钢板桩围堰施工工艺

钢板桩围堰施工工艺1工艺概述本标准适用于铁路桥梁工程深水基础施工。2作业内容本工艺主要作业内容为：场地平整或钻孔平台搭设、设备安装、泥浆调制、钻进施工、泥浆循环处理及清孔、钢筋笼加工及安装、混凝土灌注。3质量标准及检验方法《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10415-2003《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10753—2010《铁路工程基桩检测技术规程》(TB10218-2008)4工艺流程图测量放样f设置导向框f插打钢板桩f设置内支撑f吸泥、清基…封底、抽水f凿桩头、基底找平…承台、墩身施工f钢板桩拆除5工艺步骤及质量控制一、施工准备技术准备调查分析施工现场的地质、水文资料，根据基础结构尺寸及设计高程，确定围堰形状和平面尺寸，进行施工设计计算，确定钢板桩插打深度，在保证安全、可靠、经济、合理的前提下，因地制宜编制单项工程施工组织设计，向班组进行书面的一级技术交底和安全交底。围堰施工前对施工人员进行全面的技术、操作、安全二级交底，明确施工过程的工程质量标准、安全保障措施和安全注意事项。围堰钢板桩插打前，必须对钢板桩插打范围的障碍物进行勘探、调查，必要时通过潜水作业进行水下清理，以确保钢板桩的顺利插打。插打的第1根钢板桩需作加强处理。振动锤检查：振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常。振动锤的端电压要达到380-420V，夹板牙齿不能有太多磨损；（5）涂刷黄油混合物油膏：为了减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩围堰的渗漏，在钢板桩锁口内涂抹黄油混合物油膏（重量配合比为沥青：黄油：滑石粉：锯末=4：6：10：1）。（6）施工放样：测定围堰纵、横中心线及高程水准点。放样完毕后，驻地监理工程师复核、签认手续。作业条件（1） 施工平台搭设水中墩钢板桩围堰施工前，先在该墩位钢护筒上焊接型钢，搭设第一层内支撑，作为简易施工平台。同时兼做导桩框架，在插打钢板桩时起导向作用。（2） 施工作业人员由工长或现场技术人员对围堰施工的工人进行培训、技术安全交底，以使操作个人熟练掌握施工的具体要求，并能够与机械设备配合默契。要有应对安全紧急救援措施，操作人员要保持稳定。（3） 施工机械设备根据墩位地质条件，合理安排吊机及打桩锤；根据围堰尺寸及取土方量，配置挖机、斗车及吸泥装备。司驾人员应进行岗前培训，熟知开挖深度，不得超挖，掌握不伤害其他施工人员安全的操作要点。（4） 根据施工组织设计，合理安排连续施工计划，制定安全值班制度，组织落实。二、钢板桩接长根据所需钢板桩长度，考虑运输条件，采用适当长度的钢板桩进行接长，即将钢板桩按长度配长，保证每根钢板桩只有一道接缝。接长准备钢板桩在接长前先进行变形检查。因钢板桩在装卸、运输过程会出现撞伤、弯扭及锁口变形等现象，钢板桩在插打前有必要对其进行变形检查。对变形严重的钢板桩进行校正并做锁口通过检查：用一块长约2m的同类型、同规格的钢桩作标准，通过卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾作锁口通过检查。检查通过的，投入使用，不合格的，再进行校正或淘汰不用。对于已经使用过的钢板桩，尚需剔除表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤等。钢板桩在拼装场地上以焊接方式接长。搭设拼装台座，用压板将钢板桩定位，用坚固夹具夹平，保证两根钢板桩腹板在同一水平面并固定在牢固台座上。将待接钢板桩端头进行坡口处理，焊接时，采用二氧化碳气弧焊，先对焊磨平，再焊接加固板。钢板桩接长焊接完成后，用一块长约2m的钢板桩分别从两侧锁口穿过，检查锁口是否在同一直线及锁口内是否存在焊渣等障碍物。钢板桩焊接用507电焊条，焊前将电焊条进行烘焙，烘焙后的电焊条放在100°C〜150°C条件下进行保存。