钢套箱围堰方案

唐龙大桥及接线（赣丰路-唐章路）

水中钢套箱围堰专项施工

方案

编制人：职务：职称：

审核人：职务：职称：

审批人：职务：职称：

江西中煤建设集团有限公司

唐龙大桥及接线（赣丰路-唐章路）项目经理部

二○一七年十二月

目录

一、工程概况 (3)

1.地质情况 (3)

2.气象条件 (3)

3.水文条件 (3)

4.水中围堰 (3)

二、编制目的原则和依据 (3)

1.目的 (3)

2.原则 (4)

3.依据 (4)

三、施工人员、设备和主要材料安排 (4)

1.施工队伍 (4)

2.机械设备 (4)

3.主要材料 (5)

四、钢套箱围堰施工方法 (6)

1.钢套箱围堰施工工艺流程 (6)

2.钢套箱施工前的准备工作 (6)

3.水中抽槽 (7)

4.钢套箱围堰设计情况 (8)

5.钢套箱侧板受力分析及计算 (9)

6.钢套箱施工 (10)

五、抽水止水 (11)

六、承台基坑开挖和承台施工 (11)

七、保证措施 (11)

1.质量保证措施 (12)

2.工期保证措施 (13)

3.安全文明保证措施 (13)

1.水深3米时计算 (15)

2.水深4米时计算 (18)

3.做设静动压按均匀承载计算 (21)

九、钢套箱围堰示意图 (22)

唐龙大桥水中钢套箱围堰施工专项方案

一、工程概况：

唐龙大桥及接线（赣丰路-唐章路）起点为赣丰路交叉口，终点与唐章路相接，道路等级为城市主干线。采用双向六车道布置，设计速度为50km/h，道路红线宽度56米，主桥桥梁宽度为35.5米，路线全长1.09km，总工期为579天。

1、地质情况：本桥位于赣州市南康区唐江镇横江村，横跨上犹江，华南褶皱系、赣西南凹陷（赣州-吉安）拗陷、信丰-于都拗褶断束红色岩系断陷盆地内。地层产状平缓-倾斜，厚度数百余米，分布稳定；地质构造表现为单斜构造或者不规则向斜盖层构造，场区附近无活动性深大断层。区域地质构造稳定。

2、气象条件：桥所处区域属中亚热带季风湿润气候，年平均气温19.3℃，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛。12月均温8.8℃，7月均温28.6℃，无霜期286天左右，年平均降雨量1443.2毫米，年均日照时数1856.6小时。

3、水文条件：桥位轴线走向近南北，河流走向近东西，勘察区地貌属低山丘陵地段，桥位区地面黄海高程 104.43～125.60m，总体表现为南高北低。现状河流蜿蜒曲折，呈“S”型，宽约200m，水深2.95～3.5m。

4、水中围堰：水中钢套箱围堰只有主墩6#、7#。现在属于沽水季节，水深2.6～3.0m，每墩8根桩，共计16根，桩径2.2米，总桩长320米，承台尺寸为10.1m×9.1m，高度为3.5m。

二、编制目的、原则和依据：

1、目的：

为了加强唐龙大桥建设的施工管理，并对工程的安全、质量、工期、实

际的技术水平、施工管理水平和机械配套能力及现场实际情况的基础上，围绕着确保安全、保证质量、缩短工期、降低造价的目的来编制施工专项方案，科学指导本工程桥梁主墩部位的工程施工。

2、原则：

严格遵循招标文件、设计图纸、地质资料及国家、部委地方政府颁发的有关技术规范、规程的规定，认真分析研究，制定切实可行的施工专项方案，总体考虑，全面协作，合理规划整个工程的施工程序，技术措施，加强各施工工序间的衔接，提高施工效率，确保施工质量和进度，认真贯彻“安全第一，质量第一”的方针政策，在业主和监理工程师的指导下，优质、安全、快速、高效的完成水中围堰工程。

3、依据：

根据本项目的实际情况，在认真分析研究方案时，还仔细参照以下规范和规定：

（1）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）

（2）《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2001）

（3）《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）

（4）《建筑机械使用安全技术规范》（JGJ33-2012）

（5）《我国现行的安全生产、文明施工、环保及消防等有关规定》

（6）广东省交通规划设计研究院股份有限公司编制唐龙大桥及接线工程施工图设计

（7）根据我单位的施工能力，现有的机械设备，技术实力和类似工程中积累的经验

三、施工人员、设备和主要材料安排：

1、施工队伍：钢套箱施工队伍一个，二个班组，约30人，水中平台队伍一个，约12人；

2、机械设备：详见《进场机械设备配置表》

进场机械设备配置表

3、主要材料：唐龙大桥6#、7#墩水中钢套箱围堰主要使用材料是：（见下表）

主要材料使用计划表

四、钢套箱围堰施工方法：

1、钢套箱围堰施工工艺流程

2、钢套箱施工前的准备工作：

（1）钢套箱的运输及存放：检查并处理好的钢套箱，在堆放、起吊和运输中，要尽量避免碰撞，防止弯曲变形，起吊时采用多点（一般为2点以上）起吊，人工进行配合，平稳的放置在挂车上运输到施工现场。

