黄河特大桥承台钢板桩围堰施工方案

12008年1月

京沪高速铁路二标十工区济南黄河特大桥主桥

深水基础

—钢板桩围堰施工技术2008年1月2一、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32、地形、地貌与不良地质

（1）桥渡地形

正桥桥址处河道属济南段黄河窄河道区，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4

（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5二、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63、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74、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85、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9三、钢板桩围堰结构计算2008年1月101、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112、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12

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133、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14⑵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152008年1月16

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17⑶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18⑷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194、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。20三08三年1三月2020三08三年1三月2120三08三年1三月22四、三钢板三桩围三堰施三工1、施三工准三备：①三将新三旧钢三板桩三运到三工地三后，三详细三检查三、丈三量、三分类三、编三号；②钢三板桩三的整三修。三对有三弯曲三、破三损、三锁口三不合三的钢三板板三桩均三进行三修整三，采三用的三方法三为：三冷弯三、热三敲、三焊补三、割三除。③钢三板桩三长度三不足三时，三可用三同类三型的三钢板三桩接三长。三接长三采用三焊接三，先三对焊三，再三焊加三固板三。20三08三年1三月23钢板三桩接三长现三场20三08三年1三月242、钢三板桩三围堰三的打三设①导三向安三装准确三测量三后，三打设三两根三钢板三桩，三并焊三接钢三牛腿,其上三放置三两根三钢板三桩并三与牛三腿焊三接牢三固，三形成三框架三作为三导向三（此三钢板三桩在三围堰三一边三打设三完成三后拔三除，三之后三重新三安装三导向三）20三08三年1三月25临时三导向三钢板三桩20三08三年1三月26临时三导向三框架20三08三年1三月27临时三导向三框架20三08三年1三月28②钢板三桩插三打Ⅰ、打三桩设三备：a、10吨水三上浮三吊；b、60三T液压三钳式三振动三桩锤三；c、钢三板桩三运输三船。20三08三年1三月29采用三三条三普通三运输三船拼三成的三移动三平台三及40三T履带三吊20三08三年1三月3060三T液压三钳口三式振三动桩三锤20三08三年1三月3160三T液压三钳口三式振三动桩三锤20三08三年1三月32Ⅱ、插三打方三法先逐三根插三打矩三形围三堰的三三个三边，三最后三一边三先插三合拢三后再三打入三。实三践证三明：三该方三法速三度快三，合三拢误三差小三，易三合拢三。Ⅲ、插三打顺三序先上三游，三后下三游合三拢。Ⅳ、垂三直度三的控三制在钢三板桩三正面三、侧三面各三站一三人采三用吊三线锥三的方三法检三查垂三直度三，观三察点三远离三钢板三桩插三打位三置50米~1三00米为三易。20三08三年1三月33振动三桩锤三的钳三口正三在嵌三入用三钢丝三绳吊三起钢三板桩20三08三年1三月34振动三桩锤三钳住三钢板三桩20三08三年1三月35钢板三桩插三打20三08三年1三月36钢板三桩插三打20三08三年1三月3720三08三年1三月38钢板三桩围三堰打三设完三成20三08三年1三月393、钢三板桩三围堰三封底①清淤围堰三合拢三后进三行基三底清三淤。三余姚三江河三床底三为淤三泥质三粘土三。清三淤方三法为三：潜三水员三潜入三河床三底，三清水三泵抽三干净三的河三水通三过加三压，三潜水三员持三高压三水枪三冲起三、搅三混基三底淤三泥，三同时三基坑三内的三泥浆三泵抽三出浑三浊的三基坑三水，三达到三清除三基底三淤泥三的目三的三。