施焊顺序内面打底焊缝（打底用普通焊条）f外面打底焊缝f内面主焊缝第一层f外面主焊缝第1层f内面第2、3层f外面第2、3层f内面退火焊道及两侧焊缝f外面退火焊道及两侧焊缝。接长质量保证措施钢板桩对冷裂敏感性大，淬硬倾向和冷裂倾向严重。钢材中S、P等有害物质的存在不仅使焊缝凝固过程中结晶区间增加，而且在结晶过程中能形成多种低熔共晶和偏析现象，所以对热纹也敏感。另外施工时气温低，焊缝及HAZ冷却速度快，焊缝在高约束下形成，易产生延迟裂纹。若倒用的钢板桩本身油污较多，表面不洁净，还会出现咬边、夹渣、气孔等缺陷，为此必须采取有效措施保证板桩接长焊接质量。保证焊接质量措施：焊前将焊缝用氧一乙炔焰烘烤，目的是除油去污且起焊前预热的作用，以降低淬硬倾向，防止产生冷裂纹。将焊条在烤箱中烘烤2〜3h，温度控制在200C。烘烤后放入焊条保温筒中保存，随用随取，以确保焊接材料干燥，防止产生氢脆裂纹和气孔等缺陷。采用多层交替焊接。采用多层焊，是由于焊缝短，前道焊缝未冷到较低温度，就开始下一层焊缝，上层对下层有预热作用，下层对上层有缓冷作用，因此对焊缝有改善作用；采用双面交替焊，可防止两面受热不均造成焊接变形过大。焊接时为防止残余应力过大，导致延迟裂纹的产生，在施焊过程中用锤击焊缝法（即边焊边用小锤敲击近缝区），使焊缝在振动中结晶，使晶粒有序化，可起到松弛焊缝残余应力的作用。为防止由于气温偏低，焊缝空冷时冷却速度过快产生裂纹，焊后用石灰覆盖焊缝。三、 钢板桩插打导向布置钢板桩利用吊机配合振动锤插打。插打之前，在钻孔桩外侧的钢护筒上焊接牛腿，形成牢固的三角形支撑结构，在牛腿上安装第一道支撑圈梁，作为钢板桩插打时的导向架，第一层钢支撑的圈梁是钢板桩打入时的依托，必须平直，以利于控制钢板桩的平面尺寸和垂直度，保证整个钢板桩围堰内钢支撑的施工顺利。第一片钢板桩插打为确保第一片钢板桩插打准确，插打前在导向架上设置限位装置，大小比钢板桩每边放大1cm，插打时，钢板桩桩背紧靠导向架，边插边将吊钩缓慢下放，同时在相互垂直的两个方向用锤球进行观测，随时调整钢板桩的平面位置和垂直度，以确保钢板桩插正、插直；其余钢板桩插打通过检测确定第一片钢板桩插打合格后，以其为基准，再向两边对称插打钢板桩到设计位置，最后在围堰一侧的中间合龙。整个施工过程中，要用锤球控制每片钢板桩的垂直度，并及时调整；在钢板桩插打时注意钢板桩拼接缝不能在围堰的同一断面上，应上下交替错开。每一片钢板桩先利用自重下插，当自重不能下插时，才进行加压；钢板桩插打至设计标高后，立即与导向架进行焊接，以抵抗水流冲击。插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合龙”的原则。四、 围堰合龙钢板桩合龙技术是钢板桩围堰施工的关键，合龙成功与否决定了围堰的施工质量及进度。合龙点选择根据施工布置及工期，在最后插打的1侧围堰中段设置一个合龙口，板桩根数约为3飞根。合龙准备为控制合龙口处钢板桩垂直度，在距合龙口两侧还剩10余根钢板桩时便严格控制钢板桩的倾斜度。每插打一根钢板桩，需及时测量其轴向及法向倾斜度，并根据其倾斜度的累积增加规律及已有的施工经验预计其后几根桩的倾斜度。为保证合龙口处钢板桩的垂直度，在距合龙口剩余的几根钢板桩采用异形钢板桩，将桩的轴向倾斜度纠正为负数，然后再插打桩至合龙处，使其轴向及法向倾斜度均控制在0.2%以内。确定合龙钢板桩尺寸合龙桩的宽度确定。根据合龙口的形状确定合龙桩的尺寸，其具体方法是：测量合龙口的宽度，12h后再复测一次。目的是让合龙口各桩向自由端释放插打嵌合过程中的内力和位移，待其充分释放后再测合龙口宽度。复核合龙桩尺寸。按最终实测的合龙口宽度焊接一根合龙桩试样，将试样在合龙口处试插，若试样能在两相邻桩锁口中自由上下移动，即可确定合龙钢板桩的加工尺寸。合龙钢板桩的检测。检测项目包括钢板桩的长度、宽度、弯曲度、翘曲度等。施打合龙钢板桩为了使合龙钢板桩能顺利与相邻桩的锁口相互咬合，插打前应使合龙钢板桩两侧桩高度不同，高差控制在100〜200mm，以使合龙钢板桩的锁口可较方便地先与高桩套好，再套低桩的锁口。