山东黄河特大桥深水基坑钢板桩围堰施工技术

xx黄河特大桥主桥

深水基础

—钢板桩围堰施工技术2008年1月1一、工程概况1、概况黄河特大桥主桥墩基础墩号为0～5号，其中3号墩为固定墩。0、5号墩采用21根φ2.0m钻孔灌注桩，0号墩桩长90m，5号墩桩长70m。1、2、3、4号墩采用28根φ2.5钻孔灌注桩，1、4号墩桩长90m，2号墩桩长102m，3号墩桩长98m。0、5号墩承台厚度4.5m，平面尺寸34.6×13.8m，0号承台顶面标高33.0m、5号承台顶面标高30.0m；1、2、3、4号墩承台厚度6.0m，平面尺寸42.5×23.3m，承台顶面标高27.0m。2008年1月22、地形、地貌与不良地质

（1）桥渡地形

正桥桥址处河道属xx段黄河窄河道区，宽约900m，河床平均高程高出两岸大堤背水面3.0m。

（2）水文条件

黄河河流平均流速2.07m/s，设计施工洪水位+30.5m。黄河枯水期仅主河槽有水，水深约4-6m，水面标高+27m，水面宽约300m。黄河主河道内一般冲刷厚度约为7.7m～11.3m。

2008年1月3（3）工程地质

桥位工程地质地层以第四系河流相粉质土为主，其间多夹粉、细、中沙及粉土、薄层粘土或透镜体。其中覆盖层40m以下姜石含量较高，姜石层分布较多。设计图纸反映桥址范围第一层土主要为软塑的粉质粘土、粘土及稍密的粉土组成，厚度9.6m～22.5m；第二层为硬塑的粉质粘土、粘土及中密的粉土及中密的砂层组成，厚度2.7m～11.8m；第三层为硬塑状的粉质粘土组成，厚度钻孔未揭露。黄河主河道内一般冲刷厚度约为7.7m～11.3m，枯水期河床冲刷层范围沉积层主要以粉砂土为主。

2008年1月4二、钢板桩方案的确定

1、根据1、2号墩位处地质条件和承台设计标高，采用钢板桩围堰较合适，围堰防水性能好，整体刚度较强。2、钢板桩围堰由单层钢板桩和两层由型钢组成的内撑梁组成；围堰平面为矩形，其内口尺寸为50×36米，钢板桩单根长22米，被打入后，其底端标高为+9米，顶面标高为+31m；采用德国拉森Ⅳ型钢板桩，套型锁口，锁口内涂上润滑黄油，两桩锁口联结转角10°～15°，摩阻力小，防渗性较好，四个转角位置采用焊接的T形钢板桩；2008年1月53、钢板桩的施打采用平台吊机，配合震动打桩船进行打入，承台施工完成后拔除；内撑梁分别安放在设计标高位置处，焊接在钢板桩的牛腿上，内撑梁外缘两端与钢板桩相撑住，以加大围堰抵抗土侧压力及水压力的能力。2008年1月64、钢板桩施工完成后，进行围堰内水下混凝土封底施工。封底混凝土强度满足要求后，开始在围堰内边抽水边设置内支撑。第一道内支撑安装前，将围堰内水抽至第一道内支撑设计位置以下50cm，然后快速安装好内支撑；第一道内支撑安装完成后继续抽水至第二道内支撑设计位置以下50cm，快速安装好内支撑；继续抽水至围堰底，进行承台施工。2008年1月75、承台混凝土分两次浇筑，每次为3m厚。当第一次混凝土浇筑完成后，需要拆除底层内支撑。为此，在承台第一次混凝土浇筑完成，强度满足要求后拆除侧模板，将围堰底部以上3m范围杂物清理彻底。然后在围堰底部以上3m承台和钢板桩围堰间全部回填沙土，采用注水措施保证所填沙土的密实。拆除下层内支撑，将支撑力分配到所填沙土和上层内支撑上。继续施工完承台后拆除钢板桩围堰内支撑，拔除钢板桩2008年1月8三、钢板桩围堰结构计算2008年1月91、设计参数（1）主河道内主要为软塑的粉质粘土、粘土，土体力学性能如下：土体容重：r=18.5KN/m3土体内摩擦角：φ=20°土体总应力粘结力Cu=12.16kPa（2）钢板桩力学性能：钢板桩采用IV型拉森桩，重量75kg/m，每1米宽截面模量W=2037cm3,允许应力为[σ]=210Mpa。（3）型钢力学性能[σ]=145Mpa，=85Mpa。2008年1月102、围堰基底设计验算⑴抗基底翻起计算基底土体稳定，不会发生翻起。⑵基底土体管涌（稳定性检算）钢板桩不发生管涌的最大入土深度：2008年1月11单根钢板桩长22米，围堰钢板桩实际入土深度为13米。考虑8m冲刷深度的影响，钢板桩入土深度仅为5m。因此，在没有冲刷的季节施工钢板桩围堰时，在内支撑合理的情况下可以直接抽干围堰内的水而不发生基底翻起或土体管涌，基底稳定。在有河床冲刷季节，考虑8m冲刷深度的影响，要对围堰底进行水下混凝土封底施工。

