曹娥江大桥大型钢板桩围堰设计及施工技术

1、曹娥江大桥大型钢板桩围堰设计及施工技术 摘要：该工程为跨越曹娥江的特大桥，28#、29#主墩位于曹娥江河道内，主墩承台采取钢板桩围堰施工。钢板桩围堰长94m、宽28m，钢板桩桩长18m，桩底标高为-12.5m、桩顶标高为+5.5m。本文结合曹娥江大桥主墩钢板桩围堰施工，简述大型钢板桩围堰的设计及施工技术。 关键词：大型;钢板桩;围堰;设计;施工技术 abstract: the project for the bridge spanning the caoe river, 28#, 29# main pier is located in the caoe river, the main pier

2、 to take the construction of steel sheet pile cofferdam. steel sheet pile cofferdam is 94m long, 28m wide, 18m steel sheet pile length, pile bottom elevation is -12.5m, and the pile top elevation is +5.5m. in this paper, combined with the plate caoe river bridge main pier pile cofferdam construction

3、, design and construction technology of the large steel sheet pile cofferdam. key words: large; steel sheet pile cofferdam; design; construction technology; 中图分类号:tu74 献标识码：a 文章编号： 1 工程概况 曹娥江大桥位于绍兴市滨海新城，为跨越曹娥江的一座特大桥，大桥东连世纪大道、西接致远大道，桥梁跨越曹娥江部分水域宽约1.3km，主桥设计为125m+300m+125m的三跨预应力混凝土斜拉桥结构。 斜拉桥索塔基础采用整体式八边

4、形结构，平面尺寸为6423m、厚5m，塔座采用分离式菱形台体结构。 承台底面标高1.23m，顶标高6.23m，施工水域泥面最低处为-4.5m（即采用高桩承台结构）。 承台施工采用打设钢板桩围堰支护并回填砂性土垫层（河床与承台底面之间高差垫高），在钢板桩围堰浇筑混凝土垫层后支立定型钢模板、浇注承台混凝土。 2 钢板桩围堰设计 考虑兼顾主墩承台上下游防撞墩施工的需要，钢板桩围堰设计长94m、宽28m，采用日本进口的拉森-iv钢板桩，桩长18m，桩底标高-12.5m、桩顶标高+5.5m。 围堰围囹采用2hw40040013/21的型钢，内支撑采用800x10mm、600x8mm的钢管，围囹上支点间距

5、按照4.50m设置。围堰先后在+4.20m处及+2.50m处设置一道围囹及内支撑。 (a)第一道围楞1/4结构布置图 (b)第二道围楞 1/4 结构布置图 (c) 围堰 1/2 立面剖面图 图2主墩钢板桩围堰结构示意图 2.1 设计依据 地质条件：河床表面（1）-1层填土及（1）-2亚粘土极易冲刷，亚粘土层底标高约为-4.50-5.00m左右，钢板桩插打范围内均为（2）层亚砂土层。 水位：施工低水位+2.50m、施工高水位+5.50m 。 标高：河床标高+00.00m、考虑冲刷后-4.50m；承台顶标高+6.23m、承台底标高+1.23m，封底砼厚度0.8m。 荷载：水压力及土压力，风荷载、流

6、水荷载 2.2 设计验算 运用midas civil 2011建立整体结构有限元模型，对钢板桩围堰施工工况进行结构设计验算。 综合各种工况条件分析，取得钢板桩最不利受力工况为：钢板桩打设完成并合拢、安装+4.20m处内支撑后，围堰内砂土回填至泥面标高+0.20m、且围堰内水位在+0.20m时，钢板桩及内支撑受力情况（最不利时，围堰外河床取最低-4.50m，围堰外水位取最高+5.5m）。 在该工况下，板桩最大应力为179.7mpaf=215 mpa，水平支撑最大应力-128.7 mpaf=215 mpa、最大轴力-2632kn，围囹最大应力-207.3 mpaf=215 mpa、最大轴力-290

