揚州西北繞城高速公路yrc-yz1標段
（10#、11#墩鋼板樁圍堰）
施工方案
中鐵第十九工程局第二工程處
揚州西北繞城高速公路yrc-yz1標專案經理部
二oo二年四月十三日
一、工程概述：
京杭運河特大橋兩主墩（10#、11#墩）設計為低樁承臺，設計承檯底標高為-3.45m，河床標高為-0.66m，高程差為2.
74m。承臺處水深為5.35m，河床土層為硬塑亞粘土，承載力為300kpa。
原施工方案採用單壁無底鋼套箱，套箱高度為10.8m，需沉入土層深度為3.8m（封底砼厚度為1.
0m）。鋼套箱施工時需採用反迴圈鑽機在河床上施鑽，鑽進深度不小於3.80m，施工週期較長，費用較高，與目前現場施工的進度要求不相適應。
於此，我部擬變更承臺施工的圍水方案，採用鋼板樁圍堰，圍堰平面尺寸為28.8×14.0m，單塊鋼板樁長度為15m，並保證基底開挖至設計標高後，鋼板樁樁尖距離基坑底部的距離不小於2.
5m。經計算，鋼板樁選擇我國生產的「鞍ⅳ」型板樁。板樁插打完成後，邊抽水邊安裝支撐。
抽水結束後，採用人工挖掘河床至設計標高，以達到為承臺施工提供無水環境之目的。
二、鋼板樁圍堰施工
（一）施工機具的選擇
板樁施工的順利進行在很大程度上決定於施工機械的選擇，綜合考慮本工程的工程規模、土質情況、作業能力及作業環境，我部決定採用25t吊機配合90kw振拔樁錘，該樁錘引進日本技術，採用液壓原理固定樁端，牢固可靠，不易損壞樁頂，適合於在粘土層中打樁作業，且可以插打任意形式的板樁，輔助設施簡單，操作方便，振動力大，施工速度快，噪音小。
（二）鋼板樁的整理、堆放
鋼板樁不論新購置，還是租賃的，進入施工現場前需進行檢查整理，完整無損的鋼板樁可運入現場，檢查專案如下：
1、鎖口檢查：用一塊長為1.5~2.
0m符合型別規格的鋼板樁作標準，將進場的所有鋼板樁作鎖口通過檢查，檢查時用絞車或捲揚機拉動標準鋼板樁平台，從樁頭至樁尾進行，鎖口不合格的鋼板樁禁止直接使用，需作修整處理後再用。鎖口檢查方式如圖一。
2、完整性檢查：因鋼板樁為圍水結構，需檢查鋼板樁樁身的有無割洞、割縫及破損，發現缺陷處及時修整，以保證鋼板樁在使用過程中不漏水，並滿足強度要求。
3、規格檢查：檢查單塊鋼板樁規格尺寸是否一致，板樁長度及長度方向的板寬是否一致，有無楔形現象，若發現需作適當調配或修整。
板樁檢查合格後，在堆放時盡量不使其彎曲變形，避免碰撞，尤其不能將鎖口破壞，堆放場地應平整、堅實，不產生大的缺陷。最下層板樁應墊木塊，每塊板樁間要留有一定通道，便於吊機或運輸車輛的通行。
（三）鎖口潤滑及防滲
為防止板樁在形成樁牆後出現滲漏現象，板樁插打前在兩側鎖口塗以熱的混合油膏，以減少插打時的磨阻力，並增加防滲效能。
混合油膏配合比（質量比）為：
黃油：瀝青：幹鋸末：幹粘土=2：2：2：1
另外，在板樁插打完成進行抽水施工時，若出現較嚴重滲漏現象，可採用優質黃砂沿滲漏的板樁壁灑入水中，即可實現堵漏。
（四）異形板樁的準備
因本圍堰平面型式為封閉式矩形，插樁時需進行轉直角及封閉合攏，故需事先加工角樁，角樁可採用配套的專用角樁，亦可現場加工，考慮租用或購買的鋼板樁多為普通板樁，角樁比較少見，故我部採取現場加工的角樁，其方法為：將一普通板樁沿中線割開，割面垂直焊加於另一塊板樁的「鞍背」上，形成直角樁。角樁製作形式如圖二。
另外，在合攏時，若合攏塊寬度不能滿足一塊規格板樁的寬度要求或合攏塊寬度上下不一致，需製作「楔」形板樁，「楔」形樁製作的具體尺寸需依現場實際測量情況確定。
（五）圍籠準備及安裝
