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钢板桩施工方案[1]⒈工程概况……………………………………………………………………………3
⒈⒈施工情况……………………………………………………………………3
⒈⒉工期情况……………………………………………………………………3
中建三局临水临电施工组织设计(25P)⒈⒊钢板桩工程数量统计表……………………………………………………3
⒉施工组织……………………………………………………………………………5
⒉⒈施工准备工作………………………………………………………………5
⒉⒉施工机构……………………………………………………………………5
⒉⒊劳动力组织措施……………………………………………………………6
⒉⒊机械设备组织………………………………………………………………7
⒊总体施工方案………………………………………………………………………8
⒊⒈钢板桩施工工艺流程及工况图……………………………………………8
⒊⒉钢板桩围堰施工方案……………………………………………………11
⒊⒊基坑开挖及封底方案……………………………………………………13
⒋等弯矩布置水平支撑平面、立面图……………………………………………14
⒋⒈水平支撑立面图…………………………………………………………14
⒋⒉水平支撑平面图…………………………………………………………15
⒌围堰、支撑及地基检算…………………………………………………………16
⒌⒈基坑底稳定性检算………………………………………………………17
⒌⒉支撑布置计算……………………………………………………………18
⒌⒊根据板桩受力检算最小埋深……………………………………………19
⒌⒋基坑底管涌验算…………………………………………………………20
⒌⒌涌水量计算………………………………………………………………21
⒌⒍根据等弯矩布置支撑及支撑反力计算…………………………………21
⒌⒎钢板桩所受弯矩计算……………………………………………………25
⒍安全保障措施……………………………………………………………………25
⒎环境保护措施……………………………………………………………………26
⒏文明施工措施……………………………………………………………………27
⒐血吸虫防治措施…………………………………………………………………28
⒑附图………………………………………………………………………………28
滠口左线引桥1#桥、滠口右线桥、谌家矶左线引桥多次跨越府环河下游的朱家河、新斗马河、滠水河西支。滠口左线引桥1#桥8#~9#墩、滠口右线桥15#~16#墩,谌家矶左线引桥101#~102#墩位于滠水河道中。滠口右线桥24#~28#墩由于规划河槽,加深开挖,承台底面距地面(水面)在9m~16m之间。
具体墩位地质情况、承台及地面(水面)标高以及围堰尺寸等详见⒈⒊钢板桩工程数量统计表和⒑附图
枯水季节时间为2005年10月1日~2006年5月1日。
由于竣工日期为2006年11月30日,而2006年5月~2006年10月为汛期,河漫滩内墩位无法进行施工,所以只能压缩在该枯水期施工,以滠口右线桥25#墩为例,基坑埋深11.3m,枯水期一到,即要进行场地平整、临时便桥、临时便道、电力铺架等大临工程施工,然后再进行水上作业平台的搭设,设备进场,设备就位,准备工作需要30天。再进行钻孔桩施工,需要10天。钢板桩设备进场至承台施工需要50天。再进行承台施工,墩身施工等完毕才能拔除钢板桩。
工期紧迫,钢板桩则不能进行周转,水中墩及深埋墩施工需要同步进行。