2008年1月123、钢板桩、围堰围囹、内支撑计算⑴确定围囹层数及间距根据施工的具体情况，承台高度，水压土压，另外钢板桩虽能满足强度要求，但内支撑布设也有一定要求，确定采用布置为h=3.5m、h1=3m、h2=3.5m，即钢板桩围堰顶面标高+31m，第一道内支撑标高+27.5m，第二道内支撑标高+24.5m，封底混凝土顶面标高+21m。2008年1月13⑵钢板桩计算在钢板桩围堰顶面设置临时内支撑，钢板桩围堰抽水至围堰顶面以下4m深位置，而第一道内支撑尚未安装为工况一；第一道内支撑安装后，钢板桩围堰抽水至围堰顶面以下7m深位置，而第二道内支撑尚未安装为工况二；第一、二道内支撑安装完毕，钢板桩围堰抽水至围堰顶面以下10m深位置，最终受力状态为工况三。2008年1月142008年1月15通过MidasCivil计算，三种工况下钢板桩所受内力如下：工况一：工况二：工况三：2008年1月16⑶围囹内力计算第一、二两层围囹采用双I56a，Wx=4684cm3，其中支点的最大间距为3m，按照最不利的简支计算：2008年1月17⑷围囹内支撑计算内支撑顺桥向采用φ630×8mm钢管,横桥向采用2I36a。按轴心受压构件计算，压杆两端按铰接简化。①钢管内支撑计算（水平面内）钢管桩轴向应力②钢管内支撑计算（竖直面内）钢管桩轴向应力2008年1月184、封底混凝土验算根据钢板桩封底后最高水位时围堰所承受的托浮力进行估算，考虑最不利状态，即河床冲刷最深处。计算得围堰封底混凝土厚度，h=1.5m。2008年1月192008年1月20200饭8年1走月21四、钢板霉桩围堰施嚷工1、施工艘准备：①将新那旧钢板桩胶运到工地寺后，详细页检查、丈赢量、分类病、编号；②钢板付桩的整勇修。对附有弯曲沾、破损胖、锁口帐不合的咱钢板板誉桩均进亭行修整块，采用赏的方法呆为：冷侨弯、热劲敲、焊汇补、割充除。③钢板鲁桩长度帽不足时和，可用牵同类型慢的钢板丢桩接长蝴。接长须采用焊增接，先芽对焊，余再焊加等固板。2008年年1月22钢板桩凡接长现醒场200擦8年1妹月232、次钢板桩里围堰的乡丰打设①导向安恢装准确测量辫后，打设恩两根钢板仍桩，并焊扶接钢牛腿驻,其上放螺置两根钢勾板桩并与全牛腿焊接困牢固，形想成框架作魄为导向（菊此钢板桩愿在围堰一纷边打设完污成后拔除评，之后重娇新安装导轿向）200阻8年1挪月24临时导向裤钢板桩200片8年1赌月25临时导宁向框架2008易年1月26临时导召向框架2008享年1月27②钢板桩冒插打Ⅰ、打桩坚设备：a、10驳吨水上浮谜吊；b、6随0T液斧压钳式亏振动桩曲锤；c、钢板粮桩运输船款。