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以市政路桥为例:钢板桩围堰施工方案

380 2020-09-07 09:48:29

1、工程概况

大桥及引道工程路线全长6.405km。

16#、17#、18#墩承台采用钢板桩围堰施工方法,16#墩、18#墩承台平面尺寸为8.5m×8.5m,高度为3.5m,混凝土设计强度为C40,单个承台混凝土设计方量为252.8m3;17#墩承台平面尺寸为18.5m×18.5m,高度为4m,混凝土设计强度为C40,混凝土设计方量为1369m3

2、施工部署

2.1 施工工艺流程

墩钢板桩围堰施工流程如下:

墩钢板桩围堰施工流程

钢板桩围堰的主要施工步骤如下:

测量放样→在钢护筒(或平台桩)上焊接牛腿,下放第一道内支撑→以第一道内支撑为导向框,插打钢板桩至设计标高→将水抽至第二道支撑下1m处,安装第二道内支撑→取土,安装第三道内支撑→回灌水,进行水下吸泥→水下封底混凝土浇注→将水抽空,安装模板,绑扎钢筋→承台浇筑→下塔柱施工→拆除围堰

本项目共进两套钢板桩,17#墩使用一套,16#墩的两个承台做成一个大围堰,18#墩围堰导用16#墩钢板桩。

2.2 人员组织机构

本围堰施工采用项目经理负责制管理,成立施工领导小组。由项目经理全权负责小组的机械、材料和劳动力的组织及施工,管理架构如下:

3、施工方法

3.1、施工准备

钢板桩运到工地后,详细对其检查、丈量、分类、编号,并对其尺寸及外观进行检查,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,采用坡口焊,对新桩或接长桩、在桩端制作吊桩孔。

如果采用组桩插打,每隔4~5m设有一道夹板,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。

根据设计方案及市场上供应,选择拉森Ⅳ型钢板桩,桩长12m、15m和18m,所用钢板桩具体截面特性见下表:

3.2、导框及支撑安装

在进行导向框安装前,先进行定位测量。在原有钢护筒上加焊钢牛腿作临时施工平台。然后以原有桩基础的钢护筒作为定位桩,沿钢板桩围堰全长设置围檩,16#墩第一层、第二、三层围檩用H588型钢;18#墩第一层、第二、三层围檩用H588型钢;17#墩第一、二、三层围檩都使用H588型钢。在钢板桩围堰四个转角上使用工钢做角撑,角撑至少设置两道。具体支撑细节见附图:钢板桩围堰布置图。

3.3、钢板桩的吊运、插打与合拢

3.3.1钢板桩的运输及吊运

钢板桩按插桩顺序堆码,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。

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。

3.3.2钢板桩的插打及布置

承台平面尺寸共有两种:16#墩、18#墩承台平面尺寸为8.5m×8.5m,高度为3.5m;围堰尺寸25.6×11.6钢板桩长18米,17#墩承台平面尺寸为18.5m×18.5m,高度为4m,围堰尺寸20.8×20.8钢板桩长24米,钢板桩逐根插打,插打顺序为:先插打南向的一个边,然后顺时针方向插打,最后在北向合拢。最初的一、二块钢板桩的打设位置和方向要确保精度,以起到样板的作用。插打时以第一道围檩为导向框,每插打完成1米测量校正1次,确保在同一直线上。其余钢板桩,则以已插好的钢板桩为准,起吊后人工扶持插入前一片钢板桩锁口,然后用振动锤振动下沉,整个过程中,要用锤球始终控制每片桩的垂直度,及时调整。每根钢板桩施打完毕后,即与围檩焊接牢固。在合龙前剩最后5~7根钢板桩未插打时,开始测量并计算钢板桩底部的直线距离,再根据钢板桩的宽度,计算出所需钢板桩的片数。钢板桩合龙时,两侧锁口不一定平行,可能会出现上大下小或者上小下大、左右偏移的情况,应采取措施调整,必要时应采用异型桩合龙,以确保整个围堰的密封性。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。

