超长钢板桩围堰施工方案和关键技术,水利施工论文

超长钢板桩围堰施工方案和关键技术,水利施工论文摘要：采用先安支撑后打桩的新工艺，可大幅度提高钢板桩围堰的基坑适用深度，但同时给该围堰的合拢、内支撑拆除等施工环节带来了新的技术难题。结合常益长铁路沅江特大桥522#墩施工实例，具体介绍了超长钢板桩围堰施工中冲突部位钢护筒的处理、内支撑整体拼装和下放，内支撑拆除所采用的先割离，后回水，再吊装等众多工艺。实践证明，所用技术工效高、成本低，经济和社会效益良好。本文关键词语:超长钢板桩，深水围堤逆作法，内支撑整体拼装整体下放，Abstract：Thenewtechnologyofinstallingsupportbeforepilingcangreatlyimprovetheapplicabledepthofthefoundationpitofthesteelsheetpilecofferdam,butitalsobringsnewtechnicalproblemstotheconstructionproceduressuchastheclosureofthecofferdamandtheremovaloftheinnersupport.Combinedwiththeconstructionexampleofthe522#pierofYuanjiangextralargebridgeinChangyi-Changsharailway,thispaperintroducedindetailthetreatmentofsteelcasingattheconflictposition,theoverallassemblyandloweringofinternalsupport,andthefirstcutting,thenreturning,andthenhoistingadoptedintheremovalofinternalsupportintheconstructionofsuperlongsteelsheetpilecofferdam.Practicehasprovedthatthetechnologyhashighworkefficiency,lowcostandgoodeconomicandsocialbenefits.Keyword：superlongsteelsheetpile;deepwatercofferdam;reversemethod;Internalsupport;overallassemblyandlowering;1、工程大概情况常益长铁路沅江特大桥桥梁全长1386.1m,主跨为224m矮塔加劲刚构斜拉桥。521#-522#墩为主桥边墩、辅墩，桥墩基础采用11根呈梅花型布置的?2.0m的钻孔桩。521#墩承台底标高为13.732m,522#墩承台底标高为13.207m,承台为矩形钢筋混凝土构造，尺寸为19.1m12.8m4.0m。施工水位+30.0m,最大流速1.2m/s,河床地质为砂卵石层，采用先平台后围堰的施工方式方法进行基础施工。521#-522#墩均采用钢板桩围堰进行承台施工，采用进口的27m长新日铁NSP-IVw600210型钢板桩，设置3道内支撑，内支撑采用型钢进行加工，3道内支撑通过联合系连成整体。围堰长21.6m、宽14.4m、高27.0m,钢板桩顶标高+30.5m,桩底标高+3.5m,封底混凝土厚3.6m。钢板桩构造见图1。围堰设计构造主要包括：内支撑、吊放系统及导向系统。2、方案比选各类钢围堰的适用条件如表1所示。由表1可知，从水深和覆盖层两个关键条件来讲，521#-522#墩围堰采用钢套箱最为适宜，但钢套箱围堰整体施工周期长、用钢量较大、费用高且回收率低。综合考虑工期压力和成本因素，决定采用钢板桩围堰，但522#墩设计水位至承台底距离为16.8m,超出了适用的深水范围，如按传统的先打桩，再逐层降水逐层安装内支撑工艺施工，各工况检算、钢板桩抗弯强度将严重超限；如采用先安支撑，后打桩的新工艺，各工况检算、围堰构造受力能知足要求。图1521#-522#墩钢板桩围堰构造(mm)3、施工方案3.1、总体方案[1,2]一是提早制作围堰内支撑，进行半成品施焊拼组；二是拆除钻孔平台，在钻孔桩钢护筒上焊接内支撑拼组牛腿；三是由于钻孔桩为梅花型布置，需要提早处理下放内支撑时有障碍的钢护筒及混凝土桩头；四是接长钢板桩到设计长度；五是预开挖河床到底层内支撑标高下面；六是内支撑下放到位后进行钢板桩插打至合拢，进行后续的基坑开挖、混凝土封底；七是封底混凝土到达强度后抽水进行承载围堰内支撑的牛腿的安装焊接、钢护筒割除，承台施工。