（2）钢套箱检查：钢套箱运到现场后，在安装前必须对钢套箱进行检查、丈量、分类、编号，同时对钢套箱进行锁口试验。

（3）其它准备工作：

设备的准备，在吊打钢套箱之前须检查振动锤，振动锤是吊打插钢套箱的关

键设备，在吊打前一定要进行专门的检查，确保施工顺利，功能正常且功率达到60KW以上，而夹板齿磨损不宜太多，配电柜及电缆线应符合要求。

3、水中抽槽

（1）准备工作：

根据唐龙大桥工程的地质条件，设计要求，结合钢套箱围堰施工程序和业主要求，本工程采用液压多功能旋挖机进行水中抽槽。抽槽的设备采用2800型旋挖机，旋挖机在运到现场之前必须全面检修，使旋挖机在施工时使用正常，快捷，缩短工期。

（2）钻孔平台的拆除

桩基完成后，拔除护筒，就必须对钻孔平台进行拆除，平台拆除按从上至下的顺序进行，直至拔除平台钢管桩

（3）测量定位

水中平台全部拆除后，用全站仪在钢栈桥上测量出水中抽槽的位置和钢栈桥上旋挖机行走和开挖抽槽的位置，并用白漆标线醒目，旋挖机驾驶员坐在驾驶室能看得见。因河床标高有高有低，用钢筋探测河床顶面到钢栈桥的高差，取一个平均值，作为抽槽控制数值。以此值来控制旋挖机抽槽的深度。以确保钢套箱高度一致，美观。

（4）旋挖机水中抽槽

①旋挖机到达钢栈桥后，按照测量放样划出的位置进行就位，在测量员，施工员的指挥下进行旋挖，装载机运输车辆紧随其后。随时随地将旋挖出来的岩土装运到指定地点，因钢栈桥处于一个较高的平面上，所以旋挖机就位与平面无倾斜状况，稳定性好，调整好桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准调整垂直度参数。使钻杆垂直，同时稍微提升钻具，确保钻头环刀自由浮动槽内，旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数。当钻头对准中心十字线时，各项数据即可锁定。钻杆与旋挖机始终保持90°，各项参数无需再作调整，旋挖一个孔后，旋挖机

按划好的白线向前移动一个孔的位置，即可旋挖第二个孔，以此类推。

②钻孔：旋挖机就位后开始旋挖钻孔，旋钻时每回次进尺控制在60cm左右，刚开始要放慢旋挖速度并注意放钻要稳，提钻要慢，特别是在旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度，如有偏差及时进行纠正，操作人员随时观察钻杆是否垂直并通过深度计数器控制钻孔深度，当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐，钻屑进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口，之后再提升钻头到钢栈桥卸在早已准备的装载机斗内，再由装载机卸在自卸汽车车箱中，旋钻完第一个孔后，旋钻第二个孔时要叠压第一个孔的三分之一的位置。

③标高控制：所谓标高控制也就是槽底控制，首先在钢栈桥上（抽槽四周）每隔5米测一个点，计算出该点抽槽深度，施工技术人员，操作人员按每个测点的数据进行控制旋挖深度，使槽底处于一个水平面上。

④余碴外运：旋挖机处于河中的钢栈桥上，旋钻出来的余碴无法堆放和利用，再加上为了环保河水中不允许余碴排入，所以旋钻出来的余碴必须外运，外运前首先要确定弃碴倾倒点，旋钻出来的余碴由自卸汽车运至弃倒点，再由推土机或装载机推平并做好周围的环保工作，以防污染。

4、钢套箱围堰设计情况

（1）承台尺寸10.10×9.10m，承台底标高6#墩96.9m，7#墩96.5m，承台厚度为3.5m，承台全部埋藏在河床以下。

（2）钢套箱围堰尺寸35.1×16.1m

（3）钢套箱一般有单壁和双壁两种形式，唐龙大桥采用单壁形式，包括侧板、侧面竖肋，侧面横向加强版等组成，侧板采用6mm厚钢板，侧面水平加强板，采用100×10mm扁钢，侧面竖肋采用不小于14#钢槽，单块尺寸为9m×3m，围堰一周长度为100.4m。

