钢管桩围堰施工方案

苏嘉杭高速公路

湘城2#大桥

第10孔外边梁更换项目C50砼配合比设计计算书苏州交通工程集团有限公司

基础围堰施工方案

苏州交通工程集团有限公司

常熟南北快速通道B标项目经理部

二零一零年五月

常熟南北快速通道B标辛安塘大桥

基础围堰施工方案

一、方案编制说明

二、工程概况

三、工程特点和难点分析

四、方案拟定

五、施工方案计算

六、施工组织

七、海事、航道专项安全措施

八、围堰安全专项措施

九、质量、安全保证体系

常熟南北快速通道B标辛安塘大桥

基础围堰施工方案

一、方案编制说明

常熟南北快速通道B标辛安塘大桥2－8＃墩均在辛安塘河中，埋置较深，地质条件一般，施工难度较大，进场伊始，结合现场实际情况，我部考虑了两个施工方案，一是搭设水中平台，进行钻孔桩施工，二是进行半幅围堰施工；我部经过慎重讨论，结合钻孔桩浇筑的方便性、安全性，最终选定围堰施工。

二、工程概况

辛安塘大桥路线在K6+777.2处与辛安塘河呈17°斜交,辛安塘河现为等外级航道,净空要求为12*2.5米,最高通航水位为1.624米,改移后的航道中心桩号为K6+840,桥梁交角为45°。

桥梁平面位于R=4000m的右偏圆曲线上,墩帽中心线、桥台背墙前缘线按径向布置后逆时针旋转45°布设。中跨呈斜扇形布置：桥台背墙前缘线与预制梁段平行布置.

辛安塘大桥上部结构采用25m先简支后结构连续的装配式部分预应力连续箱梁,预制箱梁高1.4米,横向半幅桥由6片梁组成.桥墩采用四柱式桥墩,立柱直径为1.3米,钻孔桩桩径为1.5米,桥台采用承台分离式台,半幅桥台下设8根1.2米钻孔灌注桩基础.

常熟南北快速通道辛安塘大桥桥梁起点桩号为K6+649.3，终点桩号为K6+930.7，桥梁全长281.4米，上部结构采用装配式部分预应力砼连续箱梁,下部结构采用墩柱、盖梁，基础为钻孔桩、系梁，按摩擦桩设计。

围堰的顺利进行对钻孔桩尽早施工具有重要意义。

三、工程特点和难点分析

1、工程地质条件

根据设计图纸，该处主要的地质为粘土、淤泥粘土、粉砂，高含水量，高孔隙

比，高压缩性，低强度，性质极差，连续分布，在河中间5－6＃处淤泥层厚度在0.5米，含水量为26%，孔隙比额e=0.755,压缩系数0.23Mpa－1,压缩模量ESL-2＝7.37MPa。

2、施工难点

该处主要的施工难点可以概括为一下几点：

a、有来往船只，要充分考虑现场通航要求。

b、围堰面积大，面积范围为70*35＝2450M2。

c、土质条件一般：河床以下2米处为淤泥质粘土，土质一般，厚度约11米。

d、施工周期短：通常6－8月份为最可能的雨季，辛安塘大桥围堰工程是项目的重要控制性节点工程，因此我部必须在11月前结束半幅钻孔桩施工，施工工期非常紧张，而此处的工程量也相当大，工期短，任务重，必须尽早确定方案，以便我部早日予以组织施工。

四、方案拟定

我部根据该墩所处的地理位置、地形条件以及施工方便，初步拟定采用以筑岛结合钢管桩围堰的方案进行施工：打双排钢管桩，中间填土（用土工布结合竹栅围堰）

五、施工方案计算

本方案设计计算如下：

钢管桩围堰是深水基础、基坑支护有效的施工方法，施工比较简单，结构受力明确的一种围堰形式。根据现场实际情况，水深在4米左右，采用钢管桩围堰，施工中下打方便，淤泥中封水比较容易，成功率大，费用比较低。因此我部决定用双排钢管桩加筑土围堰，可有效抵抗水流冲刷。

