深水钢围堰施工技术20151218.pptx

目 录 一、工程概况一、工程概况 二、钢围堰方案确定二、钢围堰方案确定 三、钢板桩围堰结构设计及计算三、钢板桩围堰结构设计及计算 四、四、钢板桩围堰施工技术钢板桩围堰施工技术 五、施工照片五、施工照片灌河特大桥一、工程概况 灌河特大桥全长灌河特大桥全长10.7km10.7km，主桥全长，主桥全长470m470m，为（，为（120+228+120120+228+120）m m三跨连续钢三跨连续钢桁柔性拱桥。桥址处河宽约桁柔性拱桥。桥址处河宽约500m500m，水面宽约，水面宽约350m350m，河深约，河深约11m11m，线路与水流方向，线路与水流方向夹角右前角为夹角右前角为9393，水流方向受潮汐影响，涨潮时从左到右，退潮时从右到左，水流方向受潮汐影响，涨潮时从左到右，退潮时从右到左，流速较快。潮汐为不规则半日潮，每日两涨两落，涨潮平均流量为流速较快。潮汐为不规则半日潮，每日两涨两落，涨潮平均流量为6032m6032m3 3/s/s，落，落潮为潮为4360m4360m3 3/s/s。灌河属于。灌河属于级航道，目前通行级航道，目前通行30003000吨级海轮。净空要求为净宽吨级海轮。净空要求为净宽220m220m，净高不小于，净高不小于21m21m。河床以下地质分别为淤泥质黏土、粉砂、黏土及粉土。河床以下地质分别为淤泥质黏土、粉砂、黏土及粉土。一、工程概况 115#115#、116#116#主墩位于灌河中，承台尺寸为主墩位于灌河中，承台尺寸为30.518.955.0m30.518.955.0m，封底混凝土厚度为，封底混凝土厚度为2.0m2.0m。开挖深度高水位以下。开挖深度高水位以下16.059m16.059m，混凝土方量，混凝土方量2889.9m32889.9m3，圆端形实体桥墩，墩高，圆端形实体桥墩，墩高15m15m。二、钢围堰方案确定 针对本桥特点主要前期主要对以下三种围堰方案进行对比分析，具体情况如下：针对本桥特点主要前期主要对以下三种围堰方案进行对比分析，具体情况如下：方案方案方案说明方案说明优点优点缺点缺点备注备注一钢板桩围堰施工工序简单，施工速度快，造价低，围堰材料可回收。防渗漏性较差,安装的内支撑对承台及墩身施工造成不便。选定方案二双壁钢围堰施工安全、可靠。施工周期长、造价高，工艺复杂、施工难度大，需要较大的加工场地和大型吊装设备。同时铁路承台设计要求在规划河床清挖线以下，后期水下切割费用较高。三锁扣钢管桩强度大，施工安全、可靠。为大直径钢管和锁扣止水两部分组成，存在用钢量大(无成品材料，锁扣部分需单独加工)，且重复利用率较低，运用不当止水效果较差。二、钢围堰方案确定二、钢围堰方案确定三、钢板桩围堰方案设计及计算（一）、钢板桩型号选择（一）、钢板桩型号选择 目前国内常见的钢板桩主要有拉森目前国内常见的钢板桩主要有拉森型和拉森型和拉森型两种。拉森型两种。拉森型钢板桩单根长度为型钢板桩单根长度为12m，宽，宽度为度为400mm，高度为，高度为170mm，板厚为，板厚为15.5mm（如图（如图1），拉森），拉森型钢板桩单根长度为型钢板桩单根长度为18m，宽度，宽度为为600mm，高度为，高度为210mm，板厚为，板厚为18mm（如图（如图2），拉森），拉森型每米惯性矩只有拉森型每米惯性矩只有拉森型的型的68%，每米截面模量只有拉森每米截面模量只有拉森型的型的84%。根据本工程基坑特点，拟选用拉森。根据本工程基坑特点，拟选用拉森型钢板桩。型钢板桩。材料容许应力：材料容许应力：(1)拉森拉森VI钢板桩：钢板桩：295MPa；(2)Q235B 钢材：钢材：234Mpa，110Mpa。三、钢板桩围堰方案设计及计算（二）、钢板桩围堰参数（二）、钢板桩围堰参数墩号墩号钢板桩钢板桩顶高程顶高程钢板桩钢板桩类型类型钢板桩钢板桩长度长度桩顶至桩顶至封底砼封底砼底深度底深度围檩围檩层数层数围檩规格围檩规格钢管支撑钢管支撑规格规格钢板桩内钢板桩内尺寸尺寸115#4.3m拉森IV型27m16.559m4第一层2H4883006301021.633.6m第二层2H58830080010第三层3H70030080010第四层3H70030080010三、钢板桩围堰方案设计及计算（三）、钢板桩围堰设计（三）、钢板桩围堰设计 115#、116#墩在桩基施工完成后进行钢板桩施工，设计承台底标高为墩在桩基施工完成后进行钢板桩施工，设计承台底标高为-10.259m，栈桥平台顶面，栈桥平台顶面标高标高+5.9m，设计钢板桩顶面标高，设计钢板桩顶面标高4.3m，待桩基施工完成后，拆除钢平台，再进行钢板桩施工。