专项施工方案(钢板桩围堰00011)

-1-/28湟水河大桥10#、11#桩基、墩柱、承台围堰施工专项方案一、工程概况1.湟水河大桥基本概况湟水河大桥设计为双幅桥，桥梁总长582.40米。其中桥梁左幅采用跨径（（4-30）m+(4-30)m简支小箱梁+17m简支小箱梁+（48+65+65+48）m连续梁+（4-30）m简支小箱梁），桥梁右幅采用跨径（（4-30）m+(4-30)m简支小箱梁+（48+65+65+48）m连续梁+17m简支小箱梁+（4-30）m简支小箱梁），桥轴线与河流交角为65°。湟水河大桥10#、11#桩基、墩柱、承台开挖围堰平面位置图-2-/282、围堰的布置由于10#、11#墩紧贴湟水河岸，河道狭窄，水深大约为1.5-2米，造成其桩基、承台、墩柱没有工作面而无法施工，考虑到桩基施工的难度和河水的流速和透水性较大，桩基无法作业，所以必须在河水中设置土围堰，围堰内侧顶面边缘距承台边缘5米，长度约为70米。土围堰外围用钢丝石笼护面，宽度为1.0米。承台和墩柱采用先桩后围堰方案施工，钻机土平台高程2277.560m。由于工期及基础施工进度的原因，承台墩身将于汛期高水位的情况下进行施工。拟采用钢板桩围护后进行内部土层开挖及混凝土浇注施工，单个承台的钢板桩围护范围为16.80m×13.60m，其中上游靠栈桥侧空间狭窄，板桩距承台边沿0.7m，其余三边距离1.5m。采用拉森Ⅳ钢板桩，确定桩长为9m，入土深度4m。湟水河Q1%=662.1m³/s,百年一遇的洪水位为2277.25m，围堰按2274.58m施工水位设置，但需要特别强调的是，进入汛期必须与当地水利部门加强联系，超施工水位洪水来临提前及时对围堰充水、撤场，绝对确保围堰和设备人员安全。桩基础施工完毕后，即可进行承台施工。因本工程主桥桥墩承台顶标高为-3m(相对标高),承台底标高为-6m(相对标高)，开挖深度为6.5m。根据现场实际情况，本工程主墩承台采用钢板桩围堰施工方案进行施工。本工程10#（右幅）、11#（左幅）墩承台平面尺寸为12.60m×7.40m，高3m。属低桩承台，底部高程2271.826m。钢板桩围堰尺寸采用17.05m*13m。（具体见钢板桩围堰）-3-/283.围堰、承台、墩柱总体施工流程土围堰施工钢丝石笼护面围堰内填土桩基施工平整场地施工准备测量定位测量放样钢板桩围堰承台基坑开挖承台砼浇筑支撑预埋件墩柱施工墩柱模板安装墩柱施工拔除钢板桩，回填-4-/28施工准备→测量定位→导向桩制作（钢板桩内支撑1）→打钢板桩→钢板桩内支撑2→采用长臂挖机开挖→浇筑水下封底混凝土→逐层抽水、焊接内撑→清基堵漏→破桩桩检→浇筑承台砼→支撑预埋件→支撑安装→支撑拆除→拆除内撑→拔桩、撤场4.施工队伍及工期安排针对施工的复杂性和工期的紧迫性，我部计划为本工程配备一支人员稳定，水上施工经验丰富的施工队伍，以保证工程质量和工期要求。我部计划于2016年9月20日开工，于2016年10月30日完成10#、11#承台与墩柱的施工。二、土围堰施工方案1、土围堰布置图土围堰工程量计算：m350470*4.2*)5.14.5(21V-5-/28钢丝石笼工程量计算：2、围堰内填土土围堰与钢板桩之间填硬塑性粘土。3．机械设备进场计划机械设备计划表序号机械或设备名称型号数量(台)1挖机26012装载机5023全站仪科利达14水准仪DS21三、钢板桩围堰施工方案1、围堰平面布置图10#、11#承台开挖钢板桩防护平面图m316870*4.2*0.1V-6-/2810#、11#承台开挖钢板桩防护立面图2、钢板桩围堰受力计算2.1、承台开挖防护方案承台开挖防护采用拉森Ⅳ型钢板桩进行围护，内设H40型钢围檩，内支撑选取，四脚支撑采用H40型钢，对称支撑采用ø609×8mm钢管。保证承台开挖时，边坡的稳定，支护采用单支撑支护，支护结构图参照附图。