1、围堰结构组成

围堰由钢管桩围堰、内侧筑岛土。

2、围堰受力计算 已知条件：

1、施工水位：+1.5m

2、平台土围堰标高：+2.5m ；

3、土的重度为：18.8KN/ m 3，内摩擦角Ф=20.1°

桩粘土水

桩

桩粘土水

河床

河床

淤泥质粘土

淤泥质粘土

钢管桩

钢管桩

钢管桩

钢

管桩

钢管桩

钢管桩

钢管桩

4、距钢管桩外1.5m 均布荷载按20KN/ m 2计。

钢管桩平面布置、管桩类型选择，支撑布置形式，管桩入土深度、基底稳定性设计计算如下：

(1)作用于管桩上的土压力强度及压力分布图

ka=tgа（45°-φ/2）= tgа（45°-20.1/2）Kp= tgа（45°+Ф/2）= tgа（45°+20.1/2）钢管桩外侧均布荷载换算填土高度h1， h1=q/r=20/18.8 =1.06m

+1.50m 以上土压力强度Pa1：

Pa1=r*(h1+0.4)Ka=18.8*(1.06+1.0)*0.49

=18.98KN/m2

+1.50m以下土压力强度Pa2：

Pa2=[r*(h1+1.0)+（r-rw）*（3.3+6.2）]*Ka

=[18.8*(1.06+1.0)+( 18.8-10)*5.0]*0.49

=40.54KN/m2

土压力Pa3：

Pa3=r*(4+1)=18.8*5＝94 KN/m2

则总的主动压力(土体及水压力)Ea：

Ea=(13.4*2.06)/2+18.98*(2.06+5)/2+(40.54-18.98)*5/2+94*5/2 =375.4494KN/m

(2) (2)确定内支撑层数及间距

按等弯距布置确定各层支撑的间距，

钢管桩能承受的最大弯距确定钢管桩顶悬臂端的最大允许跨度h:

h=

6[f]w rka

3

=

=298cm =2.98m

h1=1.11h=1.11*2.98=3.3m h2=0.88H=0.88*2.98=2.62m h3=0.77h=0.77*2.98=2.3m

根据具体情况，确定采用的布置如右图所示： （3）各内支撑反力

采用简支梁法近似计算各内支撑反力

P1=18.98*2.06/2+18.98*(0.5+4/2)+(18.98+40.54)/2

×

(1.0-0.5)/2+(18.98+40.54)/2×4/2+(40.54+18.98*2-(18.98+40.54)/2)/2×4/2 =182.699 KN/m

P2=(40.54+18.98*2)×（4/2+4/2）+((40.54+18.98+94)-(40.54+18.98*2)）/2×4/2-（40.54+18.98*2-(18.98+40.54)/2）/2×4/2 =340.1KN/m

（3）钢管桩入土深度：

土的重度考虑浮力影响后，取r=8.8KN/m2

Kn=r(Kp-Ka)=8.8*(2.05-0.49) =13.73 KN/m 3

则r*( Kp-Ka)*X*X*X*2/3*1/2 =0.779*375.4494

6*200*2037

18.8*0.49

3

R

得X=3.92

取安全系数K=1.1

X=1.1*3.92=4.3m

所以钢管桩的总长度L为：

L=4.3+1.06+5=10.36m

选用钢管桩长度12m.

（5）基坑底管涌验算

根据不发生管涌条件：

K=（h＇+2t）r＇/ h＇rw≥1.5

r＇=rs-rw=18.8-10.0=8.8 KN/m3, t=5.0m h＇=7.0m rw=10.0 KN/m3

则K=(7+2*5)*8.8/7*10

=2.13＞1.5

即当钢管桩入土深度超过5m时，不会发生管涌。

（6）坑底渗水量计算：

Q=K*A*ι= K*A* h＇/( h＇+2t)

根据设计地质资料，土的综合渗透系数取0.08m/d

则Q=(0.08*26*20*7)/(7+2*5)

=17.12m3

根据其渗水量的大小，钢管桩之间填土夯实。

（7）整体抗浮稳定性检算：

当停止降水或抽干基坑内积水时，封底层底面因受到静水压力作用，则要求K=Pk/Pf=(0.9Ph+λ*L*∑fι*h)/Pf≥1.05

=（0.9×842.8+0.6×（26+20）×14×21.1）/20×26×（17.

