急流裸岩条件下钢板桩围堰施工工法.docx

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1、急流裸岩条件下钢板桩围堰施工工法1前言钢板桩围堰主要适用于浅水土层覆盖较厚的地层，施工中较常用的工法为振动沉入法施工，目前还没有在河床面为裸岩条件下采用钢板桩围堰施工的先例。在急速水流、河床无覆盖层、岩面起伏较大、承台底埋置在河床面以下的条件下，经过对不同围堰施工方案综合比选，最终采用冲击钻限位成孔铳槽植入钢板桩的围堰施工方法，成功解决了水流急速条件下钢板桩围堰与起伏较大河床岩面之间密封止水的难题、整体围堰下沉因激流水的冲击定位偏离的难题、传统的整体钢套箱或钢筋碎围堰在急流水条件下拆除的难题。该技术拓宽了钢板桩围堰的适用范围，具有创新性、实用性和经济性。其核心技术“冲击钻限位成孔铳槽结合钢板桩

2、的围堰施工方法”已获国家发明专利授权（专利号：201410453462.9）,经不断总结形成了本工法。2 .工法特点2.1 该工法采用设备为常规的冲击钻机、履带吊和振动锤，不需要大型船舶和浮吊设备，施工成本较低，且安全质量容易控制。2.2 2该工法不需要施工人员在水下作业封堵围堰和河床岩面之间的空隙，避免了施工人员水下作业的安全隐患。2.3 该工法采用履带吊和振动锤插打单根钢板桩，采用两层型钢限位架固定急流水中的单根钢板桩，避免了整体钢套箱下沉定位时受急流水冲击的问题，每个施工环节施工难度低，施工过程简便快捷。2.4 围堰铳槽内浇筑封底碎，外填塞碎石，既实现了围堰隔水效果，又可将单根钢板桩从围

3、堰中拔出，围堰拆除方便，避免了整体钢套箱或整体碎沉井需要水下作业拆除的工序，降低了安全风险。2.5 5该工法打破了钢板桩主要应用在临江靠海有覆盖层的淤泥质和砂层环境下的传统观念，使钢板桩围堰在坚硬岩石地质条件下也能得到应用。3 .适用范围该工法适用于水深6m以内、河床面裸露岩层无覆盖层、承台底在河床面以下、水流速度在3.5ms（极限流速不超过5.7ms）、河道不能通航条件下水中墩承台围堰施工。4 .工艺原理急流裸岩条件下钢板桩围堰施工工法原理是：利用钢栈桥平台和主桥钢护筒作为支撑，采用冲击钻按照围堰的平面位置成孔，通过两次相错位置上的限位成孔，在岩面河床上按围堰平面位置形成用于固定钢板桩的铳槽

4、，在铳槽中逐一打插钢板桩形成钢板围堰；位于钢板桩围堰的外侧用碎石填充密实，在钢板桩围堰内侧浇筑碎封底止水。详见图1和图2.图中标注：1钢栈桥平台，2主桥钢护筒，3a限位横架，3b钻孔限位筒，女钢板桩限位架，4冲击钻机，5铳槽，钢管桩基础，7钢板桩，8碎石，9封底碎。5 .施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程急流裸岩条件下钢板桩围堰施工工艺流程见图5-1o施工准备测量定位平台划线安装冲孔限位架钢板桩限位槽钢安装钢板桩进场验收图5”急流裸岩条件下钢板桩围堰施工流程5.2 操作要点5.2.1 孔位放样和限位架制作固定在钢栈桥平台上精确测量划线确定围堰的平面位置，围堰的平面位置每个边比承台宽出O

5、.5m；利用钢栈桥平台和主桥钢护筒作为支撑，采用40a工字钢制作限位横架为冲击钻机提供作业位置；在限位横架上，按照围堰的平面位置，放置直径Im的钢护筒作钻孔限位筒；限位横架、主桥钢护筒以及钢栈桥平台之间采用焊接固定。5.2.2 成孔铳槽在钢栈桥平台上放置CK-6锤头直径0.8m的冲击钻机，以直径Im钻孔限位钢护筒为导向，按围堰的平面位置冲击成孔，通过两次相错位置上的成孔在河床岩石面上按围堰所在位置成孔成槽，槽底标高统一控制在承台底面标高以下1.2m位置处（由于河床面起伏较大，一般成孔深度在12.5m之间，500kpa强度的中风化砂岩成孔时间在15h左右），以保证钢板桩底标高处在同一水平和足够的

