武江大桥主墩水中承台钢板桩围堰施工技术.doc

1、武江大桥主墩水中承台钢板桩围堰施工技术摘要：随着国家基础建设的快速发展，公路桥梁的建设遇到了新机遇与新要求。所以在施工中要分析施工技术要点，确保其工程施工质量。本文以武江大桥主墩为例分析水中承台钢板桩围堰施工技术。 关键词：桥梁施工；水中承台；钢板桩；围堰；技术分析 中图分类号：U445 文献标识码：A 1.工程概况 武江大桥跨越武江主航道、S248 及京广铁路，桥位处武江为级航道，上跨主航道上部结构采用(42.5+75+42.5)m 采用变截面预应力混凝土连续刚构，下部结构主墩墩身采用单肢等截面圆端形实心薄壁墩，墩身横桥向最长处 8.5m，顺桥向壁厚 2.0m。主墩承台平面尺寸 10.6mX

2、7m，厚3m，基础采用桩径 1.8m 的钻孔灌注桩，基桩按梅花形布置，每墩共 5 根桩。主墩河床底标高 55.65m，承台底标高 56.2m；武江水位标高 61.1m。 2.承台围堰方案选定 钢板桩围堰适用条件：深水或深基坑，流速较大的砂类土、黏性土、碎石土及风化岩等河床。本桥地质情况揭露河床上层为卵石土和风化岩，对于承台悬空部分可通过回填卵石土作为水下封底的垫层，同时对钢板桩增加埋深高度起到固结作用。结合设计、河床地质情况、工期、经济优越性，经综合比选，本桥深水承台在水面下约 7m，拟采用 18m 长拉森钢板桩围堰，矩形钢板桩围堰尺寸为：25.85m9m。右图 1：承台立面图及地质条件 3.

3、钢板桩围堰施工方法 测量定位打设定位钢管桩在桩基钢护筒上焊接牛腿托架简易工作平台搭设导向架构件加工拼装拼装第一层围囹至设计标高围囹固定后沿围囹插打钢板桩承台两侧钢板桩插打上游钢板桩插打下游钢板桩插打并合拢清理障碍物及基坑内杂物回填找平基坑处理进行水下封底排水、止漏安装第二层围囹测量监测围囹变形加固钢板桩与围囹间隙。 3.1 工作平台及导向架加工安装 在靠主航道和岸边加密坐标控制点；利用剩余未拆除的钢平台将围囹各节段工字钢按图纸尺寸下料并双拼焊接好。在桩基钢护筒上简单焊接牛腿托架，在托架上简易搭设工作平台，进行导向架的准确放样定位，做出标记，采用吊车悬吊至第一层围囹标高安装导向架（利用第一层水上

4、围囹作为导向架） 。 3.2 钢板桩插打施工 浮吊停在离打桩点约 4m 左右的地点，侧向施工，便于测量人员观察。挂上振动锤，升高，理顺油管及电缆。锤下降，开液压口，拉一根桩至打桩锤下，锁口抹上润滑油，起锤。待钢板桩尖离开水面 30cm时，停止上升。锤下降，使桩至夹口中，开动液压机，夹紧桩。上升锤与桩，至打桩地点。对准桩与定位桩锁口，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。试开打桩锤 30 秒左右，停止振动，利用锤惯性打桩至坚实土层，开动振动锤打桩下降，控制打桩锤下降速度，尽可能的使桩保持竖直。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

5、。松开液压夹口，锤上升打第二根桩，以上类推至打完所有桩。 其余各钢板桩，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。插入桩位的钢板桩需紧靠导梁。插打一片或几片后，将已插好的钢板桩点焊固定于导梁上。整个施工过程中，要用锤球始终控制每片桩的垂直度，及时调整。调整工具有千斤顶、木楔、导链等。插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点。在施工合拢段，到剩下最后一部分时，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉，使之合拢。合拢后，再逐根打到设计深度，在用倒链或滑车组对拉时不要过猛，以防止合拢段缝隙过大。 3.3 围囹、支撑布置 围囹布置在钢板桩与

6、横支撑之间，起到传递荷载的作用，围堰与围囹之间，围囹与支撑之间均要焊接。钢板桩受水压力和土压力的共同作用，但土压力在基坑底以下，土压力暂时不做计算。水深 H1=6.58m，水压力 r1=10N/cm3，钢板桩受最大荷载 r1* H1=10*6.58=65.8N/m，如图所示，此时钢板桩压力线的增加率 p=65.8/6.58=10N/cm3，可采用压力线增加率计算。 钢板桩采用等反力布置形式，支撑共布置 2 道，支撑间距如右图所示。图中第一支撑的反力只为其他各支撑反力的 0.15 倍。这种支撑布置可使各跨钢板桩的弯矩尽量接近，较经济。右图 2：钢板桩等反力布置支撑图（图中计算均以 1 延米宽板桩