（4）内支撑：设计图设计为单层内部支撑，支撑标高约比现有水面高1.0~1.5米，钢围檀为双联40b型工字钢焊接在钢套箱上，内支撑为ф529钢管。

（5）箱内封底混凝土：设计采用水下砼C30，外围则用砂袋封底或支撑。 5、钢套箱侧板受力分析及计算

钢套箱作为组合或钢模板，侧板受力按水压计算即可。 （1）壁板计算

目前水深为2.5~2.8米，按4.0米计算，水流速为1m/s ，洪水时为2m/s 动水压力2

2

2

2/08.48.92/110422/m

KN g v r A K =????=???=ρ

因动水压力为倒三角形，壁板按静水压取值，其荷载2

/05.0mm N q =

按均布荷载四边简支板计算，取mm I I 50021==1/=y x I I 则0368.0=x K 0368.0=y K

mm KN KqI M M x y x ?=??===46050005.00368.022

板厚为mm 6，即3

mm 6=ω

22/190][7.676/460/mm N Nmm M ====σωσ<（满足要求）

（2）横向小肋计算

横向小肋以竖向大肋为支撑，两端焊接在大肋上，其间距mm I

500=

线荷载mm N q /2550005.0=?=，按均布荷载，单跨两端固定，其杆端弯

矩和剪力为mm N I q M ?=??=??=520834

12/5002511212

N I q Q 62502/5002512/1=??=??=

选用扁钢，厚度10mm ，高度100mm

3216667100101mm =??=ω

22/190][/3.3116667/520834/mm N mm N M ====σωσ<（满足要求）

2

2/5.188][/2.4100103/625023/2mm N mm N A Q ==???=??=ζζ<

6、钢套箱施工

（1）因本工程地质结构设计与实际有差异，从安全角度考虑单层内支撑存在安全隐患，我部将单层内支撑改为双层内支撑（详见施工图）。

（2）在钢套箱吊打前，按测量定出的位置，先安装导向梁，按导向梁的方向进行钢套箱的吊打，钢套箱吊打时开始先吊打一块，固定在导向梁上，接着吊打第二块（因本项目抽槽后吊打的深度不易固定，固采用打一块，固定一块的施工方法），然后再合拢。

（3）吊打顺序

水流方向

开始吊点合拢点

因上犹江水流流速较平缓，可从上游开始，在下游合拢，每边由一角吊打至另一边，具体吊打顺序如图所示。

吊打前应在导向梁上放出每块钢套箱的位置线，吊打时尽量将钢套箱板贴靠导梁并严格控制好钢套箱板的垂直度，尤其是第一块板要从两个相反的垂直方向同时控制，确保垂直不偏。

在设置好的导向梁上选择上游处吊打第一块钢套箱，板身紧靠导向梁：这时在相互垂直的两个方向用经纬仪或全站仪观测吊锤等测量工具观测钢套箱板垂直度，以确保钢套箱打正、打直、以第一块钢套箱为基准，再向两边对称打，在整个钢套箱围堰施工过程中。开始时吊一块打一块，即将每一块钢套箱板吊打到设计标高位置，最后剩下1~2块，吊打合拢有误差，可用倒链或滑车但对拉使之合拢，再逐块打到设计深度。

（4）钢套箱吊打完一排（整个钢套箱分为4排或四边），可以安装焊接钢围囹，待合拢全部吊打完毕除安装焊接钢围囹，还必须进行内支撑焊接，

使钢套箱形成一个整体，下层钢围囹和下层内支撑待水位下降或抽干水时在进行焊接。

（5）水下混泥土封底，在浇筑水下混泥土前先进行沙袋灌包运至现场，本工程围堰是先抽槽，再打（放）套箱钢板，灌注水下砼时可采用导管法进行水下砼封底，根据设计抽槽深度，宽度，设置合理的导管位置（或用砼泵车的长臂管直接泵入水槽中，为了使钢套箱稳定不移动，在水下封底砼灌注的同时，在钢套箱外侧，用人工将沙包抛入外槽内，待水下封底的砼强度达到40%以上（即三天后）再将砂包抛入钢套箱外侧（约1米高，2米宽）这样即增加钢套箱的稳定性，又起到了减少河水对钢套箱的压力。

五、抽水止水:

1.钢套箱吊打之前，一般应在锁口内涂抹黄油，锯末等混合物，当锁口不紧密漏水时，用棉花在内侧嵌塞起到了防水可减小水压力的双重效果。

2.水抽完后，钢套箱还是会漏水影响承台基坑开挖，应在钢套箱内侧用编织袋土围一个不小于高50cm,宽60cm的内围堰，形成一条高40cm×宽

30cm的临时水沟,在钢套箱围堰的对角各挖一个集水坑，然后用水泵抽出围堰。

六、承台基坑开挖和承台施工

（详见唐龙大桥下部构造施工方案）

七、保证措施

建立建全以项目经理为首的质量、安全管理领导小组，分工明确，责任到人，及时发现及时清除各种质量、安全隐患，防患于未然。

质量、安全环保管理领导小组机构图

（1）以分管质量副经理为首的质量监管小组，负责质量管理方面的工作，并保持与设计施工等方面的有效协调。

（2）各种原材料，半成品严格按质量要求进行采购，钢套箱运到现场后应及时检查，分类，编号。钢套箱锁口应以一根长1.5m~2.0m标准直尺或铝合金对钢套箱进行滑动检查，凡锁口不符合的应进行修正，合格后方能使用。

（3）钢套箱组合钢板的质量要求

①钢套箱的垂直度保持在1%以内

②槽底标高误差控制在5cm左右

③板与板要连续，不允许出现不连续现象

④板的平面位移（直线）控制在1cm以内

（4）在使用拼接接长的钢板时，钢板的拼接接头不能在围堰的同一断面

上，而且相邻板的接头上下错开至少0.5m，在组拼钢套箱时要预先配钢板，在运输存放时，按吊打桩顺序堆码，吊打时按规定的顺序吊打。

（5）钢套箱围堰在使用过程中，防止围堰内水位高于围堰外水位，在低水处设置连通管到围堰内抽水时再予封闭，在围堰内抽水时，钢套箱锁口漏水，在围堰外撒大量木屑、谷糠等细物，借漏水的吸力附于锁口内堵水或者在围堰内用木条、棉花（絮）等楔入锁口内嵌缝，外撒物堵漏时，要考虑水流方向并尽量接近漏缝，当围堰内抽水至支撑导梁处时，将导梁与钢套箱之间的缝隙，用钢板垫或用木楔楔紧，使导梁受力均匀。

2.工期保证措施

（1）项目部在水下围堰施工就要全面开展工作，调遣具有丰富同类工程施工经验和责任心强的工程技术、经济、安全等各类专业技术人员和施工队伍上场

（2）实行项目法施工管理方式，做到统一组织、统一管理、统一计划、统一协调、统一物质供应、统一资金收付，各施工队伍在项目部的统一领导下互相协作配合共同完成所承担的施工任务。

（3）发挥整体优势，对施工队伍实行动态管理，合理组合。

（4）加强现场的思想政治工作，抓住时机，开展以比质量，比安全比进度，比效益的劳动竞赛，使每一位参加施工的员工充满责任感、荣誉感和紧迫感，发挥出最大的积极性。

（9）正确处理好与业主、监理、当地政府以及兄弟单位的关系。取得各方面的支持与配合，为施工生产创造一个良好的外部环境。

3、安全文明保证措施

以项目经理为首，分管安全的副经理为副，安全员及安全生产工作人员组成的领导小组，负责管理、监督施工安全等工作，确保施工安全。

（1）机械设备安全保证措施：

①机械设备操作人员或驾驶员，必须经过专门训练熟悉机械操作性能，经专业管理部门考核，取得操作证后才能上岗作业。

②机械操作设备人员和指挥人员严格遵守安全操作技术规模，工作时集中精力，谨慎工作不擅离职守，严禁酒后驾驶（操作）。

③机械设备发生故障后及时检修，决不带故障运行，不违规操作杜绝机械和车辆事故发生。

④机械操作人员做好各项记录，达到准确、及时、严格贯彻操作制度。认真指引清洁、润滑、坚固、防腐、安全的十字作业法。

⑤机械设备和工具摆放整齐，不得随意摆放。

（2）安全文明施工：

①进入现场施工和工作人员必须佩戴安全帽，讲文明用语，设置警示标牌和警示标语，杜绝打架斗殴酗酒等不文明行为。

②泥（岩）渣：基坑土方或石渣运输车辆出场，轮胎必须清理冲洗干净。

③施工现场要注意防火、防盗，现场要摆设消防器材和保安人员在施工现场。

（3）水上安全措施：

①合理安排水上作业区域和时间，保证施工人员正常工作。

②作业区域在河道两侧进行围挡，设置安全警示标语，安排保安人员全天候守卫，严禁闲杂人等进入作业区。

③水上施工平台必须有标识、防撞栏、救生圈、救生绳，夜间河道作业区域应布置警示照明灯。

④水上作业人员必须配备救生衣、安全绳，做到一人一套、一人一根、

安全施工。

⑤ 与当地医疗保健和消防部门保持密切联系，做到有备无患。 八、各项参数的计算

设计院只提供了水中钢套箱大样图，未提供内支撑详细图也未提供理论参数数据。我部根据实际的地质情况，从施工方面和安全系数的考虑，在设计院提供的大样图基础上，内支撑作了一些调整。从一层内支撑改为二层内支撑；（详见施工大样图）各项参数计算如下; 1. 当水深3米时；

