钢管桩围堰施工及安全专项方案doc.docx
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钢管桩围堰施工及安全专项方案doc.docx
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钢管桩围堰施工及安全专项方案doc
苏州市东环快递路南延一期工程1标
宝带东路P6#墩钢管桩围堰
施工及安全专项方案
南京东部路桥工程有限公司
二0一三年三月
宝带东路P6#墩钢管桩围堰施工及安全专项方案
一、围堰施工方案编制说明
二、工程概况
三、桥梁设计标准
四、工程特点
五、方案拟定
六、围堰施工方案验算
七、施工组织方案
八、承台基坑开挖安全措施
九、海事、航道专项安全措施
十、质量保证体系
十一、围堰施工安全专项措施
十二、文明施工保障措施和环保措施
十三、应急预案
宝带东路P6#墩钢管桩围堰施工方案
一、围堰施工方案编制说明
宝带东路主桥P6#墩桩基和承台均位于京杭老运河中,桩基埋深58米,地质条件一般,在桩基位置有一个3m*4m的靠船墩需要处理,且在靠近河西位置有一条驳岸也需要拆除,施工难度较大。
结合施工现场实际情况以及考虑到钻孔灌注桩施工的安全性,我部选用钢管桩围堰进行施工。
二、工程概况
宝带东路跨大运河桥位于北段工程,主桥跨越京杭大运河老航道段,桥梁起点桩号:
K0+311.756,终点桩号:
K0+771.756。
主桥为双层钢桁梁连续梁桥(跨径组合:
40+80+40=160m),引桥为预应力砼连续箱梁(西引桥跨径组合:
5*30=150m;东引桥跨径组合:
2*30+3*30=150m)。
基础为钻孔灌注桩、承台,按摩擦桩设计。
京杭大运河老航道不通航,净空要求为5.0米,最高通航水位为2.4米,桥梁中心桩号为K0+541.756。
P6#墩桩基全部位于老河道中,共计10根桩,单根桩径为1.5米、桩长58米;承台为矩形,长16.9米、宽8.3米。
由于承台位于河道中,所以要采取围堰施工。
三、桥梁设计标准
1、设计荷载:
汽车荷载:
公路级;人群荷载按《公路桥涵通用设计规范》(D60-2004).
2、净空要求:
冬青路机动车道净空≥5.0米,跨京杭大运河人非通道净空≥2.5米。
3、航道标准:
V级航道,通航净宽45米,通航净高5米,最高通航水位2.4米。
4、抗震标准:
地震基本烈度7度,地震动峰值加速度等于0.1g。
5、安全等级:
主桥:
一级,r0=1.1;引桥:
二级,r0=1.0。
四、工程特点
1、工程地质条件
根据设计图纸,该处主要的地质为粘土、淤泥质填土、粉砂,高含水量,高孔隙比,高压缩性,低强度,触变性强,工程性能极差,连续分布,在老河道P6#墩处淤泥层厚度约在0.4~4.6米。
2、施工难点
1)、虽然是老航道航,由于该处上游有两家拌和站材料是通过老河道运入,所以要考虑现场通航要求。
2)、在P6#墩桩基位置,有一靠船墩影响桩基和承台的施工,需要破除处理。
3)、P6#墩在靠近河西位置有一条驳岸,影响桩基和承台的施工,需要拆除。
4)、土质条件一般:
河床以下4米处为淤泥质粘土,土质一般,厚度约10米。
5)、由于P6#墩位于主桥钢桁梁位置,根据划分的施工任务,工期比较紧张,必须尽早确定方案进行施工,避开梅雨季节。
五、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,钢管桩内侧采用土工布结合竹栅围挡,中间填土且双排钢管桩间用槽钢连接的施工方法。
六、围堰施工方案验算
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
围堰由双排Ф325钢管桩和[24#槽钢围囹、槽钢连接,中间3米填土组合而成,围堰尺寸长36.9米、宽17.3米;施工承台尺寸宽8.3米、长16.9米,垫层C15砼厚按0.5米计,承台高2.5米。
示意图一:
示意图二:
2、设计上已知条件:
1)、施工水位标高:
+1.240m
2)、钢管桩中间填土围堰标高:
+2.040m
3)、淤泥力学参数根据含水量及孔隙比情况取值,天然土的重度取其平均值为:
183,内摩擦角Ф=20°,粘聚力24。
4)、距钢管桩外1.5m均布荷载按202计。
3、围堰受力计算
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,根据《简明施工计算手册》第三版中P207页(4-40、4-41)公式计算得知:
2(45°-Ф/2)=2(45°-20/2)=0.49
2(45°+Ф/2)=2(45°+20/2)=2.04
钢管桩外侧均布荷载换算填土高度h1,
h120/18
=1.11m
(2)支撑层数及间距
按等弯矩布置确定各层支撑的间距,则钢管桩顶部悬臂端的最大允许跨度h,根据《简明施工计算手册》第三版,P210页(4-47)公式得:
2031mm2.03m,其中W为钢管桩抗弯截面模量,根据《路桥施工计算手册》P730页公式得:
Л*(R44)/43.14*[(325/2)4-(309/2)4]/(4*325/2)=6159293
=616cm3。
则:
h1=1.111.11*2.03=2.23m
h2=0.880.88*2.03=1.79m
因开挖深度按水深度4.8米,需要支撑布置为h1=2.2m、h2=1.8m共需二层。
(3)入土深度计算
用盾恩近似法计算钢板桩入土深度
主动土压力系数,被动土压力系数从上可知:
0.49、2.04
根据假定作用在钢管桩段上的荷载,一半传至A点上,另一半由坑底土压力承受,由图上所示,几何关系根据《简明施工计算手册》第三版,P212页(4-50)公式得:
取安全系数1.25,则入土深度为2.476*1.25=3.1