6、槽深以确保封底硅填满后止水效果良好。5.2.3 插打钢板桩插打钢板桩前，将相邻的钢板桩咬口处涂抹木质锯沫和黄油拌合物（重量配合比为：黄油：沥青：干锯末：干粘土=222:1）以提高钢板桩之间的封水效果。采用两层40a槽钢制作钢板桩限位架，并固定设置在主桥钢护筒和栈桥钢管桩基础之间，以防止急流水的冲击使钢板桩发生摆动，在拟施工的围堰从上游拐角处固定第一根转角钢板桩，再在槽中逐一打插入钢板桩，在下游处合拢成围堰。具体施工采用50t履带吊和TDZ90型振动锤打插钢板桩，由于河床面为裸露基岩，强度500kpa,钢板桩打入困难；但每根钢板桩插打至无法下沉时，振动锤加载至最大，插打停留时间不少于Imin,最

7、大可能使钢板桩底部能够进入河床基岩，避免黄河水急流的冲击力造成钢板桩底部的变形。5.2.4 槽内封底在铳槽位于钢板桩的外侧填塞规格32.5mm以下碎石，袋装后封口人工直接从钢板桩外侧放入槽内；避免钢板桩底部在浇筑碎时变形和封底碎漫流到槽内钢板桩的外侧，以免钢板桩被碎窝裹后拔出困难。槽内封底碎为C30水下碎，缓凝时间不小于48h；浇筑方式类同钻孔桩水下碎浇筑；导管直径15cm、圆锥形装碎料斗3m3,人工配合一台50t履带吊、一台25t汽车吊和一台扬程40m的汽车泵，从上游一段拐角处开始浇筑，分两处浇筑在下游合拢，开始浇筑至浇筑结束时间控制在20h内，一次成型形成封底碎，在浇筑过程中加强量测工作，

8、确保封底硅将铳槽灌满。此道工序为该工法的关键工序，必须确保槽内水下碎连续浇筑，并填满铳槽。5.2.5 围槽制作安装在水面下O.5m、水面下2.5m和承台以上O.5m各设置一道钢围楝，在围堰拐角处采用三角钢斜撑，钢围堰中间设置三道40a工字钢支撑，确保钢围堰在水深6m左右的情况下不变形刚度满足要求。围楝和对撑在岸上加工厂按照设计要求加工完毕验收合格；待槽内封底碎强度达到设计强度70%（C20,约三天后）安装第一道围楝和中间对撑，并开始进行抽水作业；当水抽到离承台顶面15m高后安装第二道围楝和对撑；围堰水抽完后安装第三道围楝和对撑。5.2.6 围堰内抽水和堵水使用7.5kw污水泵将围堰内水抽出完毕

9、，在抽水过程中观察钢板桩之间局部渗漏水的位置，采用木楔打入钢板桩之间渗漏水位置，并填塞黄油拌合物进行止水。在两个左右幅两个承台之间人工凿除长宽深各为Im的集水坑，局部渗水漫流至集水坑抽出。5.3 .劳动力组织此工法在施工中存在较多的不确定因素，特别受河道水流速变化和河床面地质情况的影响较大，施工作业24h不间断，以确保出现意外情况有足够的时间来处理，单个围堰现场劳力组织按照24h施工来考虑。详见表5.3-1o表5.3-1劳动力组织表序号工作项目工种人数备注1现场协调安排生产负责人22负责现场安全工作安全员23负责现场技术监控技术员（测量工）64负责现场施工用电工作电工25运送限位架等材料自卸车

10、司机25t自卸车一台6钻孔成槽工班长2两台钻机7钻机操作工人48电焊工29起重工2含司索工1人10普工411钢板桩安装电焊工412普工413起重工2含司索工1人14槽内封底普工815汽车泵司机116碎罐车司机3三台碎运输车16试验工117围楝安装电焊工618普工86 .材料与设备6.1 施工主要材料主要材料有钢护筒、各类型钢、C30水下硅，四型拉森钢板桩、32.5mm碎石。6.2 主要机械设备配置单个围堰现场机械设备配置按照24h施工来考虑。详见表6-2o表6-2主要机械设备表序号设备名称规格或性能单位数量备注1汽车吊QY25T台12碎汽车泵SY5310THB40E台13硅运输车IOm3台34