，待桩基施工完成后，拆除钢平台，再进行钢板桩施工。三、钢板桩围堰方案设计及计算（四）、钢板桩围堰受力计算（四）、钢板桩围堰受力计算 1、以、以115#墩计算为例，钢板桩围堰施工步骤共分为墩计算为例，钢板桩围堰施工步骤共分为17步方可施工完毕，按照施工工序以步方可施工完毕，按照施工工序以2种最种最不利工况进行分析：工况不利工况进行分析：工况I：前三道围檩安装完毕，围堰内抽水至：前三道围檩安装完毕，围堰内抽水至-7.2m；工况；工况II：第四道围檩安装：第四道围檩安装完毕，围堰开挖至完毕，围堰开挖至-12.259m；根据上述施工工况，计算各支撑和钢板桩在不同工况可能出现的最大；根据上述施工工况，计算各支撑和钢板桩在不同工况可能出现的最大应力及最大变形。应力及最大变形。工况工况1：钢板桩最：钢板桩最大变形大变形10.884mm工况工况1：钢板桩最：钢板桩最大应力大应力90.9MPa三、钢板桩围堰方案设计及计算（四）、钢板桩围堰受力计算（四）、钢板桩围堰受力计算工况工况1：内支撑最大变形：内支撑最大变形3.28mm工况工况1：内支撑最大应力：内支撑最大应力49.9MPa三、钢板桩围堰方案设计及计算（四）、钢板桩围堰受力计算（四）、钢板桩围堰受力计算工况工况2：钢板桩最大变形：钢板桩最大变形9.364mm工况工况2：钢板桩最大应力：钢板桩最大应力95.6MPa三、钢板桩围堰方案设计及计算（四）、钢板桩围堰受力计算（四）、钢板桩围堰受力计算工况工况2：内支撑最大变形：内支撑最大变形2.899mm工况工况2：内支撑最大应力：内支撑最大应力46.3MPa三、钢板桩围堰方案设计及计算 2、围堰整体抗浮验算、围堰整体抗浮验算三、钢板桩围堰方案设计及计算 3、基坑底土抗隆起验算、基坑底土抗隆起验算工况工况II 围堰内清淤至围堰内清淤至-12.259m此时须验算基坑底的承载力，如承载力不足，将导致坑底土的隆起。，此时须验算基坑底的承载力，如承载力不足，将导致坑底土的隆起。本工程基底抗隆起计算参照本工程基底抗隆起计算参照 Prandtl（普朗德尔）和（普朗德尔）和 Terzaghi（太沙基）的地基承载力公式，并（太沙基）的地基承载力公式，并将桩墙底面的平面作为极限承载力的基准面，承载力安全系数验算公式为：将桩墙底面的平面作为极限承载力的基准面，承载力安全系数验算公式为：抗隆起计算图示抗隆起计算图示三、钢板桩围堰方案设计及计算 4、钢板桩最小埋深计算、钢板桩最小埋深计算四、钢板桩围堰施工技术 以115#墩拉森钢板桩围堰“逆作法”施工为例进行阐述。通俗讲，就是先安装围檩及内支撑，后插打钢板桩，完成钢板桩围堰施工，具体施工方法介绍如下：第一步：1：在周边钢护筒顶以下1.0m处测量定点；2:用电焊将“L”型临时吊具和第三道钢围檩临时牛腿焊接在护筒上。第二步：1：在临时牛腿上拼装第三道围檩、内支撑及立杆；2：割除临时牛腿、并采用四台吊车整体下放第三道围檩、内支撑及立杆至-3.759m。四、钢板桩围堰施工技术第三步：1：在护筒上焊接临时牛腿；2：在临时牛腿上拼装第二道围檩、内支撑及立杆；3：割除临时牛腿、并采用四台吊车整体下放第二道围檩、内支撑及立杆至-0.70m。第四步：1：在护筒上焊接临时牛腿；2、在临时牛腿上拼装第一道围檩、内支撑及立杆；3、割除临时牛腿、并采用四台吊车整体下放第一道围檩、内支撑及立杆至+2.80m。四、钢板桩围堰施工技术第五步：1：利用已下放的内支撑做为导向架，采用75t履带吊配合135KW振动锤，在设计标高+4.3m处沿放置好的轴线开始插打27m钢板桩，直至合拢；2：钢板桩桩顶高出最高水位0.5m（最高水位为+3.8m）。第六步：1：在护筒上焊接临时牛腿；2、在临时牛腿上拼装第一道围檩、内支撑及立杆；3、割除临时牛腿、并采用四台吊车整体下放第一道围檩、内支撑及立杆至+2.80m。四、钢板桩围堰施工技术第七步：1：基坑抽水至第二道钢围檩下0.5m；2:安装第二道钢围檩的永久牛腿、割除立杆。