钢板桩围堰施工QC成果-何玉先 中铁十六局集团贵广高铁 胡晓军

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钢 板 桩 围 堰 施 工 编制单位:中铁十六局集团第五工程有限公司 小组名称:中铁十六局集团贵广铁路指挥部第一项目部QC小组 发 布 人: 何 玉 先 目 录 一、工程概况 二、小组简介 三、确定课题 四、方案制定 五、钢板桩围堰结构计算 六、钢板桩施工 七、质量控制及施工注意事项 八、施工安全措施及钢板桩的安全操作规程 九、钢板桩加固 十、吸泥施工 十一、混凝土封底施工 十二、钢板桩防渗漏措施 十三、钢板桩拆除方案 十四、 总结 一、工程概况 新建贵广铁路GGTJ-11标段白石绥江大桥位于广宁县石涧镇白石村。本桥在 DK705+550~+740之间跨越绥江,宽度175m,水深4.5~5.5m水流平缓,流向自右向左,线路与其夹角为80º。 桥跨越的绥江为Ⅵ级航道,现施工水位22.67m,通航净高6.0m,净宽2χ46m。 桥跨布置采用6-32m组合箱梁+(40+56+56+40)m预应力混凝土连续梁+2-32m组合箱梁,其中7~10#墩处于绥江中,7#~10#墩采用栈桥施工,承台采用钢板桩围堰施工。 二、小组简介 部门 中铁十六局集团贵广铁路项目工程部 小组名称 中铁十六局集团贵广铁路项目部QC研究小组 成立时间 2010年4月1日 课题类型 现场型 注册编号 20101014 小组人数 8人 活动时间 2010年4月1日~2010年6月8日 序号 姓名 性别 职称/职务 组内职务 组内分工 1 胡晓军 男 项目总工程师 组长 技术指导 2 花李军 男 工程部长 副组长 组织策划 3 张科强 男 安质部长 组员 技术顾问 4 杨海亮 男 质检工程师 组员 活动实施 5 王占其 男 测量主管 组员 活动实施 6 代见伟 男 现场工程师 组员 活动实施 7 陈晨 男 助理工程师 组员 活动实施 8 何玉先 女 资料员 组员 资料收集

三、确定课题

2010年4月1日成立水中墩钢板桩围堰施工的QC研究小组。 四、方案制定 经过现场调查和探讨决定:钢板桩采用拉森IV型钢板桩,长16m,钢板桩围堰尺寸12m×15.5m,比承台周边尺寸大1.2m。围堰内侧四周圈采用三层工字钢分上、中、下三层以围檩形式支护,顶面二层支撑采用530钢管横撑,四角采用530钢管作为斜撑配合使用。第三层支撑采用3道2HW350*350型钢,在浇注承台时直接埋入承台内。 为了增强工字钢围檩抗弯强度,在每根钢管两端用2I45型工字钢作为斜撑加强。基底采用C20混凝土封底,封底厚度2.0m,采用4台大功率抽水机分层抽水,分层支护,钢板桩内基坑底周圈50cm以内设汇水渠、积水坑。 五、钢板桩围堰结构计算 1、设计参数

7~10#墩位于白石绥江中,桥梁水中墩施工有效工期短,技术难度高,施工工艺复杂。

根据现场实际调查,发现白石绥江水深4.5~5.5m。

钢板桩围堰施工能够适用于流速较大的深水河床,更适合于砂类土、粘性土、碎石土及风化岩等坚硬河床,挡水性能好,可以拆除利用。

确 定 课 题

水中墩承台基坑开挖采用钢板桩围堰进行施工 (1)主跨墩处河道内主要为砾砂土,其土体力学性能如下: 土体容重: r=18KN/m3 土体内摩擦角: φ=36° (2)钢板桩力学性能: 钢板桩采用IV 型拉森桩,重量75kg/m,每1米宽截面模量W=2037cm3,允许应力为[σ]=210Mpa。 (3)承台尺寸:8.4m×12.3m×3.5m,围堰尺寸:10.8m×15.5m。 (4)计划采用拉森Ⅳ钢板桩,技术参数: 宽度 高度 单位重 截面模量w 400mm 155mm 77.7 2037cm3 (5)根据地质情况(见图1) 20m范围加权平均: 5.16205.1420410=+γ=