3.3.3插打工艺

a.用180履带吊的吊钩挂上振动锤,依次将钢板桩插打。

b.对准桩与定位桩的锁口,锤下降,靠锤与桩自重压桩至淤泥以下一定深度不能下降为止。

c.试开打桩锤30秒左右,停止振动,开动振动锤打桩下降,控制打桩锤下降的速度,尽可能的使桩保持竖直,以便锁口能顺利咬合,提高止水能力。

d.板桩至设计高度前40cm时,停止振动,振动锤因惯性继续转动一定时间,打桩至设计高度。

e.松开液压夹口,锤上升,打第二根桩,以上类推至打完所有桩。

f.打桩前一般应在锁口内涂以黄油、锯末等混合物,在打完钢板桩后,开始进行钢板桩围堰内的止水处理。

3.3.4注意事项

a.导向框安装之后,与钢护筒焊接牢固,确保导向框不晃动,以便打桩时提高精确度。

b.钢板桩插打,钢板桩起吊后人工将桩插入锁口,动作缓慢,防止损坏锁口,插入后可稍松吊绳,使桩凭自重滑入。

c.钢板桩振动插打到小于设计标高40cm时,小心施工,防止超深发生。

d.封口时,精确计算异形钢板桩的尺寸,确保围堰密闭的质量。

3.4、安装内支撑

钢板桩插打前,在钢护筒(或平台桩)上焊接牛腿,然后安装第一道内支撑,安质部对其验收。

对围堰进行抽水,将围堰内的水抽至第二道支撑下部1.5处,然后安装第二道支撑。

第二道支撑安装完成后需报安质部,检验合格后方可安装第三道内支撑。

每一道支撑安装完成后,要将其与围檩固定成一个整体。

在安装内支撑时,要先外框再内支撑的步骤进行,并在吸泥和安装过程中时刻关注围堰的和水位的变化,发现异常情况,应停止施工检查原因后,采取相关的措施后,方能继续施工。

3.5、开挖、抽水、封底

在开挖的过程中采用边施工边抽水的方式,若遇到部分地方的漏情况较严重者还要进行水下堵漏,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。

第三道内支撑安装完成后,往围堰内回灌水至施工水位,保持围堰内外水位相等,进行水下吸泥,。在开挖过程中要时刻注意开挖的速度,不能开挖得过快,且要注意开挖的标高,不要超挖情况发生。

封底前的施工准备。台和滑槽布置,利用钢围堰和钻孔桩护筒作为支撑,沿顺桥向拼装贝雷梁,其上铺脚手板作为封底施工平台。

封底施工平台间拼装一个储料斗支架,安装储料斗导管等封底施工设备

2、导管布置

封底混凝土的灌注采用垂直导管法,导管数量及在平面上的布置,应使各导管的有效灌注半径互相搭接,并覆盖基底全范围。导管具体布置如下:

⑴ 围堰封底时,为使钢板桩与水下封底混凝土有良好结合,围堰四周导管的布置应较中间密集。导管吊装前应试拼,接口连接严密、牢固,编号及自下而上标示尺度,做好分节及尺度标记。吊装时,导管应位于设计规定位置,并在砼灌注之前进行升降试验。

⑵ 每套导管顶部应有2节1m长短管,以便调整导管高度,随封底混凝土的增高拆除。导管接缝处必须连接可靠。

⑶ 每套导管用油漆划尺寸,以便计算导管埋入深度。

⑷ 每套导管顶端安装一个1.0m3的小漏斗,并用1台5t倒链悬挂在施工平台上,导管底口与封底基底顶面的距离不大于30cm。

⑸ 为控制封底混凝土标高和随时掌握封底混凝土的灌注情况,要求技术员随时进行测量并记录(测量点可在图纸上做标记)。

4、水下混凝土的拌合:

⑴、拌合前机械进行试运转,检查设备完好情况,一切就绪后,方可开始。

⑵、封底混凝土采用早强缓凝混凝土性能应满足如下要求

① 3d强度不小于20MPa(设计强度为30MPa);

② 混凝土初始坍落度18~22cm,2h后坍落度不小于15cm;

③ 混凝土初凝时间不小于12h;