在插打鋼板樁時需採用i45b工字鋼作為內外導梁、導框，製成圍籠，內外兩導梁間距為440cm，其作用在於插打鋼板樁時起導向作用。導框分兩層，下導框緊貼水面，上導框與下層導框間距為2.2m。
所有導梁工字鋼要平放。
上導框只設內導梁，採用2i45b工字鋼，並兼作施工平台；下導框設內外導梁，內導梁採用支撐牛腿焊於護筒上，外導梁採用支撐牛腿焊於平台鋼管樁上，內外導梁均採用1根i45b工字鋼。導梁按設計尺寸直接下料，並在平台上試拼，導梁接頭盡量安排在內支撐的支點處，接頭採取焊接。
安裝圍籠導梁時，應進行測量定位，牛腿伸出導梁的部分應割掉，以避免影響板樁插打。導框工字鋼要與牛腿焊接牢固，不能滑移。導梁接頭要焊固，尤其拐角接頭處，不能發生變形扭曲。
待鋼板樁插打完成後，將圍堰外導梁移至圍堰內，4根i45b導梁合併焊於一體，焊加橫、縱支撐後，下沉至下層支撐設計標高。
（六）插打與合攏
1、鋼板樁的插打方法：
鋼板樁插打時按開始的一部分先插打，後一部分則先插合攏，後再統打的施工方法。此方法可減小合攏誤差，且施工進度較快。
2、插打順序：
若施工時有水流，可從上游開始，在下游合攏，每邊由一角插至另一角，具體插打順序如圖三所示。
3、插打施工：
插打前，應在上下層導框的內導梁上放出每塊板樁的位置線。插打時應盡量將板樁貼靠內導梁，並嚴格控制好樁的垂直度，尤其第一根樁要從兩個相互垂直方向同時控制，確保垂直不偏。
在板樁插打前，在鎖口內塗刷熱的混合油膏，並將不進行插連一側的鎖口採用木楔塞緊（第一塊插打的板樁需兩側全部塞緊），以免泥土或砂礫進入增加插樁阻力和降低防滲效能。板樁插打一塊或幾塊後，即與導框進行聯絡。
板樁起吊時，為防止板樁彎曲變形，可將吊點移至距樁頭不大於三分之一樁長的範圍內，並採用捆吊法。
4、板樁插入導框的技術措施：
為使板樁在下插時有準確方向，在上下層圍籠內導梁上預先設定導向短方木，第一根鋼板樁即順此導向木插下。導向短方木預先鋸好槽口，卡住導框的內導梁，待第一根短方木插打完成後，可將短方木移至下一樁位，繼續作為插打導向。
5、鎖口下插困難時的技術措施：
鋼板樁起吊後，採用人工扶持插入前一塊的鎖口後繼續下插，如下插困難時，可採取如下措施：
（1）樁吊起插入鎖口後，快速放鬆吊樁繩，借樁自重急速下插；
（2）用鎚壓樁下插，必要時可加以低錘慢打；
（3）用倒鏈絞拉。
6、施工週期：
因樁基施工完成後，兩主墩平台場地寬闊，可作為板樁堆放場地。為加快施工進度，可將板樁提前運至鋼平台上，並用一台吊機配合擺放鋼板樁及塗刷混合油膏，另用一台吊機作打樁用，若不計板樁運輸時間，每塊板樁的插打週期為：塗刷混合油膏10分鐘，起吊就位插鎖口10分鐘，插打10分鐘，共計30分鐘。
每天有效工作時間按12小時計算，每天可插打板樁24根。每個圍堰共計216塊板樁，9天即可插打完成。
7、順利合攏的技術措施：
為保證板樁插打正直、順利合攏，應及在插打過程中及時糾正偏斜，當偏斜過大不能用拉壓方法調正時，應拔起重新插打，在防止與糾正無效時，可用特製楔形樁進行合攏。每塊楔形樁的斜度不應超過2%，如一塊楔形樁仍不夠合攏口用時，則可以採用兩塊楔形樁，兩塊楔形樁應各有乙個垂直邊，其間至少應插入一塊普通樁，用一塊楔形樁插打順序如圖四所示。
8、抽水堵漏
鋼板樁圍堰的防滲能力較好，但遇有鎖口不密、個別樁入土不夠及樁尖打裂、打卷等情況時，仍會發生滲漏。鎖口不密的漏水可在抽水發現後以板條、棉絮、麻絨等在板樁內側嵌塞，或在漏縫處側水中撒下大量爐渣與鋸末或穀糠等隨水夾帶至漏縫處自行堵塞。漏縫處較深時，也可將爐渣等裝袋，到水下適當深度時逐漸倒出爐渣堵漏。
三、鋼板樁圍堰的計算
見後附「鋼板樁圍堰的設計計算」。
