夹住钢板桩后，利用振动把钢板桩插打就位。插打钢板桩前，先插打导桩和导框，导桩采用钢板桩，导框用24槽钢，导桩露出水面1m，间距810m。在钢板桩的内外侧设置导框，内外导框用10槽钢固定，钢板桩距导框边缘5cm。钢板桩从上游开始逐块插打，到下游合拢。插打钢板桩时，要保证其垂直不变。插打钢板桩前，在两钢板桩之间的锁口要涂上黄油，一是利于堵水，二是防止两钢板桩间摩阻力过大，造成插打钢板桩时，把前一块钢板桩带下去，使其顶面标高下降。4.钢板桩围堰支撑：整个钢板桩共设三道内支撑，其支撑采用I56工字钢。两支撑间的间距在2-3.6m之间，具体的支撑标高为：第一道+2.50米，第二道-
5、0.50米，第三道-2.50米。为利于承台的施工，第三道支撑高出承台面50cm，为利于薄壁墩身的施工，支撑要避开墩身及模板的位置。在钢板桩上焊牛腿，以便在上面摆放支撑，为防止支撑受力时向上拱起，在支撑上面焊反牛腿，并且为了使支撑与钢板桩接触紧密，在支撑与钢板桩间要焊上短支撑或打木楔。逐步抽水至支撑下20CM处时，既开始焊牛腿、安放支撑等。5.围堰清基：钢板桩内土的清除工作用高压水枪射水进行清除，随着水位的下降，用泥土造浆，抽出泥浆达到挖基的目的。围堰内清基采用吸泥机吸泥。吸出的泥浆通过泥浆管排至船舶上的废浆池内。钻孔桩施工完以后，先拆除钻机及木板平台，再安放好全部围檩支撑后，用抽水机把围堰内的
6、水抽干，露出河床。然后在围堰中间设置两台泥浆泵用于吸泥清基。每台泥浆泵配备一台高压水枪，利用高压水枪产生的水压力将泥砂冲向泥浆泵，由泥浆泵吸出，排至船舶上的废浆池内。泥浆泵停放在第一道围檩支撑搭设的工作平台上。堰内的泥浆通过泥浆泵排至泥浆船上。在泥浆船上设置一台泥浆泵，其泥浆通过导管由泥浆泵打至废浆池内。清基过程中，派专人负责围堰的变化情况。主要注意以下变化：（1）、围堰的漏水情况。钢板桩漏水量较大时，派人及时下去用棉絮封堵；当开挖至坑底时，当围堰脚漏水时局部用砼进行封堵。（2）、钢板桩的变形和移位情况。随着开挖深度的增加，钢板桩所受的水压力和主动土压力较大，当钢板桩有异常情况时，立即停止清基
7、，并及时向围堰内注水，使内外水压力保持平衡。并且在两支撑之间或第三道支撑和坑底之间加密支撑，确保钢板桩的稳定。（3）、坑底的涌砂情况，当坑底地质与设计不符，为粉砂、细砂时，在基坑内抽水时，可能会引起涌砂的危险。当出现涌砂时，应立即停止清基抽水，并向堰内注水，使内外水压保持平衡，然后采用水中挖基，水下浇注封底砼。（4）、清基过程中，要备有足够大的潜水泵，以防钢板桩出现异常时，保证钢板桩的内外水压力平衡。6.清基至设计标高后，整平基底。并且在围堰的中间设置集水坑用潜水泵抽取围堰内的渗水，确保基坑底处于干处，然后进行封底砼浇筑。封底砼的标号同承台砼标号为C25。砼采用泵送，砼厚为50cm,由西向东分
8、两层浇筑每层厚度为25cm，上下层同时浇筑，确保上层与下层前后浇筑距离保持在1.5m以上，并且在下层砼初凝前浇筑完上层砼。当砼浇筑了一段距离后通过拆除泵管和移动软管，使砼逐步地向前浇筑。渗水较大时可用木盒扣住潜水泵,直接埋设在封底砼下的集水坑内,浇筑封底砼时继续抽水,直到埋置水泵砼终凝以后。7.承台施工完毕后,第三道支撑转换,先用10或圆木支撑在承台顶向下20CM处,放水至承台顶,然后拆除第三道支撑,准备薄壁墩身施工.8. 当薄壁墩身施工完毕，达到设计规定的强度以及悬浇部分的预埋设施按规定设置完毕后，即可拔除钢板桩，拔除钢板桩前，要先拆除第二、第一道支撑。先向堰内注水至每道支撑下10cm左右处
9、，再割除支撑并逐根吊出，然后继续注水直到钢围堰内外水压力平衡处，即可按顺序逐根拔除钢板桩，钢板桩的拔除采用DZ60液压振动锤。拔出钢板桩的顺序必须从下游向上游的方向进行。再将钢板桩转移到第二个承台的位置重复以上钢板桩围堰施工。9. 钢板桩施工注意事项：（1）、注意围堰的漏水情况。钢板桩漏水量较大时，派人及时下去用棉絮细砂或木屑封堵；如果是堰脚漏水时局部用砼进行封堵。（2）、围檩牛腿位置必须水平。（3）、抽水和清基过程中注意观察钢板桩的变形和移位情况，并做好记录。随着抽水深度的增加，钢板桩所受的水压力和主动土压力越大，如钢板桩有异常情况时，应立即停止抽水，处理加固后继续抽水。（4）、围檩与钢板桩
