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1、水中墩承台施工钢板桩围堰施工工法陈兆辉中铁九局集团第二工程有限公司 前庄第三作业队水中墩承台钢板桩围堰施工工法一、工法概况近年来，我国铁路事业的建设，随着国家大力投资和发展取得了巨大的成就，大跨径桥梁施工技术不断创新，水中基础的施工是关键，其备受关注的方面有：技术复杂性、工艺多样性、造价投入、安全保证等。钢板桩围堰作为水中基础施工重要的临时性结构之一，由于其本身的许多优点，在桥梁基础及下部结构施工中将呈现很好的应用前景。钢板桩围堰主要由钢板桩和钢围笼组成，钢板桩起防水、挡土及充当水下封底混凝土模板的作用，钢板桩围堰是使用钢板桩逐根插打，钢板桩之间相互咬接，最后封闭成一个整体，可以挡住外侧的水土
2、。钢板桩围堰有矩形、多边形、圆形等。钢板桩有直形、Z形、槽形、工字形等，可作成单层与双层围堰。在一般桥梁工程基坑施工中，浅基多用矩形及木导框，较深基坑多用圆形及型钢。钢板桩之间的连接采用锁口形式，这种锁口既能加强连接，又能防渗，还可以做适当的转动，以适应弧形围堰的需要。矩形钢板桩围堰的转角处要使用一块特制的角钢。本工法以水中墩承台施工实践为前提，以钢板桩围堰施工技术为核心，运用科学的管理水平和先进的检验手段，综合考虑工程特点、施工环境、施工工期、安全保障、投资成本等因素，提高了施工效率，保证工程质量，降低工程造价，从而提高企业的施工能力和管理水平。二、工法特点：本工法与传统的套箱围堰、双壁钢围
3、堰相比，具有以下优点：(一) 采用钢板桩和内撑型钢，材料单一标准，轻便、便于安装及施工控制等工序操作。1、本工艺采用结构计算、分析手段，结合地质条件，根据常用的围堰支护材料（钢板桩）的特性，与传统的重力式支护体系相比，单壁钢板桩加钢支撑体系具有材料简单标准、轻便、施工简便等优点；2、普通施工设备即可满足使用，无需大型机械吊装设备，施工程序少，周转材料方便、快速，缩短和保证了施工工期，也节约了成本。例如大吨位的沉井围堰在施工起来，不仅设备要求特殊，而且施工控制较难、工期长、工序相对也复杂。 (二) 假如地质资料在实际施工操作时遇到困难时，可以先试打取得实际参数值来修正，遇孤石可改变围堰形状避开，
4、或采取其它合理措施，从而降低了风险和投资，和传统的套箱施工相比较，钢板桩围堰施工的灵活性和机动性得到了发挥，也间接地降低风险成本，保证了工期和安全施工。(三) 在施工中，鉴于实际地质条件和施工技术考虑，可以采取用一定厚度的封底混凝土的抗渗体系，有效地解决了围堰抗渗问题，克服了围堰稳定倾覆技术难题，对环保效果更显著。(四) 和其它施工措施相比，钢板桩的回收率几乎为100%，材料周转效率大大提高，直接节约了成本。三、适用范围：本工法适用于水深315m，水流速中等的河道，桥梁基础承台下一定深度范围内地质为为砂土、粘土、砂粘土，不含大直径卵石或块石的桥梁基础工程。四、工艺原理水中墩承台钢板桩围堰施工以
5、钢板桩围堰施工理论为指导，由单根钢板桩拼接而成，打入土中合拢后围堰内外水压力均等的情况下，及时封底混凝土，采用自上而下逐渐降低围堰内水位，同时逐渐完成内支撑安装，形成一个满足施工承载及挡水需要的整体受力结构，为承台施工提供一个安全的作业平台，该种结构是解决水中基础施工中的关键技术问题之一。五、施工工艺：(一) 工艺流程：施工准备工作测量放样（沟槽开挖）插打钢板桩钢支撑施工基坑开挖围堰支撑加固封底桩基无破损检验绑扎钢筋安装模板浇筑混凝土养生围堰拆除。 (二) 工艺步骤：1、打桩（1）先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导
6、线控制钢板桩的轴线。（2）桩打入前将桩尖处的凹槽底口封闭，避免泥土挤入，锁口宜涂以黄油或其它油脂，对锁口变形、锈蚀严重的钢板桩，整修矫正。（3）准备桩帽及送桩：打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。（4）单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大，基础较深的地方采用相对较长的桩。2、拔桩施工完成后就可拔桩。先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，先活动1min2min后，再往下锤0.5m1.0m，然后往上振拔，如此反复可将桩拔出来。3、钢板桩的施工中遇到
7、的问题及处理办法：由于河床地质结构复杂，钢板桩打拔施工中常遇到一些难题，采用如下几点办法解决 ：（1）桩过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。（2）钢板桩杂填土地段挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。（3）钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄或宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜
8、度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。（4）在基础较软处，有时发生施工当时将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在施打当桩的连接锁口上涂以黄油等润滑济减少阻力。4、围堰抽水、支撑与清淤：钢板桩围堰封闭后进行抽水，抽水过程中应严格控制抽水速度和抽水高度，并在围堰顶端设置一道安全支撑，当抽水达到预定的深度后，应及时加支撑防护。钢板桩全部焊接牢固到导向槽钢上。抽水降水可参见第6节，井点降水施工工艺步骤。在降水及进行内部支撑的过程中用泥浆泵配合高压射水将围堰内的淤泥清除，清除过程中使用抽水机对围堰内进行清淤补水，操作为内外水头差小于0.5m，以保证围堰安全。清淤时及
9、时测量坑底标高，如达到设计底标高，停止高压射水，清淤不到位，可以用人工清除剩余淤泥。5、混凝土封底浇注由于采用水下封底可能造成钢板桩无法拔出，影响材料周转回收，故采用先抽水、支撑，后封底。当清淤达到要求后，即可按常规进行干封底施工。封底时在钢板桩围堰内侧支模，封底混凝土强度等级及厚度详见具体施工工点要求。6、井点降水施工工艺（1）工艺流程定井位埋设护筒钻机就位钻孔换浆下管填滤料洗井。（2）操作要求定井位：根据降水设计方案提供的井位图及坐标控制点施放降水井井位。正常情况下井位偏差50mm，若遇特殊情况(比如地下障碍、地面或空中障碍)需调整井位时，应及时通知技术人员在现场调整。钻孔：在钻孔过程中，
10、一般情况下不需要调制泥浆，采用清水水压平衡法进行冲击钻进成孔，用抽筒抽取岩芯钻进，施工时应保证孔内水面高度与孔口平，防止塌孔事故发生。若钻进过程中通过易塌孔的流砂层或泥浆漏失严重的地层时，可采用少投粘土增大孔内泥浆浓度，防止塌孔。当遇有隔水粘土层时，为了防止冲击成孔时在孔壁形成泥皮，影响水井出水量，在成孔后要进行二次扩孔，扩孔直径比设计直径大50100mm。换浆：钻孔至设计深度以下0.5m左右，将钻具提出孔外，然后用清水继续正循环操作替换泥浆，直到泥浆粘度小于20秒为止，泥浆置换时送水管要下入距离孔底0.5米左右，以保证将浓泥浆返出孔内，确保洗井质量和降水井的出水量。下管后填料必须采用动水填砾
11、法从井四周均匀缓慢填入，避免造成孔内架桥现象，洗井后若发现滤料下沉应及时补充滤料，填料高度必须严格按设计要求执行。洗井：采用压风机洗井，若井内沉没比不够时应注入清水。对于不同含水段需采用双隔离塞水气方法冲洗，然后再捞砂。若成井过程中粘土使用过多，洗井不及时时，应加入胶磷酸钠药液（浸泡不少于6小时或根据产品说明执行），然后再洗井，洗井必须洗到水清砂净为止。5、防渗与堵漏钢板桩打入之前一般应在锁口内涂以黄油、锯末等混合物。当锁口不紧密漏水时，用棉絮等在内侧嵌塞，外侧包裹一层防水彩条布，起到防水和减小水压力的双重效果，抽水时同时在外侧水中漏缝处撒大量木屑或谷糠和炉渣的混合物，使其由水夹带至漏水处自行
12、堵塞，在桩脚漏水处，采用局部砼封底等措施。若漏水严重，堵漏困难时，在钢板桩外侧补打木桩围堰，木桩围堰内侧铺设彩条布，在彩条布与钢板桩围堰间填筑粘土进行封堵。六、质量控制：(一) 工艺流程控制1、钢板桩尽量打入全风化层或打入强风化层，一方面可以增加围堰的稳定性，另一方面可以尽可能减小绕钢板桩底部流入围堰内的水量，增长水流渗入，防止围堰内的土层发生渗透破坏。2、钢板桩合拢后，竖撑插打严格控制平面位置和垂直度，平面位置误差不超过5cm，倾斜度不超过0.5%。3、完成顶层内撑后，堵漏止水；内填石粉、外侧抛砂袋与内侧基本平齐以防冲刷。(二)、施工监控施工监测及时的反应围堰支护体系的工作性状是否处于安全状
13、态，并判别是否需启动应紧方案，是否要对下一步的施工方案进行相应的调整，设计所用的参数是否准确并需调节参数对设计进行调整等等。这些信息都需要通过监测进行获取，在掌握这些信息的基础上才能不断减弱甚至削除各种不稳定因素，逐步加强各种有利于稳定的因素，最后实现工程顺利竣工。七、材料与机具设备:材料与机械设备计划表序号项目名称规格型号单位数量备注1泥浆运输车台12振动锤90KW台13插入式振捣器2N35,50台84钢板桩拉森t502.45电焊机30KW台56电动空压机L20/8台57清水泵450m3/h台258清水泵250m3/h台49全站仪尼康台110水准仪博飞台211工字钢40bt17.2412钢管
14、325、530t2713吊车25t台112长臂挖掘机PC400L台112挖掘机EX330台212角钢L756t7.8板桩施工的顺利进行很大程度上取决于施工机械的选择，可考虑以下方面选择合理的机具施工。(一) 工程规模：打拨钢板桩的数量、尺寸、形状，特别是重量和长度这两个主要因素。(二) 土质情况：结合土质情况，选择机具以利于板状的插打和回拨。(三) 施工能力：选择机具必须符合工程进度要求。(四) 施工环境：选择机具要满足噪音、居民区生活干扰等文明施工要求，同时也要结合实际现场场地条件、交通条件等情况来综合选取。八、劳动组织：劳动力需求表:序号工种证件人数备注作业队合格8作业队组织机构1现场管理人员合格9架子队九大员2司机合格33普工合格602班倒4混凝土工合格202班倒5架子工合格202班倒6电焊工合格252班倒7电工合格42班倒施工劳动力根据施工进度、工点操作需要适时调配、合理组织、精心施工。九、安全措施：(一)、对操作人员进行安全思想教育，提高操作人员安全意识，实行培训持证上岗制度，不经培训或无证者，不得进行上岗操作；(二)、建立好钢板桩安全管理制度，完善好安全管理体制，编制好钢板桩安全施工应急方案； (三)、钢板桩插打前，检修所需机械设备、吊装设备。在插打过程中，随时对钢板桩连接结构进行观测。如有异常情况，应立即停止作业，整修后再继续作业。并随时对吊装