附錄：鋼板樁圍堰的設計計算
一、計算原則：
1、板樁的計算原則：求算板樁圍堰的橫斷面、最小入土深度、支撐間距及尺寸等，本工程依實際情況，將板樁支撐布置成多支撐形式，且考慮施工方便，支撐為間距不等的任意間距形式。
2、橫撐導梁的計算原則：橫撐按兩端鉸接的軸向受力的壓桿計算，並驗算導梁與橫撐接觸面的受壓情況。
二、設計計算的工況條件：
1、抽水階段的受力計算；
2、圍堰內挖基的受力計算。
三、荷載取值依據：
1、水平荷載∑mj=靜水壓力+流水壓力；
2、豎直荷載∑mj=板樁自重+浮力；
3、水的容重按9.81kn/m3計算，單位面積上的靜水壓力按9.81kn/m2考慮，水壓隨高度成線性分布；
4、考慮汛期流水壓力，其流速按v流=1.0m/s計算；
5、水的浮力 γ浮=9.81kn/m3
四、板樁的計算：
對板樁的受力分析按最不利的情況考慮，所以我們取抽水階段迎水流側板樁的水平受力。為安全起見，板樁的容許彎曲應力按常用數值增加75%，在支撐系統計算中，仍按容許應力計算。因板樁插打的土層為硬塑亞粘土層，為不透水層，故可考慮堰內挖基階段的受力情況與抽水階段的受力情況相同。
1、 板樁圍堰支撐的布置
板樁支撐的布置層數及間距，直接影響著板樁、橫縱撐、圍檀的截面尺寸及支護結構的材料量，從理想狀態考慮，支撐的布置分為等彎矩布置和等反力布置兩種形式，等彎矩布置可充分發揮鋼板樁的抗彎強度，可使鋼板樁材料最省；等反力布置可使支撐系統簡化。但從兩主墩處河床標高及承臺位置，不能按上述任何一種方式布置支撐，應根據實際情況預以確定支撐層數及間距。即板樁圍堰內共設三道支撐，將最下層支撐設定於承臺標高之上0.
5m的位置處，且與上兩道支撐等間距布置，間距為h=2.0m。具體布置形式見圖一。
2、 板樁入土深度及板樁總長度確定
設板樁最小入土深度為t0，抽水、挖基後板樁與外側土體間存有殘餘水，則圍堰支撐結構及板樁受力如圖一所示：
上圖為板樁上經簡化的水壓力及土壓力分布圖，其中，h=3.06m，h1=h2=2.0m，h3=4.0m，計算過程如下：
按盾恩近似法計算，假定作用在板樁co段上的荷載為cdko，一半傳至c點上，另一半由坑底被動土壓力cjo承受，由幾何關係可得：
γh·(h2+h3+t0)=ρt0kp+2c
上式中：γ=9.81kn/m3，h=5.
35m，h2=1.21m，h3=2.79m，ρ=20.
4kn/m3，c=77.6kpa，kp=tg2（45+）= tg2（45+）=2.16則有：
9.81×5.35×(1.21+2.79+t0)= 20.4×t0×2.16+2×77.6×
解得：t0=2.16m（即為板樁的最小入土深度）
板樁下端的實際埋深應位於t0之下，所需實際板樁的入土深度為：t=1.1t0=2.38m。
考慮板樁插打成形後，板樁頂面應高出鋼平台頂面（平台頂面標高▽+7.606m），而板樁入土後的樁尖標高計算如下：
▽=-3.454m（基坑底標高）-2.38（板樁入土深度）=-5.834m
則所需板樁實際長度為：l≥7.606-(-5.834)=13.44m
3、鋼板樁型別的選擇
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目錄第一章 工程概述 1 一 工程概況 1 二 工程地質 1 三 水文氣象 2 第二章圍堰施工方案 3 一 圍堰平面布置 3 二 圍堰設計及結構形式 3 1 施工準備 4 2 圍堰土方填築 5 3 鋼板樁施工 5 4 圍堰抽水 6 5 圍堰維護及拆除 6 第三章圍堰施工進度計畫 6 第四章資源配置計...