22#钢板桩围堰施工方案

一、概述

我标段瑞洪信江特大桥K168+031.44～K169+694.56全长1.663km，主桥为47m+2*80m＋47m四跨变截面预应力连续箱梁桥，主桥22#、23#、24#墩基础采用4根φ2.40m的钻孔灌注桩，承台尺寸为10.4m（长）* 10.00m宽）*4.0m（高），承台顶面标高+13.5m，底面标高+9.5m。桥位处河床断面标高为+8.58m，22#承台施工拟采用12*12m的钢板桩围堰的方法施工。

二、钢吊箱设计

用钢板桩围堰是为承台施工而设计的临时阻水结构，其作用是通过钢板桩连接的箱体和底板上的封底混凝土围水，为承台施工提供无水的干处施工环境。

（1）工况条件

根据钢板桩围堰施工作业时段，设计受力状态可 按以下几个工况进行分析：

1）施打钢板桩(15m长拉森四号桩)，桩顶标高16m，桩底标高1m；

2）在桩顶处设第1#道内支撑，支撑材料型号为I28a工字钢；

3）围堰内回填砂至9.5m标高；

4）围堰内侧抽水至13.5m标高，在标高14.0处设第2#道内支撑；

5）围堰内侧抽水、抽砂至承台底标高（9.5m）；

5）施工承台完毕后，回水，拔桩。

三、施工工艺流程

1 钢板桩打设

1）钢板桩检查

(1)钢板桩运到工地后，进行检查、分类、编号及登记。

(2)钢板桩长度不够时，用同类型钢板桩等强度焊接接长，焊接时先对焊或将接口补焊合缝，再焊加固板，相邻板桩接长缝时应注意错开。

(3)钢板桩采用单桩插打，单块桩两侧锁口均在插打前涂抹黄油以减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩围堰的渗漏。

2）检查振动锤

要根据桩型、长度、地质情况选择振动桩锤，配合履带吊打桩设备。

振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常。振动锤的端电压要达到 380－420 V，而夹板牙齿不能有太多磨损。

3）插打钢板桩的导向设备安装

钢板桩的导架由导梁和导桩等组成，导架位置不能与钢板桩相碰。导桩不能随钢板桩打设而下沉或变形。导梁的高度适宜，要有利于控制钢板桩的施工高度和提高工效，用经纬仪和水平仪控制导梁位置和高度。

4）插打钢板桩

为了确保插打位置准确，第一片钢板桩是插打的关键。要确保其准确、垂直。在打桩过程中，要采用经纬仪对其垂直度进行控制，要保证打桩过程中钢板桩的垂直度。为防止锁口中心平面位移，在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。同时在围檩上预先算出每块板块的位置，以便随时检查校正。然后以第一根钢板桩为基准，再向两边对称插打钢板桩。

钢板桩的插打作业步骤和技术要点

a、在钢板桩锁口内涂黄油，安置吊点，根据浮吊起重高度可在桩顶利用拔桩孔系千斤顶，如起重机高度不够，可用钢丝绳在钢板桩1/3以上处捆扎，捆扎处应有夹板，并垫有木块，胶皮以防滑移和受力后吊点处锁口变形。

b、在钢板桩下端系揽风绳二根，浮吊起吊钢板桩接近垂直状态时，利用揽风绳控制正反方向。

c、钢板桩就位下插，第一片钢板桩沿活动导向下插是整个围堰的基准，要反复测量检查，使其方向垂直，位置准确，必要时可加辅助设施，控制桩在导向内的左右位置。

5)、合拢

a、合拢前的准备

在即将合拢时，开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离，再根据钢板桩的宽度，计算出所需钢板桩的片数，按此确定下一步钢板材如何插打（是增加钢板桩，还是钢板桩插打时向外绕圆弧）。

b、合拢时桩的调整处理

合拢应选择在短边的角桩附近（一般离角桩4－5对 ），如果距离有差距，可调整合拢边相邻一边离导向架的距离，向内（向外）减小（增大）距离。为了防止合拢处两片桩不在一个平面内，一定要调整好角桩方向，让其一面锁口与对面的钢板桩锁口尽量保持平行。在整个钢板桩围堰施打过程中，开始时插一根打一根，即将每一片钢板桩打到设计位置，到剩下最后5片时，先全部拼插好后，再行打桩，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。