200梳8年1戒月28采用三条恨普通运输薪船拼成的铁移动平台架及40T返履带吊2008筑年1月2960T液纤压钳口式雪振动桩锤2008娇年1月3060T液殊压钳口式辞振动桩锤200油8年1猴月31Ⅱ、插乎打方法先逐根插屡打矩形围位堰的三个陈边，最后尽一边先插丈合拢后再基打入。实乔践证明：大该方法速莫度快，合胆拢误差小党，易合拢省。Ⅲ、插鸽打顺序先上游，复后下游合各拢。Ⅳ、垂筝直度的酸控制在钢板桩雁正面、侧贤面各站一垃人采用吊杀线锥的方揪法检查垂络直度，观舒察点远离酬钢板桩插镰打位置5市0米~1怕00米为例易。200捞8年1跪月32振动桩步锤的钳硬口正在净嵌入用稠钢丝绳士吊起钢器板桩2008彩年1月33振动桩锤春钳住钢板干桩2008喇年1月34钢板桩巾插打200兆8年1讯月35钢板桩插牛打2008伏年1月36200卵8年1砖月37钢板桩围鹊堰打设完照成2008检年1月383、钢板担桩围堰封哭底①清淤围堰合拢巡寿后进行基匠底清淤。众余姚江河筒床底为淤尚泥质粘土乎。清淤方原法为：潜妈水员潜入办河床底，闪清水泵抽巨干净的河恶水通过加衔压，潜水找员持高压悲水枪冲起雁、搅混基讨底淤泥，棒同时基坑护内的泥浆旁泵抽出浑斑浊的基坑众水，达到耍清除基底永淤泥的目宁的。2008聋年1月39潜水员准束备潜水清口淤200求8年1大月40②、抛片清淤至粥设计标灶高后，逝抛填5楼0cm底厚粒径暂不大于暮20c通m的片切石，之价后进行直水下混史凝土封京底。200裂8年1香月41抛填片天石200杜8年1肠月42③、砼这封底封底采汪用C2果5砼，拔厚度为戏1.5绘米。水下封底士采用一次鄙连续浇注布完成。封底混凝补土采用导喷管法，导替管设计作喘用半径为症3.0m倒。200纯8年1饼月43砼封底2008给年1月44砼封底200饭8年1恨月454、围处堰内支糠撑的安疑设①在封底邻混凝土达确设计强度恩的50%秃后即可抽陷水架设围辅囹和内支绑撑。②支撑麦安放原则践：先支撑为后降水，焦分层支撑舰分层降水帅。③围堰纳第一次杯抽水较握为关键耽，根据家钢板桩速新旧程响度需配摄置足量奇的水泵迹进行强国降水倍。④围堰四妥角处受力煎较复杂，耐为保证围应堰安全性旱，四角采躺用型钢进看行加强卡。⑤施工川观测，汤重点是庆观测围附堰围囹励、内支镇撑和钢笑板桩的茧变形。吩如发现狗变形过侮大，立覆即停止枣抽水，站并向钢额板桩围昂堰内注天水，以糟减少变解形。分啊析原因羊，采取平加固措懒施后，鸣重新抽道水、安亲放支撑剧。200忆8年1陆月46参考图片煤：安放的浅第一道围糠囹2008棕年1月47参考图鱼片：安放的第晴一道围囹悟及内支撑200助8年1竟月48参考图片亿：围堰堵漏嗽前抽水时渐的情景200与8年1侍月49参考图宪片：正在用锯徒沫拌合湿舰的细砂堵胡漏200分8年1刘月50参考图片：堵漏成捧功，围讲囹及内铁支撑安肤装完成紧后2008陈年1月51200义8年1亦月525、钢板踩桩围堰可压能遇到的滩问题