根据入土部分的固定点,被动土压力合力作用点在离坑底处,所以钢板桩最下面一跨的跨度为3.1*2/3=2.07m处。
故钢管桩的总长度至少为,即钢管桩长度为7.9m,入土深度为3.1m时能保证桩体本身的稳定性,选用9m钢管桩,保证实际入土深度为9-4.8=4.2m。
(4)钢管桩稳定性检算
1)管涌检算
管涌的原因主要收水的作用影响,计算时考虑有水一侧,基坑抽水后水头差为h1=4m,不产生管涌的安全条件,根据《简明施工计算手册》第三版,P218页(4-62)公式得:
t≥()/2(1.75*4*10-8*4)/(2*8)
3.2≥2.38
则计算得出,不会发生管涌。
式中为安全系数,一般情况下为1.5-2.0,取其平均值1.75;
水容重取;
土的浮容重为;
按最不利地下水位按河面到河床位置4米计,实际承台封底标高为-1.500米,河床底部标高为-2.760米,入土深度4.2米。
由此计算得时,不会发生管涌。
2)基坑底部隆起验算
地基的平衡受到破坏,常会发生坑壁土流动,坑顶下陷,坑底隆起的现象,为避免这种现象发生,要进行基坑底部隆起验算,根据《简明施工计算手册》第三版,P217页(4-57)公式得:
2*Л*()≥1.2
=2*3.14*24/(20+18*4)
=1.64>1.2
则计算得出,不会基坑隆起,按最不利4米高度计算,实则河床表面才2.74米。
3)各受力分析
主动土压力系数,被动土压力系数从上可知:
0.49、2.04
钢管桩外侧均布荷载换算填土高度h1,
h120/18
=1.11m
+1.24m以上土压力强度1:
1*(h1+0.8)18*(1.11+0.8)*0.49
=16.852
+1.24m以下土压力强度2(取10):
2=[r*(h1+0.8)+()*h2]*
=[18*(1.11+0.8)+(18-10)*(4+0.8)]*0.49
=40.372
土压力3:
3*(4+0.8)=18*4.8=86.42
则总的主动压力(土体及水压力):
16.85*(1.11+0.8)/2+16.85*(1.11+0.8+4.8)/2+(40.37-16.85)*(4+0.8)/2+86.4*4.8/2
=415.34
4)各内支撑反力
采用简支梁法近似计算各内支撑反力
P1=16.85*(1.11+0.8)/2+16.85*(0.8/2+4/2)+(16.85+40.37)/2
×0.4/2+(16.85+40.37)/2×4/2+(40.37+16.85*2-(16.85+40.37)/2)/2×4/2
=164.93
P2=(40.37+16.85*2)×(4/2+4/2)+((16.85+40.37+86.4)-(40.37+16.85*2))/2×4/2-(40.37+16.85*2-(16.85+40.37)/2)/2×4/2
=320.37
5)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:
(0.9λ*L*∑fι*h)≥1.05
=(0.9×(320.37+164.93+415.34)+0.6×(26+20)×9×21.1)/(20×26×(17.5-11.67-0.8))
=2.31>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。
6)桩身墙体抗倾覆稳定性验算
双排桩打设中间填土后,形成了一个3米宽、4.8米高的挡土墙墙体,但实际承台封底砼标高到水面的距离才1.24+1.5=2.74m;剩余墙高2.06米围堰内实际是填土,可以抵消一部份土压力,计算时按最不利位置墙体高度4.8米计,根《路桥施工计算手册》P369页(11-34)公式得:
K0=()/()≥1.5
墙体重力(*G)
a、对墙趾的力臂按3米计
对墙趾的力臂按3=9/3=3米计
、土压力水平、竖向力
K0=(18*3*4.82/3*3+415.34*3/((164.93+320.37)*9/3)(墙体按3米,基础入土深度+河床以上高度形成整体,按整桩长9米计,h按《路桥施工计算手册》P369页(11-34)公式取3=9/3=3)
K0=(1244.16+1246.02)/1455.9
=1.7>1.5
由以上数据可知,围堰形成,抽水至河床4米位置后不会发生倾覆,在计算时按最不利因素考虑,现场实际施工是围堰完成后,中间填土至河床顶面,内外齐平,受力基本相当,不存在倾覆。
而且在进行填土反开挖施工承台封底砼时,标高只挖至离河床顶2.74米的高度。
为确保围堰向外倾斜,在围囹外侧加钢丝绳拉至岸边。
七、施工组织方案
1、钢围堰总体布置情况
根据确定的方案,采用双排Φ325钢管桩内侧填土作为围堰主体,双排钢管桩之间间距设为3米(中到中),间距0.5米(中到中),中间以粘土填筑的双排Φ325钢管桩。
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[24#槽钢围囹连接,在钢管桩外侧及内侧以5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。
钢管桩进入持力层5米,河床到表面以上为安全起见,采用围堰高出水面0.8米,经过力学摩阻力及悬臂受力验算,确定围堰钢管桩的长度为12米。
2、围堰施工组织设计
(一)钢围堰施工工艺流程
施工前准备→围堰打钢管桩→围堰抽水→破除驳岸、靠船墩→围堰内填土→埋设护筒钻孔→开挖土方至承台底标高→承台砼封底→破桩头、桩基检测→承台施工→墩身施工→恢复驳岸→拆除围堰
1)、施工前准备:
①根据现场实际施工情况编制钢管桩围堰施工专项方案(包括方案设计、安全专项措施等)上报总监办审批,审批通过批复后组织人员进行施工。
②钢管桩备料并运至场堆放整齐,对其进行检查、丈量、分
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