2 开挖（抽水）、支撑

当围堰合拢后，围堰内开挖（抽水）施工：

1） 安装第一道支撑，标高为16.0m，围檩和钢板桩间采用U形卡或焊接连成整体，斜支撑与围檩焊接。

2） 围堰内抽水至标高13.5m，在标高14.0m处安装第二道支撑，围檩如与钢板桩之间有空隙，需采用木楔子或混凝土块垫塞紧，以便于传力。

3） 围堰内抽水、抽砂至标高9.5m处；

4） 围堰内承台施工

3 钢板桩拔除

水中墩施工结束后即应拔除钢板桩。

1）拔桩前需拆除所有围檩、支撑，且必须向围堰内灌水（回填）最大限度地消除内外压力差，否则拔桩难度很大；

2）桩逐根试拔，打桩力最小的桩先拔，如没有记录，在拔桩的顺序最好与打桩时相反；

3）拔桩开始略松吊钩，当振动机振1-1.5min后，随振幅加大拉紧吊钩，并缓慢提升；

4）钢板桩起到可用吊车直接吊起时，停振。钢板桩同时振起几根时，用落锤打散；

四、受力验算

根据钢板桩围堰施工时段分析进行结构设计验算。

（1）支点反力及钢板桩受力:

采用SKSP-IV型拉森钢板桩，每米I=38600cm4、w=2270cm3、A=242.5cm2、E=2.0*105Mpa，

EI=2*105*103*38600*10-8=77200KN.m2,EA=2*105*103*242.5*10-4=4850000KN

钢板桩受力简图          弯矩图            剪力图

取1m长为计算单元，则

水平荷载：q水=6.5m*10KN/m2*1m=65KN/m；

沉井与钢板桩间的水+砂荷载：q水+土=17*3.3m=56.1KN/m

通过力学求解器计算得：

支座反力：R1=32。8KN，R2=101.18KN,R3=15.30KN

结构最大弯矩：Mmax=43.93KN.m

结构最大剪力：Qmax=65.KN

弯曲应力：σ=M/w=43.93*103/2270=19.35Mpa<[σ]=145Mpa

剪应力为：τ=Q/A=65.98*10/242.5=2.72Mpa<[τ]85Mpa

最大挠度为：f=1mm<6500/400=16.25mm

拉森IV钢板桩满足强度和稳定性要求。

二、内支撑受力分析计算

1、1#内支撑

支点R3=15.3KN，I28a工字钢E=2.1*105、I=7110cm4、Wx=508cm3、A=55.4cm2、i=11.34cm、单位重=43.4kg/m，

EA=1163400KN、EI=14931KN.m2

弯矩图

内支撑受力图

轴力图

剪力图

内力通过力学求解器计算得：

节点最大约束反力：R=75.2KN

结构最大弯矩：Mmax=55.51KN.m

结构最大剪力：Qmax=55.08KN

结构最大轴力：N=136.57KN

弯曲应力σ=M/w=55.51*103/508=109.3Mpa<[σ]=145Mpa

剪应力为τ=Q/A=55.08*10/55.4=9.94Mpa<[τ]85Mpa

长细比：λ=l/i=720/11.34=63.49<[λ]=100，查《路桥施工计算手册》附录三得ф1=0.772

轴心受压=N/A=136.57*10/55.4=24.65Mpa<ф1[σ]=0.772*140=108.08Mpa

最大挠度为：f=3mm1#内支撑结构的强度及刚度均满足要求。

2、2#内支撑

支点R3=101.18KN，I28a工字钢E=2.1*105、I=7110cm4、Wx=508cm3、A=55.4cm2、i=11.34cm、单位重=43.4kg/m，

EA=1163400KN、EI=14931KN.m2

弯矩图

内支撑受力图

轴力图

剪力图

内力通过力学求解器计算得：

节点最大约束反力：R=435.KN

结构最大弯矩：Mmax=58.58KN.m

结构最大剪力：Qmax=145.85KN

结构最大轴力：N=335.56KN

弯曲应力σ=M/w=58.58*103/508=115.3Mpa<[σ]=145Mpa

剪应力为τ=Q/A=145.85*10/55.4=26.33Mpa<[τ]85Mpa

长细比：λ=l/i=679/11.34=59.88<[λ]=100，查《路桥施工计算手册》附录三得ф1=0.772

轴心受压=N/A=335.56*10/55.4=60.57Mpa<ф1[σ]=0.772*140=108.08Mpa

最大挠度为：f=3mm2#内支撑结构的强度及刚度均满足要求。