20三08三年1三月40潜水三员准三备潜三水清三淤20三08三年1三月41②、抛片清淤三至设三计标三高后三，抛三填50三cm厚粒三径不三大于20三cm的片三石，三之后三进行三水下三混凝三土封三底。20三08三年1三月42抛填三片石20三08三年1三月43③、砼三封底封底三采用C2三5砼，三厚度三为1.三5米。水下三封底三采用三一次三连续三浇注三完成三。封底三混凝三土采三用导三管法三，导三管设三计作三用半三径为3.三0m。20三08三年1三月44砼封三底20三08三年1三月45砼封三底20三08三年1三月464、围三堰内三支撑三的安三设①在封三底混三凝土三达设三计强三度的50三%后即三可抽三水架三设围三囹和三内支三撑三。②三支撑三安放三原则三：先三支撑三后降三水，三分层三支撑三分层三降水三。③围三堰第三一次三抽水三较为三关键三，根三据钢三板桩三新旧三程度三需配三置足三量的三水泵三进行三强降三水三。④围三堰四三角处三受力三较复三杂，三为保三证围三堰安三全性三，四三角采三用型三钢进三行加三强三。⑤施三工观三测，三重点三是观三测围三堰围三囹、三内支三撑和三钢板三桩的三变形三。如三发现三变形三过大三，立三即停三止抽三水，三并向三钢板三桩围三堰内三注水三，以三减少三变形三。分三析原三因，三采取三加固三措施三后，三重新三抽水三、安三放支三撑。20三08三年1三月47参考三图片三：安三放的三第一三道围三囹20三08三年1三月48参考三图片三：安放三的第三一道三围囹三及内三支撑20三08三年1三月49参考三图片三：围堰三堵漏三前抽三水时三的情三景20三08三年1三月50参考三图片三：正在三用锯三沫拌三合湿三的细三砂堵三漏20三08三年1三月51参考三图片：堵漏三成功三，围三囹及三内支三撑安三装完三成后20三08三年1三月5220三08三年1三月535、钢三板桩三围堰三可能三遇到三的问三题三及预三防措三施1、打三桩过三程中三有时三遇上三大的三块石三或其三它不三明障三碍物三，导三致钢三板桩三打入三深度三不够三，则三采用三转角三桩或三弧形三桩绕三过障三碍物三。2、钢三板桩三在淤三泥质三地段三挤进三过程三中受三到淤三泥中三块石三或其三它不三明障三碍物三等侧三向挤三压作三用力三大小三不同三容易三发生三偏斜三，采三取以三下措三施进三行纠三偏：三在发三生偏三斜位三置将三钢板三桩往三上拔l.三0m～2.三0m，再三往下三锤进三，如三此上三下往三复振三拔数三次，三可使三大的三块石三等障三碍物三被振三碎或三使其三发生三位移三，让三钢板三桩的三位置三得到三纠正三，减三少钢三板桩三的倾三斜度三。3、由三于淤三泥质三基础三较软三，有三时施三工发三生将三邻桩三带入三现象三，采三用的三措施三是把三相邻三的数三根桩三焊接三在一三起，三并且三在施三打当三桩的三连接三锁口三上涂三以黄三油等三润滑三济减三少阻三力。20三08三年1三月546、承三台施三工钢板三桩围三堰抽三水完三毕后三，测三量围三堰底三面标三高，三用砂三浆找三平承三台底三面至三承台三底面三设计三标高三。在三桩基三检测三完成三后，三对桩三位进三行复三测，三并报三请监三理验三收。三在验三收合三格后三，进三行承三台施三工。三根据三钢板三桩围三堰内三支撑三的布三设要三求，三承台三砼可三一次三浇注三完成三。承三台模三板使三用大三块钢三模板三进行三施工三。20三08三年1三月55承台三散热三方案承台三混凝三土一三次整三体浇三筑。三为避三免大三体积三砼温三度应三力过三大而三产生三裂纹三，采三取了三埋设三冷却三水管三，利三用江三水循三环，三带走三承台三内部三热量三使三内外三温差三控制三在25三℃以内三；冷却三水管三埋设三如下三图20三08三年1三月56冷却三管示三意图20三08三年1三月57冷却三管设三计说三明1、冷三却管三采用三外径φ4三2m三m，壁三厚2.三5m三m的无三缝钢三管，三冷却三管连三接段三用φ5三4m三m，壁三厚3.三0m三m的无三缝钢三管。2、如三设计三图所三示，三承台三每层三冷却三管设三一个三进水三口，三一个三出水三口。3、用三水泵三抽水三，保三证冷三却管三进水三口有三足够三的压三力，三进出三水管三的水三温控三制在三相差5～10度之三间，三承台三从浇三注起三至浇三注完三成砼三后，10天内三不断三注水三。4、设三计图三中标三注的三冷却三管长三度为三管道三中心三处距三离，三冷却三管保三证不三串浆三，不三漏水三，安三装完三毕，三必须三做密三水检三查，三保证三注水三时管三道畅三通，三砼养三生完三成后三，冷三却管三内压三入30号水三泥浆三。5、冷三却管三用φ2三2钢筋三架立三点焊三多点三固定三。6、冷三却管三接头三采用三满焊三，且三保证三不漏三水，三不串三浆。20三08三年1三月587、钢三板桩三围堰三的拆三除钢板三桩在三拆除三工作三中应三注意三：1、钢三板桩三围堰三拆除三与围三堰施三工顺三序相三反进三行。三首先三采用三水泵三加水三至最三下一三道围三堰标三高处三拆除三最下三一道三钢围三囹，三依次三循环,直至三最顶三一层三围囹三拆除三完毕三。2、钢三板桩三拔除三先行三由下三游方三向开三始，三对称三施工三至上三游方三向，三采用三振拔三锤配三浮吊三进行三施工三。3、拆三除过三程必三须时三