第八步：1：基坑抽水至第三道钢围檩下0.5m；2：安装第三道钢围檩的永久牛腿、割除立杆；3：拆除护筒上临时吊具。四、钢板桩围堰施工技术第九步：1：基坑抽水，并将局部河床淤泥清除至第四道钢围檩及内支撑下0.5m；2：第一次割除护筒；3：安装第四道钢围檩及内支撑。第十步：1：基坑吸泥至封底混凝土底面标高；2：水下封底混凝土施工。四、钢板桩围堰施工技术第十一步：1：切除剩余护筒至承台底标高；2：安装、绑扎第一层承台钢筋、模板；3：浇筑第一层2m厚承台混凝土。第十二步：1：回填细沙填充承台与钢板桩之间空隙；2：拆除第一层承台模板、第四道内支撑；3：安装第二层承台钢筋、模板；4：浇筑第二层3m厚承台混凝土。四、钢板桩围堰施工技术第十三步：1：回填细沙填充承台与钢板桩之间空隙至承台顶面以下40cm；2：浇筑承台与钢板桩间顶部40cm厚砼圈梁；3：拆除第二层承台模板、第三道内支撑；安装第一次墩身钢筋、模板;4：浇筑第一次墩身混凝土。第十四步：1：拆除第二道内支撑；2：浇筑第二次墩身混凝土。四、钢板桩围堰施工技术第十五步：1：拆除第一次墩身模板；2：基坑内注水至-2.259m；3：拆除第一道内支撑；4：浇筑第三次墩身混凝土。第十六步：1：拆除第二次墩身模板；2：基坑内注水至+2.259m；3：浇筑第四次墩身混凝土。第十七步：1：拆除第三次墩身模板；2：拔除钢板桩，拆除钢板桩围堰。四、钢板桩围堰施工技术 灌河特大桥主墩拉森钢板桩围堰施工关键技术一降低水流冲击：在上、下游设置挡水墙，有效降低钢板桩插打及施工过程中受潮汐河流冲击力。冲刷影响：按4个月施工期计算，共480次。四、钢板桩围堰施工技术 灌河特大桥主墩拉森钢板桩围堰施工关键技术二引孔：采用水刀法引孔，在钢板桩内侧设2根无缝钢管，分别接入空压机和高压水泵，钢板桩插打时同时启动空压机和高压水泵，水刀在钢板桩振动插打的过程中，为粘土层引入自由水，大大降低土层对钢板桩的粘滞力，使得钢板桩顺利插打至设计标高。四、钢板桩围堰施工技术 灌河特大桥主墩拉森钢板桩围堰施工关键技术三纠偏：当轴向累积倾斜率超出允许的1%时，采用“大头桩”即异性桩进行纠偏。四、钢板桩围堰施工技术 灌河特大桥主墩拉森钢板桩围堰施工关键技术四堵漏：钢板桩在插打前在锁扣内事先涂抹遇水膨胀的缓凝型止水材料，水溶性聚氨酯堵漏剂遇水后会发生聚合反应，分散乳化迅速堵塞裂缝。四、钢板桩围堰施工技术 灌河特大桥主墩拉森钢板桩围堰施工关键技术五逆作：钢板桩围堰施工重点为控制桩身变形，减少围堰漏水，以达到辅助深水基础施工目的。而钢板桩“逆作法”施工，先加工下放围檩及内支撑再插打钢板桩，虽然工序复杂，但大大降低了钢板桩插打过程中受水流冲击造成桩身变形，有效解决了深水钢板桩围堰因施工变形而造成堵漏困难的难题。四、钢板桩围堰施工技术 灌河特大桥主墩拉森钢板桩围堰施工关键技术六监控：根据有限元软件计算的受力情况在不利位置布置测点安装应变传感器，采用JMZX-256型自动化综合测试系统，现场采用手机无线GPRS数据传输，每隔20分钟读取一次应力值，自动化测量，基本做到了应力实时传输，有效降低了围堰施工安全风险。监测内容监测内容理论计算值（理论计算值（MPa）实测值实测值（MPa）差值差值（MPa）钢板桩95.675.620.0内支撑49.967.817.9钢板桩及内支撑最大值分析对比表钢板桩及内支撑最大值分析对比表四、钢板桩围堰施工技术序号施施 工工 工工 序序115#115#墩围堰（天）墩围堰（天）有效工期（天）有效工期（天）备注备注1潜水员下水探情况112在钢护筒上焊接钢围檩临时拼装平台和下放导向架323钢围檩及内支撑杆件后场焊接16124天/层*4层=16天4钢围檩及内支撑安装、下放1244天/层*3层=12天5钢板桩接长制作151115根/天*12=180根，角桩4根/3天6钢板桩插打197184根/10根/天=19天7基坑抽水，钢围檩永久牛腿焊接441天/层*4层=4天8桩基钢护筒及钢筋笼切割52 9基坑监测点布置331天/层*3层=3天10水下吸泥2020视情况11潜水员水下冲洗3312封底平台安装2013导管布置1114水下封底2215封底平台及导管拆除1116等混凝土强度3319抽水、止水22 合计天数11278逆逆作作法法工工效效分分析析五、施工照片五、施工照片汇报完毕谢谢大家！