5.1420205.14=φ=

05.1320185.14==C 主动土压力系数:Ka=tg2(45-φ/2)=0.60 被动土压力系数:Kp=tg2(45+φ/2)=1.668 2、计算内容 (1)内支撑层数及间距 按照等弯矩布置确定各层支撑的间距,根据拉森Ⅳ型钢板桩承受的最大弯矩确定板桩顶悬臂端的最大允许跨度:

40002200

121903awf6hKγ

=m98.2cm2981060.05.161020372156335==

γ:取加权平均16.5, h1=0.88h=2.62m h2=0.77h=2.29m h3=0.65h=1.94m 根据具体情况,确定采用的立面布置形式如下图所示:

(2)计算板桩墙上土压力零点离开挖面的距离y,在y处板桩墙的被动土压力等于板桩后的主动土压力: γKKpy=γKa(H+y)

20001800220026003500y=81.36.0686.12.19.86.0pKaKKKaH 式中K-主动土压力修正系数,取1.2 (3)钢板桩零点以下入土深度x的确定: 由力矩分配法计算的如下: P0=47.7KN P1=8.2KN/m P2=63.3KN/m P3=129KN/m P4=80.1KN/m 最大弯矩在8.9m处,Mmax=98.3KN.M 采用等值梁法计算原理,土压力零点处的支撑反力与该点以下钢板桩土压力对桩底的力矩平衡,假设土压力零点以下钢板桩零点以下钢板桩埋深为x,建平衡方程。

P0=2x6ap)-γ(KKK x=)-γ(ap06KKKP=)-(6.0686.12.15.167.476=3.52m 钢板桩入土深度t0=x+y=3.81+3.52=7.33m,则t=1.2×7.33=8.8m (4)抗管涌检算 根据不发生管涌条件:

γˊ≥K×j,其中j=i×rw=w2thγ+h K-抗管涌安全系数,取K=1.8 γˊ-土的浮容重,γˊ=γ-γw=6.5KN/m j-最大渗流力(动水压力) i-水头梯度 t-排桩的入土深度,8.8 hˊ-地下水到坑底的距离为8.9m 计算得:j=3.36,K×j=6.05(5)抗浮稳定性验算 1)混凝土厚度确定:假设混凝土厚度为2.5m 土压力形成的荷载:p=γKah-2.5×24=16.5×0.6×11.4-48=64.86KN/M2

M=81×p×l12=0.125×42×64.86=129.72KN.M 混凝土截面模量

W=ctfM=129.72÷1100=0.118m3 h=bKW6+0.5=1.19+0.5=1.69 满足要求 fct-C20混凝土抗拉强度设计值,,取1.1Mpa γc-混凝土的比重取2.5T/m3 2)、抗浮稳定性检算 1F

G

G-钢板桩重量+内支撑重量+混凝土自重+侧阻力 F-浮力 G=237.762+112.151+1012+1689=3050.913t

F=2348t,3.1FG>1,故安全。 3、围囹及内支撑计算 (1)围囹 根据现场情况,围囹采用I45b,具体布置见图

内支撑布置:第一道为双层I45b,兼作导向框架 第二道为双层I45b 第三层为三层I45b 根据受力分析只需计算第三道内支撑即可,围囹主要承受弯矩应力和轴向压力,I45b抗弯截面系数w=1500cm 长边受力分析:

1550010800375020002000200037502000围囹惯性半径:r=CMAI44.1711133760 λ=6.844.173005.0ru==L,φ=0.995 容许应力δ=φ[δ]=0.995×170=169.15Mpa

δ=29.2386.33150010480011131285w==MAN<[δ] 短边受力分析:

围囹惯性半径:r=CMAI44.1711133760 λ=6.1744.172505.0ru==L,φ=0.996 容许应力δ=φ[δ]=0.996×170=169.32Mpa

δ=22.1879.3315008200011131264w==MAN<[δ] (2)横撑检算:L=12m λ=4.3444.1712005.0ru==L φ=0.87

σ=1.1210111310002.4034==ANMpa<[δ] (3)斜撑检算 L=7.07

λ=2.2044.177075.0ru==L,φ=0.967 σ=85.72*101113210001.3704==ANMpa<[δ] 均满足要求