插打合龙桩时，使与相邻桩套好锁口的合龙桩自由落入，并将振动锤垂直降落，使其重量全部压在合龙桩上，开启振动锤，随着桩进入土体的深度增加，阻力逐渐增大，此时控制器电流表的电流值亦增大，当电流值升至400A时，将桩上提2m左右，待电流值降至100A时，再向下施打。如此反复，将桩打至预定高程。合龙施工质量评价合龙钢板桩施打时间与一般钢板桩插打时间基本一致；在打桩过程中，合龙钢板桩的锁口与相邻桩的锁口连结完好，未发现锁口破坏现象；合龙钢板桩打入后，其相邻两根桩的倾斜度仍保持在0.2%以内，与合龙前倾斜度一致。五、内支撑安装围堰内支撑由圈梁及斜撑组成，内支撑安装顺序一般为抽水逐层安装，特殊情况下也可采用水下安装法施工。抽水逐层安装法通常情况下围堰内支撑均采用抽水逐层安装法施工。围堰第一道内支撑圈梁在钢板桩插打前，已在牛腿平台上安装完毕，待钢板桩插打合龙后，安装完成第一道内支撑的斜撑，抽水至第二道内支撑高程下50cm处，安装第二道内支撑圈梁及其斜撑，待和钢板桩连接牢固后，继续抽水进行下一道内支撑的安装，直至所有内支撑全部安装完毕。内支撑圈梁合龙段按实际丈量长度在现场加工改制，安装顺序为先安装圈梁再安装斜撑。水下安装法在特殊情况下也可采用水下内支撑安装法。安装顺序为：在围堰顶口拼装平台上组拼倒数第一道（最底层）内支撑；组拼完毕后，利用吊机将该道内支撑整体下放入水，直至设计高程处，通过吊挂装置将内圈梁和钢板桩进行锁定；用同样方法依次下放倒数第二、三道内支撑，直至全部安装完毕。水下安装内支撑须结合现场实际情况，对围堰实际尺寸及钢板桩垂直度进行测量，以确定每一道内支撑实际制作尺寸；且从下至上每道内圈梁实际制作尺寸应比测量尺寸每边小6cm左右，下放到位后由潜水人员对圈梁与钢板桩间的缝隙进行抄垫。在钢板桩围堰的插打中，因小范围弯曲排列的钢板桩会较多，在圈梁与钢板桩之间会产生空隙，圈梁与钢板桩直接接触部位一般不超过整个围堰的1/3,需在圈梁与钢板桩之间利用型钢塞填并焊牢，并根据受力情况不同，在不同的位置应使用大小不一的型钢，将型钢与钢板桩、圈梁以及斜撑头焊成整体，避免圈梁相对于钢板桩之间的上下、左右滑动及倾翻。六、围堰内挖土、清基围堰内挖土、清基分无水开挖和有水开挖两种方式。无水开挖通常和内支撑安装穿插进行。第一道内支撑安装完毕后，开始挖土、清基工作，直到第二道内支撑高程以下约1m，，安装第二道内支撑，重复上述作业，直至开挖到设计基底高程。检查验收后，浇筑封底混凝土。挖土、清基作业方式以机械作业为主，采用挖掘机作业辅以人工清槽。挖掘机可以在围堰内或围堰边缘作业，直接把弃土装船运走。基坑弃土尽可能远离围堰边缘，避免加大对围堰的侧压力。围堰挖土、清基应连续进行，一次开挖距基底以上要预留20〜30cm，待基底验收后人工一次清除至设计高程，以保证基底土层承载力。有水开挖通常在内支撑安装之前进行。在围堰范围内布置清基平台，采用挖掘机进行挖土，吸泥机配合吸泥。挖机及吸泥机分区域进行取土工作，测量人员及时进行测量并记录，同时潜水员水下检查，及时反馈清基情况，对清基不到位的区域，挖机再次取土、清基，直到符合要求为止。吸泥机清理基底淤泥及钢板桩间淤泥，同时潜水员水下操作，利用高压水枪对钢板桩及钢护筒上残留淤进行高压射水冲洗，直至全部清理干净。围堰内清基时注意保持围堰内外水位一致，必要时采用水泵补水，清基后期潜水工要逐段清理、逐段检查。七、围堰封底钢板桩围堰封底分十封和水封两种方式。干封为围堰内支撑安装完毕，挖土、清基达到设计高程，基底找平后，直接灌筑封底混凝土的方式。封底混凝土厚度根据基底向上的浮力、封底混凝土的自重及封底混凝土与钢护筒之间的握裹力计算得出。封底混凝土达到强度要求后，即可进行承台、墩身施工。水封在内支撑安装之前进行。挖土、清基达到设计高程，基底清理完毕后，搭设封底平台，布置封底导管，即进行水下封底混凝土浇筑。水下封底施工步骤如下：导管的布置围堰的封底采用导管法水封，导管的布置及数量依据下列因素决定：灌筑平台可以布置及提升导管；导管应尽量避开钢护筒，以保证混凝土扩散顺畅；为保证混凝土与钢板桩有良好的结合，围堰四周导管布置应较中间密；一旦发生堵管，处理则较费时，可以放弃该导管，而邻近导管可以补偿其作用。