11、冲击钻(CK-6)台2序号设备名称规格或性能单位数量备注5履带吊QUY50A台16振动锤DZ-45套18电焊机BX2台29潜水泵7.5kw台410离子切割机CNBX-1525套211圆锥形碎漏斗2.5m3个212发电机IOOKW台113自卸汽车IOt台114导管直径20cmm24法兰式7 .质量控制7.1 工程质量控制标准钢结构设计规范(GB50017-2003)建筑基坑支护技术规程(JGJI20-2012)建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)(4)公路桥涵施工技术规范(JTGTF50-2011)公路工程施工安全技术规程(JTJ076-95)7.2 施工质量控制措施钻机

12、冲孔时，测量人员现场精确定位限位架位置，确保钢护筒位置准确，在钻机冲孔过程中要经常量测孔底标高，确保每个孔底标高在承台底下面1.2m。钢板桩咬口处涂抹木质锯沫和黄油拌合物要涂抹均匀，确保钢板桩之间咬合紧密止水。槽内钢板桩外侧碎石需填满，技术人员要用测锤认真检查，确保槽内钢板桩外侧填满，防止封底碎漫流至外侧窝裹住钢板桩，造成钢板桩围堰拆除时困难。水下封底硅浇筑要确保连续施工，一是要确保硅的及时供应；二是要确保碎及时浇筑至槽内钢板桩内侧，每间隔1.5m浇筑并测量一次，直至下游处封底成环；采用先计算槽内硅数量预估每次浇筑槽内碎的是否填满，再每移动一次导管采用测锤量测碎在槽内的顶部的高度。第一根上游拐

13、角处钢板桩定位一定要非常精确，在插打前要采用下位槽钢固定准确，平面和垂直度误差需控制在5mm以内，确保钢板桩在下游的合拢。对冲击钻成孔成槽、钢板桩限位架制作安装、钢板桩插打(第一根钢板桩定位准确)、封底碎浇筑、围楝安装等每一道工序需进行检查并做好记录，配备一名技术人员对每道工序的质量检查，并做好记录。8 .安全措施经理部需对作业工人和管理人员进行岗前培训，对其考试合格后方可上岗；特殊工种（电焊工、起重工、司索工）需持有国家规定的特种作业许可证方可上岗作业；自卸汽车司机需持有B级以上驾照。各专业作业班组张需结合各自施工工序的特点，做好班前安全讲话，要特别强调高空、水上、水下作业、起吊和车辆运输的

14、安全；项目部要组织班组和管理人员学习高空作业施工安全操作规程、水上作业安全规程等规定的内容。各种机械设备（吊机、钻机、电焊机等）操作人员需持证上岗，严格执行操作规程，无证人员严禁操作；每台设备做到“一机一闸一漏”。（4）承台施工属于高空、水上、水下施工，比较危险。施工区的人员注意安全,都必须配带安全帽、安全带、救生衣和安全通行证。在施工钢栈桥和平台上醒目位置设置各类安全警示标志和操作规程。（6）在平台作业区的作业人员和管理人员需正确佩戴安全帽、穿救生衣，听从指挥，严禁嬉戏打闹、不得抽烟；在无临边防护进行作业的个人还需系好安全带，挂在固定的位置，防止坠落至河中。钢围楝支撑要及时安装，在施工过程中严禁碰撞；在临空作业面上需设置贴反光红白标志的钢管硬防护，在安装限位架、插打钢板桩、进行测量作业的临水前台需设置防落网，防止人员坠落入水。9 .环保措施严格遵守国家和地方有关环境保护、控制环境污染的规定，特别施工过程中的燃料、油、污水、废料和垃圾等不得往河道中抛掷；现场安排专人管理。现场加强对环保知识的宣传，对工人和管理人员要经常性教育，提高所有人员的环保意识。不得将围堰封底止水多余出来的碎倒入河道中，需运输至小型构件厂处理。（4）合理安排施工工序，产生巨大噪音的工序（材料