7、为单位） 。 此时各支撑的反力计算-公式（1） 式中：p各支撑反力，kN；支撑数；p压力线的增加率，kn/m2； H基坑深度，m; 1 延米钢板桩支撑反力为： 支撑层间布置：为保证钢板桩刚度，围堰内设 2 道围囹（包括角撑） ，采用 I45b 工字钢双拼焊接。竖向围囹间距由上图 2 可得下列等式：H=h+0.6h 即 6.58=1.6h 得 h=4.11m，支撑从上到下间距依次为4.11m，2.47m。 支撑横向布置：横向支撑每层直撑 5 道采用 300 钢管壁厚 8mm，间距依次为 4.23m，3.8m，4.7m，4.7m ，3.8m，4.23m，角撑 4 道，采用采用 300 钢管壁厚 8

8、mm。图 3 所示。 图 3 3.4 钢板桩入土深度 画出作用在板桩上的全部侧压力（水和土的主动和被动侧压力） 。采用盾恩近似法，经简化的土压力分布如图 4 所示： 卵石土的内摩擦角 35图 4 主动土压力系数 Katg2（45-/2）=0.271 被动土压力系数 Kptg2（45+/2）=3.69 假设钢板桩最小入土深度为 x 米，根据 -公式（2） 式中： 土土的浸水容重，h基坑底到河床的距离， 水水容重，H水深 h3.04m，H6.58m ，Ka0.271，Kp 3.69，则代入公式有：x=3.78m 理论计算钢板桩最小入土深度为 3.78m，则满足钢板桩入土要求，入土深度取值 x=3.

9、8m。 3.5 封底混凝土厚度计算 封底混凝土的作用不仅在于堵渗水，而且还能平衡围堰抽水后受到的浮力。封底混凝土采用水下混凝土施工浇筑工艺，待混凝土达到强度后再抽水施工，考虑封底混凝土与护筒、钢板桩围堰之间的粘结力可抵消一部分浮力，封底混凝土厚度依据围堰内重量克服水头差重量来平衡，此时应满足以下平衡条件： -公式（3） 式中：钢护筒、钢板桩与混凝土的摩阻力，根据有关资料，钢护筒与混凝土的容许摩阻力为 0.10.4 MPa,本次计算取0.1MPa；u1桩基钢护筒总截面周长，取 3.14*2*10=62.8m；u2钢板桩围堰截面周长， （25.85+9）*2=69.7m；x混凝土与钢护筒、钢板桩之

10、间摩阻有效厚度；c封底混凝土容重，取 24kn/m3；w水容重取 10 kn/m3；H基坑内水深，取 6.58m ；A封底混凝土截面面积，25.85*9=232.65m2，K 为安全系数，取 1.5。 经求解 x1.5 m，即封底混凝土厚度为 1.5m。 3.6 水下混凝土封底灌注 封底混凝土施工：为保证封底质量需采用 3 根 300 导管（利用现有桩基队导管）加料斗、6 台罐车、一台汽车泵结合溜槽、多次拔球扩散封底连续浇注，从上游一次往下游分部循环滚动浇筑完成封底。灌注点按照扩散半径按 2.0m 布置，共设置 21 个点。 3.7 抽水与堵漏 钢板桩围堰抽水过程中要加强钢板桩的止水堵漏措施，

11、抽水时同时在外侧水中漏缝处填塞麻絮，使其由水夹带至漏水处自行堵塞，在桩脚漏水处，采用局部砼封底等措施。 3.8 安装第二层围囹、支撑 抽水至第二层围囹标高上方，停止抽水后安装第二层围囹及支撑，安装方法为围囹、支撑各节段杆件悬吊焊接，方法及平面间距布置参考第一层围囹安装施工。第二层围囹施工完毕后继续抽水堵漏，直至基坑底。 4.结语 对于在桥梁施工过程当中可能出现质量的缺陷问题必须要加以严格的控制，并且必须按照国家的相关规定以及技术标准等对桥梁进行严格的设计和施工建设，同时在施工过程当中，及时发现问题并解决问题，以确保桥梁工程的质量。针对各种问题的出现做好相应的,预防措施，从而避免不良因素的产生，为公路建设的稳步发展创造高效有利条件和研究方法。