⒈⒊钢板桩工程数量统计表
注:该数量表未计列土方、旋喷桩及支撑的数量
钢板桩围堰施工前,要准备好以下几项内容:
1、现场场地的平整,便桥、便道铺设完毕并满足通行及负荷要求,现场用水、用电满足施工要求。
3、协作队伍的提前确定。
4、施工需要的材料、机械设备组织进场。
为保证工期,确保项目部按照施工计划顺利完成任务,保证施工安全、质量,确保优质工程。成立了“中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部”,其组成如下:
项目副经理:罗利成 王家明
项目经理部下设工程技术部、安全质量监察部、计划财务部、综合办公室等三部一室。具体机构组织结构如下图所示:
在正式施工前,由项目经理部统一组织对施工人员进行岗前培训,明确设计标准、技术要求、施工工艺、操作方法和质量标准以及安全措施,施工人员经培训合格后持证上岗。
在施工人员进场时和钢板桩围堰施工前对施工人员进行安全教育,树立安全第一的思想,并对特殊工种、危险区域操作进行专项安全交底。
队伍培训:参加本工程施工人员必须具备相关专业知识和施工经验,为确保施工安全和施工质量,施工人员必须经培训合格后持证上岗。培训主要针对本工程特点、技术难点、技术要求、质量标准、操作工艺等有关知识进行培训。
经过培训,使所有管理和施工人员以熟悉安全施工知识、施工技术标准、质量要求、操作规程和有关规定,工作热情饱满,工作态度认真负责,施工技术精湛,安全优质高效的工作效率完成施工任务。
钢板桩围堰施工拟投入的机械、设备如下:
履带吊车:2台(50T)
柴油震动锤:45KW一套;60KW一套;90KW一套
长臂挖掘机:一台(18m)
围堰的平面结构形式采用矩形,高度为18m(检算埋深后计算得,计算单附后)。围堰尺寸为:13.5m×14m。围堰内部设置H型钢矩形支撑(加设角撑)。
⒊⒈钢板桩围堰施工工艺流程及工况图
采用拉森钢板桩做施工围堰的方法进行施工。其施工工艺流程见下图:
⒊⒉钢板桩围堰施工方案
拉森型钢板如下图所示(尺寸所示为拉森Ⅴ型钢板):
施工准备:将新旧钢板桩运到工地后,详细对其检查、丈量、分类、编号,同时对两侧锁口用一块同型号长2~3m的短桩采用检查小车进行检验。
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、接长等方法加以整修。同时确保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,在焊接时,先对焊,再焊接加固板,对新桩或接长桩、在桩端制作吊桩孔。检查小车示意图如下:
在采用组桩插打时,每隔4~5m设有一道夹木,夹木在板桩起吊前夹好,插打时,逐付拆除,周转使用。
组桩及单桩的锁口内,涂以黄油混合物油膏(重量配合比为:黄油:沥青:干锯末:干粘土=2:2:2:1),以减少插打时的摩阻力,并加强防渗性能。
钢板桩的吊运插打与合拢:钢板桩检查合格后,由两组平车运至墩位,按插桩顺序堆码最多允许堆放四层,每层用垫木隔开高差不得大于10mm,上下层垫木中线要在同一垂直线上,允许误差不得大于20mm。
安插钢板桩使用高架索道对钢板桩进行水平和垂直运输,将钢板桩运至指定位置,然后运用两个吊钩的吊起和放下,使钢板桩成垂直状态,脱出小钩,移向安插位置,插入已就位的钢板桩锁口中。
起吊前,锁口内嵌填黄油沥青混合料。箍紧钢板用的弧度卡箍,待插入锁口时逐个解除。
钢板桩逐块(组)插打到底,先插合拢后,再逐块(组)打入,本工程钢板桩拟先插上游边,在下游合拢。
根据地基稳定性检算,该基坑地基稳定性不能达到要求,需要进行地基加固。