及颗预防措施1、打桩险过程中有衡时遇上大晴的块石或疼其它不明咳障碍物，拆导致钢板林桩打入深编度不够，比则采用转嘉角桩或弧金形桩绕过棵障碍物。2、钢板渐桩在淤泥法质地段挤丢进过程中记受到淤泥判中块石或竟其它不明平障碍物等蒙侧向挤压泊作用力大迈小不同容穴易发生偏包斜，采取顺以下措施里进行纠偏福：在发生士偏斜位置就将钢板桩毯往上拔l阅.0m～判2.0m盐，再往下漠锤进，如挺此上下往鼻复振拔数珍次，可使幻玉大的块石刚等障碍物重被振碎或袖使其发生剪位移，让宽钢板桩的陪位置得到忽纠正，减晃少钢板桩东的倾斜度策。3、由劝于淤泥捆质基础亏较软，砖有时施务工发生号将邻桩授带入现蹈象，采苏用的措魂施是把号相邻的鼠数根桩磁焊接在社一起，释并且在潮施打当昨桩的连选接锁口蚀上涂以费黄油等闯润滑济需减少阻善力。2008至年1月536、承条台施工钢板桩身围堰抽华水完毕密后，测旬量围堰册底面标向高，用过砂浆找掌平承台路底面至揪承台底蹈面设计打标高。梅在桩基坚检测完宵成后，广对桩位碌进行复妖测，并鸟报请监逆理验收乓。在验年收合格通后，进策行承台刊施工。舅根据钢仪板桩围凡堰内支枣撑的布编设要求石，承台帝砼可一足次浇注肺完成。娃承台模称板使用亭大块钢漫模板进世行施工罗。200挡8年1机月54承台散店热方案承台混凝包土一次整质体浇筑。某为避免大典体积砼温村度应力过寄大而产生巡寿裂纹，采霞取了埋设盘冷却水管献，利用江售水循环，寒带走承台何内部热量保使内外受温差控制笼在25℃稍以内；冷却水管朽埋设如下裂图200胜8年1剥月55冷却管瞧示意图2008赤年1月56冷却管设外计说明1、冷却才管采用外粘径φ42般mm，壁谈厚2.5讽mm的无坝缝钢管，木冷却管连丽接段用φ牌54mm堪，壁厚3惊.0mm谣的无缝钢条管。2、如设竭计图所示在，承台每绵层冷却管辩设一个进浴水口，一于个出水口舌。3、用诵水泵抽债水，保缴证冷却疮管进水锅口有足寺够的压劲力，进恢出水管芽的水温度控制在悟相差5番～10陆度之间肾，承台精从浇注谱起至浇田注完成卷砼后，菊10天指内不断筒注水。4、设计祸图中标注剩的冷却管雕长度为管烧道中心处陪距离，冷活却管保证台不串浆，制不漏水，岁安装完毕凉，必须做呜密水检查葱，保证注咏水时管道遭畅通，砼俘养生完成纵后，冷却衰管内压入死30号水捐泥浆。5、冷认却管用纪φ22坑钢筋架普立点焊猫多点固腥定。6、冷却占管接头采先用满焊，期且保证不借漏水，不致串浆。2008的年1月577、钢板恰桩围堰的宴拆除钢板桩在台拆除工作边中应注意俯：1、钢张板桩围盛堰拆除廉与围堰犁施工顺叶序相反太进行。贿首先采太用水泵剖加水至蒙最下一戚道围堰德标高处挪拆除最凶下一道赴钢围囹兰，依次融循环,乱直至最锄顶一层泄围囹拆哑除完毕抗。腹2、桨钢板桩多拔除先谱行由下妖游方