砼供应及要求新灌混凝土按在围堰底1：7的坡度流动来考虑，每根导管的作用半径为5〜7m，砼的供应量按混凝土面最小上升速率为0.15〜0.20m/h控制，导管灌筑水下混凝土采用拔球法，按规范计算首灌量。由于采用导管法进行混凝土水下灌筑，并采用泵送工艺，混凝土的配置应满足较大的和易性和流动性，具备较长的初凝时间。开始阶段砼灌筑灌筑总原则：根据实测基地标高，由低向高，由四周向中间分期分批开灌各根导管。采用两根导管同时开灌。开灌前应准备好导管拔球所需的混凝土量。在开始灌筑后，应密切注意混凝土灌筑情况，若发现混凝土下落较慢时，应立即稍微上拔导管10〜20cm，混凝土下落顺利后，尽快将导管下落到原定高度。导管下口距围堰底应为10〜15cm，在下一根导管开始开灌前，应测量混凝土面高度，重新调整导管至岩面距离，确保其为10〜15cm。在导管拔球后，立即测量混凝土在导管周围堆置高度及导管埋深。如导管埋深未达到0.8m，应继续向导管内补充混凝土，使导管埋深达到要求的深度。另外还应测量导管内混凝土柱的高度，看是否达到0.6倍的水深。正常阶段砼灌筑在全部或部分导管封口完成后，即转入正常灌筑阶段。遵照封底混凝土灌筑总原则，各导管依次灌筑，每根导管每次灌筑相邻两根导管灌筑时间间隔越短越好。导管埋入混凝土内最佳埋深在1.2m左右，一般应在0.7〜1.2m之间，导管的提升必须严格按测量所得混凝土面标高及导管的埋深控制，以免导管提出混凝土或造成其它质量事故。终浇阶段当测得混凝土面接近设计标高时，应放慢灌筑速度，注意调整混凝土面坡度，使表面尽量平整。水下封底混凝土浇筑完毕后，开始内支撑安装施工，内支撑安装完毕且封底混凝土达到强度要求后，抽除围堰内的水，基底清理浇筑垫层混凝土，即可进行承台、墩身施工。八、围堰拆除在钢板桩围堰的施工中，内支撑拆除过程中的险情要比安装时多。为了安全，拆除支撑时严格按照从下至上逐步释放内应力的原则，对内支撑体系进行拆除。为避免下一层钢支撑拆除对上一层造成大的冲击震动，应避免下一层钢支撑大范围内的同时拆除。围堰拆除方法：采用水泵加水至最下一道内支撑标高处拆除最下一道内支撑，其余按此步骤进行直至最顶一层内支撑拆除完毕。根据受力计算，若底层内支撑拆除后，钢板桩应力超过允许应力，可采取先向围堰内加砂，再进行底层围堰内支撑拆除。钢板桩拔除由下游方向开始，对称施工至上游方向，采用振拔锤配浮吊进行施工。钢板桩拔除方法：先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min〜2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔，拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拨，如此反复可将桩拔出来。九、质量控制说明钢板桩围堰承台施工应符合下列规定：⑴插打钢板桩应有导向设备。⑵钢板桩围堰合龙到封底完成过程中，应经常检查围堰河床冲刷情况，必要时应抛石防护。⑶在围堰内吸泥至设计封底底面高程后，应整平基底、清除淤泥、浇筑水下封底混凝土。待达到要求的强度后抽水，浇筑承台及墩身。⑷钢板桩的内支撑制造、组拼及起吊应满足设计要求。围堰基底应检查平面位置、尺寸大小、基底高程。检查基底地质情况和承载力是否与设计资料相符。6施工机械及工艺装备插打设备：钢板桩、工作船、液压振动锤、吊机、电焊机等。吸泥设备：挖机、斗车、泥浆船、吸泥机、离心式潜水泵、高压水泵等。安全设备：安全爬梯、警戒绳、安全网、安全帽、安全带、防水照明灯等。7安全生产及环境保护⑴应遵照执行《铁路桥涵工程施工安全技术规程》(TB10303-2009)和《桥路工程基本作业施工安全技术规程》(TB10301-2009)；⑵建立好钢板桩安全管理制度，完善好安全管理体制，编制好钢板桩安全施工应急方案；⑶用吊机或浮吊进行水平和垂直起吊时，对吊机起吊能力和吊起后是否稳定进行实测，保证在起吊时安全可靠，防止发生意外安全事故；⑷在钢板桩插打过程中，要设专人指挥，避免人多时乱指挥，出现意外安全事故；⑸在钢板桩围堰开始抽水