④ 混凝土的拌和物和易性、流动性良好,且符合泵送及水下混凝土浇筑的施工工艺要求。

⑶、砼每小时供应量应满足混凝土面上升速度25cm/小时的要求,故每小时供应量不应少于865m3×0.25m/小时≈80m3/小时。

5、机具设备的检查

对灌注封底混凝土使用的机具(拌合机、搅拌运输车、砼泵车、倒链、泵管、电器设备等)应在施工前进行检查,保证机械设备处于良好状态,确保封底灌注正常进行。

6、水下封底混凝土前的最后检查及准备

⑴准备好测量绳,测量绳使用前应预先浸水,并用钢尺校核,其误差不大于5cm。

⑵试倒链、潜水泵。

⑶测量封底前泥面高程并记入封底记录。

⑷导管定位,导管下口高于泥面20~30cm。

⑸各岗位人员就位。

(二)封底混凝土的灌注

1、灌注顺序

拔球顺序根据导管处基底面情况,按事先编好的拔球顺序(根据清基后的底面标高确定)逐根进行拔球灌注。原则是由低处向高处,由四周向中间的顺序,分期分批开灌,尽量使混凝土流动不要太远。

每根导管在其邻近导管浇筑混凝土流至其底口前开灌,必要时可通过提升导管来控制,以免埋住导管底口。

2、首批混凝土灌注

保证拔球方量满足导管埋深,方可拔球灌注,以保证首批混凝土灌注后,导管埋深不小于0.8m。初次拔球时,混凝土的陷度可适当降低(约18cm)。拔球时,储料斗内的混凝土应连续快速有控制地送入导管内,不得中断,以防导管进水,导致拔球失败。拔球后,在测量确认导管埋深大于0.8m后方可进行下根导管的拔球。

3、在各导管的拔球过程中,对各导管的混凝土供应应跳跃式进行,以免任何一根导管长时间得不到混凝土供应,导致堵管。第二根导管拔球后,应对第一根导管灌注一次混凝土,然后再进行第三根导管的拔球,第三根导管拔球后,应对第一根、第二根导管灌注一次混凝土再进行第四根导管的拔球…. ,依此类推,直到分块灌注的最后一根导管拔完,其后各导管的灌注按顺序进行。

4、已拔球的导管在正常情况下,混凝土灌注间隔时间不宜时间过短,若超过30 min不能供料,应使导管反复升、降三次,每次升降幅度约0.1m。对于每根导管每小时内必须保证至少一次的混凝土供应,每次5—10m3。

5、正常灌注时导管埋深控制在1.0—1.5m,封底混凝土顶面高程每20-30分钟测量一次,混凝土的顶面流动坡度控制在1:5左右,当坡度太大时,应增加导管底在混凝土内的埋入深度或采用流动度较大的混凝土,每次提升泵管的高度不应超过20cm。

6、水下封底过程中,对混凝土的流动距离、流动坡度、泵管埋入深度、灌注速度、井孔内混凝土面上升情况,均应及时测量,做好记录,随时调整。

7、尚未拔球的导管,应根据封底混凝土面上升高度的测量资料,随时将导管提升至混凝土面以上一定高度,以防混凝土进入导管内,拔球时发生堵管,在拔球前必须以这些导管根据混凝土面标高测量重新确定导管下口高度。

8、若发现导管漏水,混凝土面骤变等异常情况,应迅速上报项目部,研究处理。

9、对产生离析、流动度损失大的混凝土,不准使用,防止堵管,引起质量事故。

10、封底混凝土按设计厚度灌注,砼面的最终灌注高度比设计提高不小于15cm,待抽水后,清除表面松散层。封底混凝土顶面高程误差应不大于10cm。

11、灌注结束后,将拌合机、混凝土泵输送管、灌注导管及其它盛放混凝土的设备冲洗干净,以备下次使用。

3.6、拆除内支撑

当承台及墩身均已施工完成后,便可对围堰进行拆除。拆除时先拆除内支撑,再将钢板桩拔除。拆除内支撑的顺序与其安装相反,由下至上进行拆除,但在拆除前为了便其拆除时的工况能现安装时相同,应先进行承台周边基坑回填,并夯实,然后可拆除第三道支撑。拆除第三道支撑后应向围堰内注水至内外水位一致,便围堰受力平衡,然后可拆除第一、二道支撑。