① 静水压力：

m KN h 363.61011=?==γω m KN h 656.51022=?==γω

m KN 812

36201==+=ωω上

m KN 50.52

65

362

2

1=+=+=

ωωω下

式中 为水重力→γ，为受力高度→h

纵向间距取5.5m

99KN 5.5185.5=?=?=上上ωP 278KN 550.5

5.5=?=?=下下ωP ② 动水压力：

KN g v KA F 43110

22105.55.62222

=?????==γω

式中 2.0取系数→K 3

KN 10m 为水重力→γ

s 2.0水流速取→v 2163m A 阻水面→2s 10g m 重力加速度取

→ 根据流水压力在0.3倍处为作用点 即作用点 1.95m 6.50.3y =?=

{55.48.05?=?+?=+ωω

F P P F P P 下上下上

{

65155.414355.455.48.05143

=?=?=?=?+?=+ωωF F P P P P 下上下上

作保 KN P

128=上KN P 15=下

③钢管mm 10529?φm C 16=长度2163cm A =面积cm i 35.18=回转半径

2.8735

.18100

16100=?=?=

i C γ 查《钢结构设计规范》0.7345=φ 稳定验算：

[]满足要求上

MPa MPa A P 1901910

1637345.010)12899(23

σφσ<=???+==

[]满足要求下

MPa MPa A P 1902510

1637345.010)15278(23σφσ<=???+==④ 两根I40b 工字钢组合，简支跨径为5.5m

惯性矩422781cm I X = 抵抗距31139cm X =ω 面积2

94.07cm A =

均载：

m KN 41.35.5

128

185.5q =+=+=上上上P ω

m KN 545.5

15

50.55.5q =+=+=下上下P ω

弯距：

m 157KN 8

5.541.38q M 2

2?=?==C 上上

m 205KN 8

5.5548q M 22?=?==C 下下

弯应力：

[]MPa MPa M 19069101139210157102103

6

3X 6=<=???=??=σωσ上 []MPa MPa M 1909010

1139210205102103

6

3X 6=<=???=??=σωσ下 剪力：

KN P P Q 1142

12829922=+=+=动静上上上

KN P P Q 1472

15227822=+=+=动静下下下

剪应力：

[]MPa MPa Q 110131007.941011410A 102

3

23=<=??=??=ττ上 []MPa MPa Q 1101610

07.941047110A 102

3

23=<=??=??=ττ下 挠度：

[]mm

mm 4544X 211

5.21022781102.138********.3510EI 38425q =<=???????=???=τC f 上[]mm

mm 4

544X 211

6.81022781102.13842550054510EI 38425q =<=???????=???=τC f 下以上的弯应力、剪应力、挠度均满足要求； 2、当水深4米时

① 静水压力：

m KN h 464.61011=?==γω m KN h 757.51022=?==γω

m KN 232

640201=+=+=ωω上

m KN 60.52

75

462

2

1=+=+=

ωωω下

纵向间距取5.5m

127KN 5.5235.5=?=?=上上ωP 333KN 560.5

5.5=?=?=下下ωP ② 动水压力：

KN g v KA F 16510

22105.75.72222

=?????==γω

根据流水压力作用点在水位线下0.3倍水深处： 则m m 25.27.50.3y

=?=

取最大值可忽略不计。则作用在近似下上上C P KN P P ≈≈165

2.5m ③钢管mm

10

529?φm C 16=长度2163cm A =面积cm i 35.18=回转半径

2.8735

.18100

16100=?=?=i C γ 查《钢结构设计规范》0.7345=φ 稳定验算：

[]满足要求上

MPa MPa A P 19024.410

1637345.010)165127(23

σφσ<=???+==[]满足要求下

MPa MPa A P 19027.810

1637345.010)0333(23σφσ<=???+==④ 两根I40b 型工字钢组合：角支距径5.5m

惯性矩422781cm I X = 抵抗距31139cm X =ω 面积2

94.07cm A =

均载：