10、间的缝隙，要用硬木、型钢顶死，确保围檩受力均匀，受力点位置在围檩中央。（5）、围檩与围檩、围檩与直斜撑、牛腿等焊接的接缝饱满，严禁脱焊、漏焊。 （6）、每个围堰内设置6个爬梯,方便人上下走动.附：吴淞江特大桥主桥墩围堰施工计算一、土层地质情况根据设计图纸提供的参数，设计洪水位为+1.95m，13#墩河床高程为-1.4m，14#墩河床标高为-3.5m，15#墩河床标高为-0.78m，土层地质为亚粘土，土性质为：为16.4KN/m3 取2 C取10Kpa二、支撑布置围堰中共设三道支撑均采用I56b,第一点支撑标高为+2.5m，第二支撑标高为-0.5m，第三道支承标高为2.5m，以墩计算偏安全，支承
11、布置如图：三、支撑验算主动土压力系数：Ka=tg2(45-2/2)=0.933土压力Ea=1/2 KaH22=1/20.93316.45.722=250.32 KN/m水压力W水=1/2g H21=1/2102.732=37.26KN/m纯水W水=1/2g （H1+ H2）2=1/210（2.73+5.72）2=357.01KN/m因Ea +W水 250.32+37.26=287.58 KN/mW水357.01KN/m所以将钢板桩外压力简化为纯水压力进行验算是偏安全的。R2=g h21=1/2103.452=59.5 KN/mR3=1/2g h22-1/2g h21=1/2106.452-1/
12、2103.452=148.5 KN/m1、 第三道支撑进行验算为了简化计算，横梁的长边和短边按等跨连续梁计算查表，最大弯矩Mmax=-0.119ql2=-0.119148.54.22=-311.7KN.m.容许应力取=215Mpa,系数K=1.4得截面系数W=1.4Mmax/=1.4311.7103/215=2029.7cm3支承采用I56b工字钢，查表，截面系数Wx=2447 cm32029.7 cm3第一道支撑横梁是安全的。按两端固定形式对直斜撑进行验算，l0=0.5l直撑轴向力N=148.5 29.2/8=542.03KN= l0/rmin=0.51240/3.12=198.7(rmin
13、为最小回转半径)，超出长细比范围，在第三道支撑的每一根I56上加一根I25工字钢,减小长细比.= l0/rmin=0.51240/(3.12+2.36)=113.14据=113.14查表，轴心抗压纵向弯曲系数=0.453,提高系数K=1.4=K.N/(Am)=1.4542.03103/0.453(146.5810-4+48.5110-4)=85.87MPa=215 Mpa 满足要求。斜撑N=(148.512.4/4)1.414=650.93KN= l0/rmin=0.51.414410/3.12=92.9根据92.9查表,轴心抗压纵向系数=0.527,提高系数K=1.4= K.N/(Am)=1
14、.4650.93103/0.527146.5810-4=117.97106Pa=117.97MPa215 Mpa满足要求2、第二道支承进行验算为了简化计算，横梁的长边按三跨不等跨连续梁验算，短边按三跨等跨验算n=l2/l1=4.9/4.1=1.20根据n=1.20查表Mmax=0.0715q l1259.54.12=71.51KN.m得截面系数W=1.4 Mmax/=1.471.5103/215=465.6cm3支承均采用I56b工字钢，查表得，QA=0.3782ql1=0.378259.54.1=92.26KN当QA=92.26KN得RA=RD=92.26KN即：RB=RC=(59.513.