表1各类钢围堰的适用条件3.2、技术重点和难点一是内支撑的整体拼装质量与下放经过中的位置偏差控制；二是与水平撑管位置冲突的钢护筒及内部混凝土桩头的去除；三是27m超长钢板桩接长的直线度及打设的垂直度控制；四是围堰使用完毕后内支撑的拆除。4、施工关键技术主要施工流程为：平整河床割除内支撑处钢护筒安装内支撑拼装平台牛腿制作并拼装3层内支撑及联合系安装改造提升的钢护筒安装吊挂下放装置提升并下放内支撑插打钢板桩围堰清淤至封底混凝土底标高浇筑封底混凝土抽水、承台施工拆除钢板桩围堰。4.1、河床预开挖及整平因墩位处河床地质属板结卵石与碎砂石混合型，且河床高于围堰第3层支撑的设计标高，经反复尝试探寻求索，采用了空压机的气举法+长臂挖机的组合方式进行河床开挖。长臂挖机主要用于松动局部板结层，空压机气举用于大规模开挖。预开挖为自然塌方放坡式开挖，开挖方量较大，且经过中会不断回淤，故开挖需要超过第3层内支撑最少0.5m,才能够知足内支撑顺利的吊放到位。4.2、冲突部位钢护筒的处理围堰四角的4根钢护筒与斜撑位置冲突，中心的钢护筒与平撑位置冲突，均需提早处理。通过振动锤吊挂钢管桩试打的方式探测到5根钢护筒内混凝土桩头均高于第3层内支撑标高。为了加快进度，将原设计的四角斜撑的?1000mm12mm的钢管更换为?630mm12mm钢管+C50混凝土填充的钢管桩混凝土构造，因管径变小，避开了四角的邻近钢护筒。针对中心的钢护筒，先用泥浆泵及高压水枪对钢护筒内钻孔桩残存余留淤泥进行清理，之后在钢护筒内低于水面6m的位置安装三角形支撑，采用人工去除高出的混凝土桩头部分，最后水下割除钢护筒。通过上述两种措施，确保了内支撑的下放能顺利到位。4.3、平台搭设及内支撑拼装在外围钻孔桩的钢护筒外侧焊接牛腿，因枯水期水位稳定，牛腿底部高出河水面30cm即可。内支撑由围檩和撑杆构成，在后场加工各类构件，对隐蔽性焊缝及关键部位焊缝进行跟踪查看，做好记录。因围堰3层内支撑为整体构造，制作时先将长、短边围檩焊接为整体，然后将3层的各类撑杆用竖向连接杆件焊接为整体，再将各层围檩与撑杆拼焊成整体。4.4、提升系统安装和内支撑吊放采用千斤顶和精轧螺纹钢做内支撑的提升下放系统，拼组完内支撑后在四角钢护筒上高出第2层内支撑1m以上部位安装提升垫梁、千斤顶等提升系统；在第2层内支撑的围檩底部四角各安装一根托梁，用于固定螺纹钢的底部(如此图2所示)。在内支撑上安装导向限位装置，吊放入水经过中，实时复测内支撑的平面位置，及时调整，确保偏差符合要求。图2提升系统构造4.5、钢板桩接长及插打制作钢板桩接长胎具，放样制作钢板桩对接模具，严格控制直线度，对变形钢板桩进行校正，对接头处进行打磨，确保钢板桩顺直度。在打设时，采取双向控制垂直度，同时严格控制每片桩的平面位置，确保顺利合拢。对于27m的超长钢板桩，初始下沉速度要缓慢，入土10m后方可加快下沉速度。针对河床局部有硬层易导致钢板桩打脱槽的情况，可在桩底的锁槽附近焊接1根长约20cm的?16mm圆钢作为限位防脱装置，可有效防止脱槽现象的发生。为了确保插打位置准确，第1片钢板桩定位准确是保证插打质量的关键。在内支撑上根据设计位置设置一个用型钢制作的钢板桩限位框架，框架内部大小比钢板桩每边放大1cm,吊装插入钢板桩，让钢板桩背靠内支撑竖直，调整好钢板桩的垂直度后用振动锤打入。把第1根钢板桩和内支撑焊接固定，然后以第1根钢板桩为基准，再分别向两边对称插打钢板桩直至合拢。4.6、清淤及封底钢板桩打设合拢后，二次基坑开挖吸泥至设计标高，用钢护筒水下清洗器、高压水枪对封底混凝土厚度以内的钢护筒外壁、钢板桩腹板及根部进行清洗，最后进行水下混凝土封底，砼强度达标后抽水、割除钢护筒、破除桩头，进行承台作业。4.7、内支撑拆除承台完成后进行内支撑体系转换，墩身施工完成后常规割除第3层内支撑。但第1、2层支撑因受力较大，无法采用传统的干割法进行割除，设计方案为围堰完全回灌水后用潜水员水下割除，但因成本较高、不易割透，且构件割断后在应力释放时会出现回弹现象给潜水员的人身安全带来很高的风险，经研究论证后，采用了先割离，后回水，再吊除的创新工艺。即在围堰内注水至内支撑下50cm,先将围檩用L形缝割断(如此图3所示),割断后长、短边围檩由原全焊固结变为相互嵌套支撑的铰接方式；然后将四角斜撑钢管在靠近长边围檩处割开一宽2cm的缝隙，缝隙割除经过中两端会再次挤压受力，在割断的四大块内支撑构件上设置吊装钢丝绳提早牵引至桩顶拴系好，同法处理第1层内支撑。围堰内注水与河面持平，先铲除部分钢板桩对内支撑进行应力释放，再依次吊除第1层、第2层内支撑预先割断的大块构件。图3