钢板桩围堰施工方法

天兴洲大桥公路引线工程Ⅱ标 承台深基坑开挖钢板桩支护施工方案

一、工程概况

武汉天兴洲公铁两用长江大桥公路引线工程Ⅱ标段主体为和平大道立交，主线桥全长1426米；北起青山区建设十路东侧，南跨青山港、和平大道、止于戴家湖，本立交采用双喇叭式互通立交形式。

主线桥里程ZHUXK12+106.5～ZHUXK13+532.5,标准桥面宽为27米，分左右双幅，钻孔桩基础，其中φ1.2m 6648m/212根、φ1.5m 1120m/40根、φ1.8m 451.2m/24根。

本立交共设匝道12条，其中匝道桥8座，主要分布在戴家湖内（粉煤灰冲填堆积），钻孔桩基础，其中φ1.0m 4794m/172根、φ1.2m 3777m/139根、φ1.5m 1029m/37根。

二、地形、水文、地理、地质

本标段场区地形总的呈北低南高的特征，地面标高一般在20.26～29.82m。戴家湖为人工围成的粉煤灰堆积湖，湖底有积水，湖堤顶与和平大道现状地面高差约11米。

地表水主要为沟渠、湖内地表水、青山热电厂冲填粉煤灰循环水，主要受大气降水补给；部分场区受长江水位影响，季节性变化较大。场地内的地下水，主要为上层滞水、孔隙承压水和基岩裂隙水，基岩裂隙水主要沿构造破碎带补给与排泄。地下水、地表水对砼无腐蚀性。

场地内地表覆盖主要是杂填土及粉煤灰，其下主要由第四系全新统冲湖积亚粘土，上更新统冲洪积亚粘土、上更新统残破积亚粘土夹碎石，下第三系白垩钙质砾岩等，下伏基岩主要是三叠系白云岩、二叠系砂岩、石炭系白云岩、泥盆系石英砂岩及志留系泥质页岩。

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戴家湖地段表层为冲填粉煤灰层，沉积时间短、结构疏松；场地内地下分布较多碳酸岩类岩石，该段碳酸岩类属石炭—二叠系厚层状白云岩，易为地下水溶蚀成溶洞，有大量溶洞存在。

三、地质岩层特性分析

岩土层性质特征描述表

层 号 岩土名称 特 性 状态 压缩性 ①-1 填土 局部存在、主要为粘性土 水力冲填而成，水位以上成千层饼状，水位以下力学性质较差，人站上去易塌陷 内含腐殖质极白色小螺壳，局部位置为流塑状淤泥质土 韧性中等，局部位置为硬塑状粘土 韧性中等，干强度高，局部位置为硬塑状粘土 松散 高 ①-2 粉煤灰 松散 流塑～软塑 软塑～硬塑 硬～坚硬 硬塑～坚硬 强风化 弱风化 强风化 弱风化 高 ②-1 ②-2 ③ ④ ⑥ ⑦ ⑧-1 ⑧-2 亚粘土 亚粘土 亚粘土 高 中等 中偏低 低 低 不可 压缩 低 不可 压缩 低 不可 压缩 亚粘土夹碎石 内含5%～45%不等碎石及角砾。 强风化白云岩粗碎裂岩 弱风化白云岩粗碎裂岩 强风化白云岩 结构大部分被破坏，用手能捏成土状 岩石受压碎作用，原岩白云岩产生碎裂化或斑裂化 岩石结构破坏，被风化成砾砂状及土状，内有溶洞分布 弱风化白云岩 裂隙较发育，强度高，岩溶发育 岩石结构破坏，被风化成砂土状，局部位置为砂岩和泥岩相韵律沉积，内夹弱风化岩块 裂隙较发育，表现为泥质砂岩 ⑩ 强风化砂岩 强风化 11 ○弱风化砂岩 弱风化 四、承台结构尺寸

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钢板桩围堰适用于水深4m以上，河床覆盖层较厚的砂类土、碎石土和半干性粘土，风化岩层等基础工程。钢板桩围堰有矩形、多边形、圆形等。钢板桩有直形、Z形、槽形、工字形等，可作成单层与双层围堰。在一般桥梁工程基坑施工中，浅基多用矩形及木导框，较深基坑多用圆形及型钢。因其防水性能好，多用单层围堰。如用双层围堰时，在双层围堰的夹层中间一般填粘土，特殊情况下，在夹层下部灌注水下砼提高防渗能力，在钢板桩围堰的施工中，多用槽形钢板桩。在施工钢板桩围堰时，围堰顶面比施工期间可能出现的最高水位高出0.5m以上。围堰内侧工作面的大小，要满足基坑顶边缘之间要保留不小于1.0m的距离。当基础较深，坑壁土质不良，渗水量大，边坡（坑壁）容易坍塌，则围堰内侧坡脚至基坑顶边缘的距离，适当增大，确保安全。同时，钢板桩的入土深度及是否使用支撑，要通过检算进行确定。 1.施工方法：