采用旋喷止水帏幕,钢板桩插打完毕,基坑开挖前在桩基与围堰之间进行旋喷桩加固,采用满喷施工。最终目的是增大土的粘聚力,以满足地基稳定性要求,使基坑开挖后围堰稳定。
抽水堵漏:旋喷桩施工完毕之后,利用抓斗取土,当坑内积水到一定深度时即可抽水,然后继续开挖。抽水深度大于支撑高度时,要加设支撑然后才能继续进行往下开挖,严禁设置支撑前超挖。在加设支撑时要检查各节点是否顶紧,防止因抽水而出现事故。抽水速度不能过快,且要随时观察围堰的变化情况。当锁口不紧密漏水时,用棉絮等在内侧嵌塞,同时在漏缝处撒大量木屑或谷糠,使其由水夹带至漏水处自行堵塞。
按照地质情况进行涌水量检算后,若为有水开挖,则利用高压射水泵及吸泥机进行水下开挖,当挖至基坑底一下1.5m时,进行混凝土封底处理,封底混凝土采用C25标号,封底厚度为1.5m。封底后进行抽水、并设置支撑。直至基坑底。
拔桩:在钢板桩插打前,对插入土层内部的钢板桩内外两侧涂刷沥青,减少拔桩的摩擦力。钢板桩拔桩前,先将围堰内的支撑,从下到上陆续拆除,并陆续灌水至高出围堰外地下水位1~1.5m,使内外水压平衡,使板桩挤压力消失,并与部分砼脱离(指有水下砼封底部份)。再在下游选择一组或一块较易拔除的钢板桩,先略锤击振动各拔高1~2m,然后依次将所有钢板桩均拔高1~2m,使其松动后,再从下游开始分两侧向上游挨次拔除,对桩尖打卷及锁口变形的桩,可加大拔桩设备的能力,将相邻的桩一齐拔出,必要时进行水下切割。
⒊⒊基坑开挖及封底方案
根据渗水量计算,根据渗水量大小可以将开挖分为有水开挖和无水开挖,根据地基稳定性检算,由于粘土粘聚力为14KN/m2,地基稳定性不够,需要进行地基加固
采用旋喷止水帏幕,钢板桩插打完毕,基坑开挖前在桩基与围堰之间进行旋喷桩加固,采用满喷施工。最终目的是增大土的粘聚力,以满足地基稳定性要求,使基坑开挖后围堰稳定。
若根据计算,渗水量较大,水泵不能满足抽水要求,需要采用混凝土封底方案。即:旋喷桩施工完毕后,进行基坑开挖,根据支撑布置,防止超挖,及时进行支撑布置。遇水后,支撑布置工序暂停,使用高压射水泵进行水下基坑开挖,使用吸泥机吸泥,但是要保证基坑内水位要保持在最下一层支撑之上。基坑开挖至承台底部标高以下1.8m后,即进行水下混凝土封底,混凝土采用C25强度,封底厚度不得小于1.5m。封底后,再进行抽水,根据支撑布置,要边抽水边设置支撑,严禁抽水过深,要随时观察围堰变化情况,有问题及时处理。
⒋等弯矩布置水平支撑平面、立面图
⒋⒈水平支撑立面图(如下图所示)
弯矩及支撑反力根据检算得出,检算附后
⒋⒉水平支撑平面图(最大受力处支撑弯矩图)
⒌围堰、支撑及地基检算
根据以上工程概况,采用矩形钢板桩围堰施工(围堰尺寸为:13.5m×14m)。使用18m长拉森Ⅴ型钢板制作,(如下图所示)
根据地质情况判断:承台底地质土层均匀,为粘土。如下图所示:
钢板桩深入承台底面5m,即:围堰底口标高为0.76m,位于粘土层。转动力矩:Mov=G×X/2=(q+rh)×X2/2
q为上部荷载,该检算上部荷载q取值为0
即:Mov=rh×X2/2
稳定力矩:Mτ=X×τf×X2
均匀土层,Mτ=π×τf×X2
τf为地基土不排水剪切的抗剪强度,τ=σtgφ+c
则:抗隆起安全系数K=Mτ/ Mov
当K≥1.2时 地基土稳定
即:K=2πc/(rh)≥1.2
r为土的重度,18KN/m3
基坑土为粘性土,粘聚力c取值20KN/m2
则K=(2×π×20)/(18×11.29)=0.62<1.2 不符合要求。
需要增大土的粘聚力c值,需要旋喷桩满喷施工加固地基,使地基土的粘聚力达到40 KN/m2。
根据等弯矩布置原则,使钢板桩承受最大允许荷载【f】=200Mpa。
钢板桩顶部悬臂部分的最大允许跨度为:
h=3√(6×【f】×W/rKa)