15、1-92.2627)/2=297.47KN直撑Nmax=92.26+297.47+59.51.5=478.98KN= l0/rmin=0.5420/3.12=67.31由=67.31查表得，轴心抗压纵向弯曲系数=0.729,提高系数取K=1.4=KN/Am=1.4478.98103/0.729146.5810-4=62.75106Pa=62.75MPa=215 MPa满足要求斜撑N=297.471.414=420.62= l0/rmin=0.54.11.414100/3.12=92.9根据=92.9查表得，轴心抗压纵向弯曲系数=0.565提高系数取K=1.4=KN/Am=1.4420.6210
16、3/0.565146.5810-4=71.1106Pa=71.1MPa=215 MPa满足要求因第一道支撑形式同第二道支撑，第一道支撑把钢板桩连成一个整体，为施工平台使用，杆件受力较小，不进行受力验算。四、钢板桩验算钢板桩采用拉森型，宽40cm,截面系数Wx=1363cm3.R2=59.50.4=23.8KNR3=148.50.4=59.4KNN=1/2qH=1/2*0.4*9.8*H*H=1/2*3.92*H*H即q=3.92*HMD=0MC=-3.922.45/22.452.45/3=-9.61KN.mMB=-3.924.45/24.454.45/3+23.82=-9.97 KN.mMBC
17、=-3.923.45/23.453.45/3+23.81=-3.03 KN.mMA=-3.928.45/28.458.45/3+23.86+59.44=-13.79 KN.mMAB中点=-3.926.45/26.456.45/3+23.84+59.42=38.69KN.m.由弯矩图得Mmax=38.69 KN.m,查表钢板桩=180MPaK=1.5W=kMmax/=1.538.69103/180=322.42cm3每米宽W=322.42/0.4=806.05 cm3钢板桩每米宽断面截面系数1363 cm3806.05 cm3根据计算设计的钢板桩抗弯能力满足要求.五、基坑底的安全验算在基坑内排水
18、时,如桩的入土深度不足,有可能引起管涌的危险,所以钢板桩入土深度除保证本身的稳定性外还要施工期间不出现管涌现象.按基坑挖至坑底-6.5m,钢板桩底标高为-12.5m,以浇筑砼前的最不利情况进行验算.根据公式Kj取安全系数:K=1.5土的浮容重：=16.4-10=6.4KN/m3最大渗流力：j=iWi=h/(h+2t)=(1.95+6.5)/(1.95+6.5+2t)=8.45/(8.45+2t)t为钢板桩底部到开挖面的距离。所以：j=iW=8.45/(8.45+2t) 10=84.5/(8.45+2t) Kj6.41.584.5/(8.45+2t) t5.7mt实施过程中取值为6m，大于5.7m。根据上面计算设计的钢板桩围堰基坑底满足安全方面要求.