3.7、拔桩

3.7.1拔桩

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水位1~1.5m,使内外水压平衡,使板桩挤压力消失。再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,然后挨次将所有钢板桩均拔高1~2m,使其松动后,再挨次拔除,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。

3.7.2拔桩注意事项

a.为防止将临近板桩同时拔出,宜将钢板桩和加固的工钢逐根割断。

b.先割除钢板桩的支撑,然后再拔围堰钢板桩。

c.拔出的钢板桩应及时清除土砂,涂以油脂。变形较大的板桩需调直,完整的板桩要及时运出工地,堆置在平整的场地上。

d.将钢板桩用振动锤再复打一次,可克服土的黏附力。

e.按与打板桩顺序相反的次序拔桩。

3.8、河道清理

由于在围堰的施工过程中,开挖的土放置于周边的河床上,使河床高度发生变化,影响了其排水功能,故在施工完成后,要对其河床时行复原,复原采用挖机直接平整的方式进行。

4、监控及救援预案

4.1、监控及救援系统

a、目的:

为了施工人员在事故面前的安全和利益。

b、适用范围:

黑瞎子岛乌苏大桥及引道工程。

c、施工现场生产安全应急救援小组

安全小组应以项目经理为组长,对施工安全负主要责任。项目部其它主要人员担任小组成员,负责日常事务。

d、安全事故救援成员必须经过培训。小组每季度进行1-2次应急救援演习和对急救器材设备的日常维修、保养,从而保证应急救援时正常运转。

e、生产安全事故应急救援程序:

如发生产安全事故立即上报,具体上报程序如下:

现场第一发现人—— 现场值班人员—— 现场应急救援小组组长——向上级部门报告。

f、应急救援小组职责:

⑴组织检查各施工现场及其它生产部门的安全隐患,落实各项安全生产责任制,贯彻执行各项安全防范措施及各种安全管理制度。

⑵进行教育培训,使小组成员掌握应急救援的基本常识,同时具备安全生产管理相应的素质水平,小组成员定期对职工进行安全生产教育,提高职工安全生产技能和安全生产素质。

⑶制定生产安全应急救援预案,制定安全技术措施并组织实施,确定企业和现场的安全防范和应急救援重点,有针对性的进行检查、验收、监控和危险预测。

4.2、突发事件及风险预防措施

根据风险情况看,如果不采取相应有效的预防措施,不仅给桥梁施工造成很大影响,而且对施工人员的安全造成威胁。

1)深基坑在开挖时一定要注意周边水位的变化,最好在低潮位进行施工,应近量避开高潮位。

2)材料准备:开挖前准备足够优质脚手板,准备2台抽水泵,随时应急。

3) 深基础开挖,在施工过程中组织专人观测围堰的变形情况,如发现变形过大应采取措施找出问题所在,对围堰进行固。

4) 大风、大雨的预防措施:

①配备两台水泵(其中一台备用),用于排除井下积水。

②施工现场仓库配备足够数量的潜水泵、泥浆泵。

③及时获取天气信息,预先做好准备工作。

④一旦出现雨量过大,应停止施工,在围堰周边设置安全警示标志。

⑤当风力达到6级及以上,应停止围堰施工或围堰内的任何生产活动。

4.3、救生设施的设置

如事故一旦发生,应有较好的救生设施才能将损失降到最低。围堰内均应放置不少于4个的救生圈、2根的救生绳及2条救生梯。救生梯与救生绳对称布置于围堰的4个边的中部,救生圈应放在围堰的四角部位。

4.4、应急响应

事故发生后,应急就会响应,具体的响应过程见下图表

应急事故发生处理流程图

6.4、用电安全

电工作业人员必须持证上岗,非电工不得乱拉电线。配电箱及开关箱必须防雨、设门配锁,并安装漏电保护器,执行一机一闸的原则,熔丝的容量必须按用电负荷量装设。现场移动式电器设备必须使用橡皮绝缘电缆。现场手持作业灯必须使用安全电压。