r为土的重度,取18KN/m3。
W为拉森Ⅴ型钢板桩截面抵抗矩,取值为3000cm3。(钢管桩截面抵抗矩为1910cm3,检算后支撑设置较密,施工难度较大,不采用)
φ为粘土的内摩擦角,查表得φ=20°
所以计算得Ka=0.5
代入公式求得h=342cm=3.42m
h1=1.1h=3.76m
h2=0.88h=3m
h3=0.77h=2.6m
h4=0.7h=2.4m
⒌⒊根据板桩受力检算最小埋深t
采用盾恩近似法,经简化的土压力分布如下图所示:
假定作用在板桩FB’段上的荷载FGN’B’,一半传至F点上,另一半由坑底土压力MB’R’承受,由图中(如下图)几何关系可得:
rKaH(L5+x)/2=r(Kp-Ka)x2/2
简约后的公式为:KaH(L5+x)=(Kp-Ka)x2
L5=1.3m H=11.3m Ka=0.5 Kp=2.04(计算得)
x=【5.65±√(5.652+4×1.54×7.345)】/(2×1.54)
只要埋深达到4.7m,则满足钢板桩受力要求,该方案中对x取值5m。
钢板桩埋入基底深度为t=5m
K为抗管涌安全系数
当K≥1.5 即不会发生管涌
j为最大渗流力(动水压力)
i为水头梯度 即 i=h/(h+2t)
rw为地下水的重度,取值10KN/m3
则j=rw×h/(h+2t)=11.3×10/(11.3+2×5)=5.3KN/m3
K=r1/j=8/5.3=1.51≥1.5
符合要求,即:钢板桩打入基坑底5m,不会发生管涌现象。
涌水量Q为基坑底控制渗水量(单位:m3/d)
Q=K×A×i
K为土的综合渗透系数,粘土层一般取值为0.05~0.1,在本检算中,K取0.1m/d。
A为基坑底面积(单位:m2), i为水头梯度(i=h/(h+2t))
则:Q=0.1×13.5×14×11.3/(11.3+2×5)=10.03m3/d=0.44m3/h。
根据以上计算数据,用水泵(一般功率)可以满足现场排水功能。
⒌⒍根据等弯矩布置支撑及支撑反力计算
钢板桩所受弯矩如下图所示:
视板桩为承受三角荷载的连续梁计算:
h1=3m,h2=3m,h3=2m,h4=2m,h5=1.3m
q1=rKa×H1×(h1+h2)/2
q1=18×0.5×3×(3+3)/2=81KN/m
q2=rKa×H2×(h2+h3)/2
q2=18×0.5×6×(3+2)/2=135KN/m
q3=rKa×H3×(h3+h4)/2
q3=18×0.5×8×(2+2)/2=144KN/m
q4=rKa×H4×(h4+h5)/2
q4=18×0.5×10×(2+1.3)/2=148.5KN/m
根据三不等跨梁的内力计算,系数n=7m/3m=2.333
取最大受力层,即q=q4=148.5 KN/m
MAB=0.0019×q×l2=0.017×q=2.53 KN·m
MBC=0.3437×q×l2=3.093×q=459.3 KN·m
VB右=1.25×q×l=3.75×q=556.9KN
根据以上数据,取受力、受弯最大处,即MB、VB右
采用700mm×300mmH型钢支撑,其受弯方向的截面抵抗矩为5760cm3。
则:σ=M/W=585.09×106/(5760×103)=102MPa<【σ】=200 MPa
HJ 1089-2020 印刷工业污染防治可行技术指南.pdf角撑所受压力值为√2×F
即BC撑压力值为:787.6KN
则支撑选用700mm×300mmH型钢
⒌⒎钢板桩所受弯矩计算
根据支撑布置和土压力分配,可计算钢板桩所承受的弯矩值。
由h1=3m,h2=3m,h3=2m,h4=2m,h5=1.3m
T7035B-16塔式起重机附着顶升施工方案.docx得σ1=135MPa