5-11.67-0.8）

=0.6＜1.05

但由于在施工中，将在基坑内封底砼中设置降水井，降水工作不停止，降水后水位比封底砼底面要低，静水压力较小，从而不会发生整体上浮。

六、施工组织

第一节围堰施工

㈠、围堰总体布置

根据确定的方案，采用双排钢管桩内侧填土作为围堰主体，双排钢管桩之间间距设为4米，中间以粘土填筑，在临水一侧两个堰体角设置为圆弧形以起到导流作用，减小水流的紊流及水流对堰体冲刷力。钢管桩外侧加固一道槽钢围囹连接，在钢管桩外侧及内侧以5mm防水土工布加自制竹篾编制在钢管桩上，使整个堰体形成一个框架结构；以此作为围堰主体。

该方案的成败与否，关键取决于该围堰的成功与否，所以该方案主要内容即为围堰施工的组织。

㈡、围堰施工组织设计

1、由于面河向的一排钢管桩离河岸大约有35米，所以在打埋钢管桩前需先填筑码头，码头长度确定为70米，宽度为35米；钢管桩打设采用长臂挖机配以自动震动锤辅以大型船只进行施工。

2、平整场地

施工前对施工场地进行平整，在吊车位进行硬化平整处理，便于吊车工作；钢管桩

位进行平整便于钢管桩位的放样和插打。

3、打设钢管桩：插打钢管桩是整个基坑围堰施工的关键工序，以下主要叙述钢管桩的插打施工。

4、第一根钢管桩插打

确定围堰整体布置，先进行辅助导向桩的插打施工。先根据第一根钢管桩的位置对辅助导向桩进行放样，然后用履带长臂打桩机电动振动桩锤，通过电动振动桩锤的夹具起吊辅助导向桩，按放样位置将两根辅助导向桩打入地下，打入深度7m。辅助导向桩插打完成后设置导向架，导向架用型钢焊制而成，高度2m。最后用履带吊吊起电动振动桩锤，通过电动振动桩锤的夹具起吊第一根钢管桩，插入导向架，启动电动振动桩锤，将其打入地下，顶面标高控制在+2.5m，完成第一根钢管桩的插打施工，具体见图“第一根钢管桩插打施工示意图”。

5、拆除导向架，拔除辅助导向桩。

6、第二根钢管桩插打

放样后重新插打辅助导向桩，设置横向导向横梁，采用与第一根钢管桩同样的起吊方式吊起第二根钢管桩，在导向横梁上焊接临时导向卡，启动电动振动桩锤，将其打入地下，顶面标高控制在+2.5m，完成第二根钢管桩的插打施工，具体见图“钢管桩插打施工示意图”。

5、第二根钢管桩施工完毕后，解除临时导向卡，按第二根桩的施工方法进行其余钢管桩的插打施工，直至全部钢管桩插打完毕。施工过程中要注意角桩的情况。

插打

侧面

第一根钢管桩插打施工示意图

辅助导向桩、临时导向卡、导向横梁及钢管桩的平面相对位置

插打侧面

其余钢管桩插打施工示意图

1、根据合同文件中工期的要求，该围堰必须在11年6月前结束施工，据此安排，工期十分紧张，按围堰正常施工工序，打围堰外围钢管桩-----填土围堰-----等待固结-----下护筒----布钻机钻孔----桩砼施工结束----立柱施工。