2.2、验算湟水河大桥左幅11#承台开挖最深，深度为6m,按最不利情况考虑，因此本计算以左幅11#承台开挖钢板桩防护计算为例。2.1.1地质情况以原地面标高±0.00往下地质依次是杂填土、卵石土、泥岩、砂岩。2.2.2计算参数a、钻孔桩平台土围堰标高：±0.00；承台底面标高：-5.92m；承台厚3.0m。b、土的重度为：18.2KN/m3，内摩擦角Ф=20.1°-7-/28c、距板桩外1.6m均布荷载按20KN/m2计。d、围堰内15cm厚C20封底砼。e、钢板桩采用拉森Ⅳ型钢板桩，厚15.5mm，拉森钢板桩桩长L=9m，其基本参数：A=236cm2,w=2037cm3,I=38600cm4,允许应力a210MP，a125MP。2.2.3钢板桩入土深度计算(1)、钢板桩平面布置、板桩类型选择，支撑布置形式如附图，为偏于安全，按不考虑土层粘聚力影响的情况计算：49.0)21.2045(tan)2-45(tan22aK05.2)21.2045(tan)245(tan22pK(2)、用等值梁法计算板桩，计算作用在板桩上的土压力强度，绘制出土压力分布图如2.3.1图所示，为了考虑钢板桩与土的摩擦作用，将钢板桩前后的土体被动土压力分别乘以修正系数，钢板桩被动土压力的修正系数取k=1.6，钢板桩土压力强度计算：-8-/282.3.1图钢板桩土压力分布图2m/38.3649.008.42.18KNrhKeaAh2m/8.949.020KNqKeaAqmyq29.26.1)21.2045tan(（3）、设板桩墙土压力强度等于零的点距离挖土面的距离为y，在y处板桩墙的被动土压力等于板桩墙后的主动土压力，即aapqKyHrKyrkk)(mKkKreeyaPaqAh92.0)49.005.26.1(188.938.36)(（4）、按照简支梁计算等值梁的最大弯矩和两个支座反力（即aR和OR）及验算①、采用结构力学求解器建立力学模型②、强度验算采用结构力学求解器求解弯矩图由弯矩图可以看出最大弯矩为mKNM/35.70max，-9-/28MPaMPaWM210][99.301004.21035.703-3max＝＝，验算合格。剪力图由剪力图可以看出最大剪力KNQ32.59maxMPaMPaAQ12551.2106.231032.5933max，验算合格；③、挠度验算挠度验算由挠度曲线图可以看出最大挠度为mmfmmf19.84003276186.0，挠度变形验算合格。④、节点反力值计算结点反力值表-10-/28由结点反力值表可以看出aR=44.277KN/m，OR=59.307KN/m。（5）拉森钢板桩的最小入土深度计算设拉森钢板桩的最小入土深度为t，则t=y+x。x可根据OR和墙前被动土压力对板桩底端的力矩相等求得，即xxKKKrxRap31)(2120mKKKrRxaP65.2)49.005.26.1(2.1831.596)(60拉森钢板桩实际入土深度为tt)2.1~1.1(0，为了施工安全，则取1.2mt28.4)92.065.2(2.10因此拉森钢板桩的长度L=4.28+4.08=8.36,施工时选取拉森钢板桩的长度取9m。2.2.4围囹结构验算围囹设四个脚撑和一个对撑，围囹四周、四脚脚撑采用H40型钢，对撑支撑采用ø609×8mm钢管，围囹结构尺寸见下图。2.4.1、单层围囹计算-11-/28(1)、结构材料及材料参数由上文计算得支撑反力为44.277KM/m,即作用在围囹上的均布荷载顺桥向围囹建模平面如下：H400*400参数，A=218.7cm2,w=3330cm3,I=66600cm4,PaE11101.2，允许应力a210MP，a125MP。