7、5kn，均满足要求。 3 钢板桩围堰施工工艺流程 主墩钢板桩围堰施工工艺流程：打设钢板桩围堰至合拢安装标高+4.20m处内支撑围堰内抽水至标高+0.20m围堰内回填砂土至+0.20m碎石垫层及混凝土垫层浇筑施工至+1.20m绑扎钢筋支立模板完成第一层承台混凝土浇注至+3.50m拆除承台模板，安装标高+2.5m处内支撑拆除+4.20m处围堰内支撑施工第二层承台混凝土至+6.23m。 4 钢板桩围堰施工 4.1 定位架系统安装 定位桩可利用施工钢平台四周的钢管桩及最外侧的钢护筒，在护筒和钢管桩之间采用2i25工字钢搭设定位导向梁的支撑梁，定位导向梁沿承台四周按钢板桩设计位置布设在支撑梁上，导向梁采

8、用2hn600型钢、单层双面形式，双面导向梁之间的间距不宜过大，一般略比钢板桩墙厚度大815mm。 4.2 插打钢板桩至合拢 4.2.1 钢板桩施打顺序 受水流影响，为减少水流阻力，拟采取从上游端向河岸和下游方向施打，在下游合拢。 4.2.2 钢板桩插打 将钢板桩用汽车通过栈桥运到施工墩位，用塔吊吊起钢板桩临时固定于钢栈桥或钢平台边，然后履带吊起吊振动锤夹钢板桩顶口，整体起吊振动锤和钢板桩，利用自重顺锁口下插，然后测量观测钢板桩垂直度和平面位置，满足要求后开启振动锤一边振动，一边插打下沉。 为确保施工安全、防止板桩插打过程中脱夹倾倒，插打过程中板桩顶设吊点、采用短钢丝扣挂设于履带吊小钩上，小钩

9、与震动锤同步下放。 整个钢板桩围堰施打过程中，开始时可插一根打一根，即将每一片钢板桩打到设计位置，每沉放完一根桩后与前一根桩焊牢；到剩下最后35片时，要先插后打，即先将最后35根钢板桩全部沉放、合拢后再统一施打；若合拢有误，用倒链或滑车组对拉，使之合拢；合拢后，再逐根打到设计深度。 4.2.3 钢板桩围堰合拢 在围堰即将合拢时，开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离，再根据钢板桩的宽度，计算出所需钢板桩的片数，并按此确定下一步钢板桩的插打工艺。 钢板桩围堰合拢时两侧锁扣不一定平行，根据现场实际情况采用相应的技术措施进行调整合拢。通过测量观测两端钢板桩顶端偏位情况，然后在钢板桩顶端使用千斤顶或滑车

10、组调整平行，也可以采取异型钢板桩合拢法。 4.3 钢板桩围堰加固 当围堰合拢后，抽水施工前还须安装支撑以加固围堰，以防水（土）压力过大影响围堰内的施工安全。 4.3.1 加固措施 钢板桩围堰支撑包括围囹及内支撑，围囹采用型钢加工，围囹固定于钢板桩内壁。 4.3.2 加固原则 在确保安全的前提下，围堰内支撑的设置还应考虑承台模板的支立。 4.3.3 围囹安装 围囹型钢安装，首先在安装位置下方焊接承受围囹自重的临时短型钢，然后起吊围囹型钢就位并与钢板桩焊接。为防止围堰的变形，要求将围囹型钢与钢板桩之间的间隙全部用型钢焊接支撑连接。 4.3.4 内支撑安装 按照设计图纸安装内撑，对围囹型钢和内支撑接

11、头位置用三角加劲板焊接，同时加强焊缝质量检查。 4.4 钢板桩围堰的防渗、堵漏措施 钢板桩围堰施工的关键是止水防渗，施工中预防渗措施如下： 施工过程中重点加强对锁口的检查。 施打前在钢板桩锁口内抹黄油。 施打时控制好垂直度，不得强行施打，以防损坏锁口。 围堰产生渗漏时，由潜水员下水在围堰外使用聚氯乙烯异型条对钢板桩锁口进行逐条封堵。 4.5 围堰内抽水、回填砂土及封底 在第一道支撑安装加固完成之后，围堰内抽水至标高+0.2m，并回填砂土至+0.2m标高，再回填0.2m厚碎石层找平，待回填砂土密实后进行封底混凝土施工。封底混凝土厚度为0.8m，浇筑前用0.2m厚碎石垫层对泥面进行找平。 5 结束语 在大型起重设备无法进入施工现场的前提下，利用整个钢