2、围堰施工

A、钢管桩施打前，测量组放样定位，控制围堰长、短边的钢管桩位置，定出围堰

的角点及长、短边的间距。每点处打两根钢管桩，两相邻点的钢管桩用槽钢焊

接，做为打钢管桩的导向。

B、施打时先将钢管桩逐根施打到稳定深度，然后依次打到设计深度，并由上游分

两头向下游合龙，注意检查桩身的垂直度。

C、钢管桩打完后，横向之间先用槽钢连接连接起来，形成一个整体，然后依次用

竹栅、土工布，回填土施工，依次推进，最后用横向槽钢将两根双排方向的钢

管连接。

3、计划安排

根据总体施工进度安排，南半幅围堰在2010年11月前完成，施工时考虑到通航要求，北半幅待南半幅施工完毕后进行施工，整个施工过程工期紧。

1、钢管桩的加工运输

钢管桩的加工运输由专业加工厂家负责完成，到2010年5月15日全部加工运输到场。

2、现场准备工作

现场准备工作助导向桩的插打，具体实施时间为2010年5月25日～2010年6月1日，共5天。

3、钢管桩插打

钢管桩插打2010年6月1日～2010年6月20日，共20天。

4、围堰施工

围堰施工2010年6月20日～2011年5月30日，共11个月。

5、钻孔桩施工

钻孔桩施工2010年7月1日～2010年9月30日，共90天。（北半幅计划根据南半幅进度另行排定）

辛安塘大桥基坑围堰施工进度横道图

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具体施工流程如下：

备注： 1、上图钢管桩平面示意图，单位为米。

2、双排桩纵横向之间用槽钢连接，焊接牢固。

3、钢管内侧用竹栅、土工布及中间填土。

4、钢管桩约高出水面1米，填土高度与钢管桩齐平。

七、海事、航道安全专项措施

（一）保证航道正常通行和航道及相关设施安全的措施

1、提前与海事部门、航道管理部门取得联系，并按行政审批程序上报水上施工申请和相关安全措施，经审批获得许可后方可开始组织水上施工；

2、在经航道部门同意后，航道航标由航道部门统一按规定设置，上下游各一组。

3、施工中需要限航或临时断航时提前上报海事部门，实行水上交通管制或统一协调指挥；

4、安排专人和安全员每天反复巡视，确保航运设施、水上施工临时设施、各标示标牌和警示牌、警示灯、航标灯的正常完好，保证航道正常通行。

5、所有水上作业人员均配备安全帽、救生衣、防滑胶鞋、安全带等安全防护用品，保证施工和人身安全；

6、水上作业船只包括打桩船、驳船等必须拉锚固定，不得停靠于影响正常通行的位置（实施限航或禁航管制时除外），锚绳不得设置于航道范围内。

7、遇大风天气风力6级以上时停止一切水上作业，所有水上设施采取有效措施保护和固定。

8、按航道部门要求，在主通航孔设置通航信号灯，并在外侧搭建红白相间的孔框。

（二）通航孔两侧墩柱防护措施

1、在施工桥位上下游各150m处设置禁停警示标志，禁止过往船只在施工区域逗留或停泊；

2、施工前在桥位上下游各100米处设置正规警示牌和施工告示牌，写明工程名称、限宽限高、施工时间等内容，提醒过往船只；

3、施工图设计设置已经考虑防撞保护桩，施工时在最外侧钢管桩露出水面部分，涂刷红白色条形反光漆。

4、在靠通航孔一侧及上下游外侧悬挂防撞橡胶轮胎保护桩身不受碰撞破坏；

5、在通航孔悬挂一排绿色信号灯，其它孔挂红色信号灯，彻夜指示过往船只安全通航；

6、在通航孔上下游位置悬挂桥梁净高提示牌，上下游各一个；

八、围堰施工安全专项措施

1、为保证钢管桩准确打入，安排专业车辆人员定位放样，确保位置准确。

2、打桩时安排经验丰富的施工指挥人员。

3、及时掌握天气预报，在下雨或刮风五级以上时不得从事作业。

4、施工时做好安全警示标志。

5、尽量避免夜间施工，以免打扰附近居民。

九、质量、安全保证体系

(一) 质量保证体系

如下页图质量保证体系框图

(二)、制定严格的工程质量检测制度

1、建立健全以项目经理为首的质量管理体系，经理部各部门明确质量管理范围、责任、技术科各部门分级落实责任制，技术人员分工明确，并且责、权、利三者相结合，发挥出每个技术人员的工作积极性，使他们起到应有的作用。

2、建立并健全两级管理制度，所有工序需经队部自检合格后方可上报项目经理部，项目经理部需对队部所报材料认真进行审查，并通过进一步测量复核，在确认合格后经理部再将资料报送监理组、指挥部，以确保测量结果的准确率。

3、认真审阅图纸，审图需全面、完整，发现问题时做好记录，在开工前及时向设计单位了解，开工后遇到有关技术上的问题及时请示监理工程师及相关专家，对监理工程师及相关专家指示的技术方法正确地深刻领会，以指导施工。

4、现场工程技术人员做到认真、细心负责，及时指出工程施工中的不足之处并予及时纠正完善，工作过程中做到操作仔细、不放过任何可疑点，并推行复核检验制度。

5、推行计划管理各施工组，各组根据总计划指标要求制定本组、本施工点的计划。队部提出处理意见，及时调整人工、材料、机械设备在数量和时间上的安排，保证各施工环节环环紧扣，有条不紊，既保进度又保质量。