ø609×8mm钢管主要参数：惯性矩4444491.68088)3.599.60(049.00491.0cmdDIx）（，回转半径cmdDix25.21161.609.60162222，截面面积222221513.59-9.60785.0785.0cmdDA）（）（，抗弯截面模量344446.22409.603.599.600982.00982.0cmDdDWx，单位重量mkgm/99.233，弹性模量：MPaE5102。(2)整体模型建立在结构力学求解器建立模型-12-/28计算力学模型(3)模型建立采用结构力学器求解弯矩图-13-/28剪力图轴力图-14-/28挠度弯曲图(4)强度验算由弯矩图可以看出边梁和四脚支撑最大弯矩值：mKNM/9.54max由剪力图可以看出边梁和四脚支撑最大剪力值：KNQ3.83max,由轴力图可以看出边梁和四脚支撑最大轴力：KNF74.133max,由轴力图可以看出对称梁最大轴力：KNF6.166max，围囹采用H400*400型钢抗弯、抗剪强度验算，MPaMPaWM210][49.161033.3109.543-3max＝＝，合格。MPaMPaAQ1258.31087.21103.8333max，合格。-15-/28由挠度曲线图可以看出最大挠度为mmfmmf5.740030000398.0，合格。斜撑采用H400*400型钢抗压强度验算，MPaMPaAF21012.61087.211074.13333max，合格。对撑梁ø609×8mm钢管抗压强度验算MPaMPaAF21062.71087.21106.16633max，合格。2.2.5基坑底部的隆起验算考虑到基坑底部为50cm混凝土封底，且坑底地质为泥岩和砂岩，不会发生隆起现象，故不进行隆起验算。-16-/283、机械设备计划表序号机械或设备名称型号数量(台)1振动锤DZ9012履带吊50t13轮式汽车吊25t14插入式振捣器2N35,50105钢板桩拉森桩(SKAP-Ⅳ型)254.478t7电焊机30KVA58钢筋调直机GT19钢筋切断机6-40110钢筋弯曲机GW40111天泵36m112泥浆泵3PN413清水泵Q4PS514经伟仪DJ2115全站仪拓扑康116水准仪DS21备注：混凝土由拌和站集中拌制（120m3/h），搅拌运输车经便道运至现场。-17-/28劳动力计划表序号人员人数1现场管理人员82安全员23钢筋工104混凝土工205架子工106电焊工107模板工154.钢板桩打入4.1钢板桩的选用本工程选用拉森桩(SKAP-Ⅳ型，日标)宽40cm，重76.1kg/m，考虑到本工程地质情况的需要，拟采用桩长为9米的钢板桩（附基坑钢板桩防护计算书）。1、首先在板桩堆放基地对钢板桩进行检查、丈量、分类、编号，选用同种型号的板桩，进行弯曲整形、修正、切割、焊接，整理出施工所需型号、规格、数量的钢板桩。为确保每片钢板桩的两侧锁口平行。同时，尽可能使钢板桩的宽度都在同一宽度规格内。需要进行宽度检查，方法是：对于每片钢板桩分为上中下三部分用钢尺测量其宽度，使每片桩的宽度在同一尺寸内，每片相邻数差值以小于1cm为宜。对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。对于超出偏差的钢板桩应尽量不用。2、发现缺陷随时调整，整理后在运输和堆放时尽量不使其弯曲变形，避免碰撞，尤其不能将连锁口碰坏。同时对两侧锁口用一块同型号长2～3m的短桩作通过试验，以2～3人拉动通过为宜，或采用卷扬机拖拉。锁口通不过或桩身有弯曲、扭曲、死弯等缺陷，采用冷弯，热敲（温度不超过800～1000℃），焊补、铆补、割除、-18-/28接长等方法加以整修。同时，要求接头强度与其它断面相等，接长焊接时，用坚固夹具夹平，以免变形。3、本承台钢板桩长度17m，常规施工钢板桩长度模数为18m、16m、12m、10m等，因此需要对现有模数钢板桩进行接长。钢板桩接长采用坡口对焊，“U”形内侧焊接加劲板，焊接完成后，用1m长钢板桩从焊接钢板桩一端插人、穿出到另