1.1施工准备：将新旧钢板桩运到工地后，详细对其检查、丈量、分类、编号，同时对两侧锁口用一块同型号长2~3m的短桩作通过试验，以2~3人拉动通过为宜，或采用卷扬机拖拉，最大牵引力≤KN，有条件时，采用检查小车进行（如图1），

未 检 查 的 小 已检查的 受检查桩 短标准桩 车 钢板桩堆置场 钢板桩堆置场 小 车

绞车 图1 检查小车示意图

锁口通不过或桩身有弯曲、扭曲、死弯等缺陷，采用冷弯，热敲（温度不超过800~1000℃），焊补、铆补、割除、接长等方法加以整修。同时接头强度与其它断面相等，接长焊接时，用坚固夹具夹平，以免变形，在焊接时，先对焊，再焊接加固板，对新桩或接长桩、在

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桩端制作吊桩孔。

在采用组桩插打时，每隔4~5m设有一道夹板，夹木在板桩起吊前夹好，插打时，逐付拆除，周转使用。

组桩及单桩的锁口内，涂以黄油混合物油膏（重量配合比为：黄油：沥青：干锯末：干粘土=2：2：2：1），以减少插打时的摩阻力，并加强防渗性能。 1.2导框安装与插打方法

在进行安装导框时，先进行定位测量。水中导框距岸边或已成墩（或施工便桥）较远者，用前方交会法定位。导框的安装，一般是先打定位桩或作临时施工平台。导框采用在工厂或现场分段制作，在平台上组装，固定在定位桩上。当不设定位桩时，直接悬挂在浮台上，待插打入少量钢板桩后，逐渐将导框固定到钢板桩上。 1.3钢板桩的吊运插打与合拢

钢板桩检查合格后，由两组平车运至码头，按插桩顺序堆码最多允许堆放四层，每层用垫木隔开高差不得大于10mm，上下层垫木中线要在同一垂直线上，允许误差不得大于20mm。

安插钢板桩使用高架索道对钢板桩进行水平和垂直运输，将钢板桩运至指定位置，然后运用两个吊钩的吊起和放下，使钢板桩成垂直状态，脱出小钩，移向安插位置，插入已就位的钢板桩锁口中。

起吊前，锁口内嵌填黄油沥青混合料。箍紧钢板用的弧度卡箍，待插入锁口时逐个解除。

钢板桩逐块（组）插打到底或全围堰（矩形围堰可为一边），先插合拢后，再逐块（组）打入，矩形围堰一般先插上游边，在下游合拢，圆形钢板桩围堰，插打顺序有以下三种，如下图：

合拢点

开始点1 合拢点2

流 向

开始点

合拢点1

开始合拢 开始点2

(a) (b) (c)

圆形钢板桩合拢方法

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从图中看出，a与b较c少一个合拢点，b点累计误差大于c，ab都可能在合拢前遭受回流影响而使桩脚外移，造成合拢困难，c受回流影响较小，在流速较大处，用c式插打。

在a式插打方式中，由两侧对称向下游按顺序加插，到下游合拢，两侧增插数大致相等，最多允许相差8组。在钢板桩的垂直度较好时，一次将桩打到要求深度；垂直度较差时，分两次施打，即先将所有的桩打入约一半深度后，再第二次打到要求深度。 1.4抽水堵漏

钢板桩插打完，即可抽水开挖。设计有支撑的围堰，先支撑再抽水，并检查各节点是否顶紧，板桩与导框间木楔是否敲紧，防止因抽水而出现事故。抽水速度不能过快，且要随时观察围堰的变化情况。当锁口不紧密漏水时，用棉絮等在内侧嵌塞，同时在漏缝处撒大量木屑或谷糠，使其由水夹带至漏水处自行堵塞，在桩脚漏水处，采用以下3种办法，或采用砼封底等措施。 1.5拔桩

钢板桩拔桩前，先将围堰内的支撑，从下到上陆续拆除，并陆续灌水至高出围堰外水位1～1.5m，使内外水压平衡，使板桩挤压力消失，并与部分砼脱离(指有水下砼封底部份)。再在下游选择一组或一块较易拔除的钢板桩，先略锤击振动各拔高1~2m，然后挨次将所有钢板桩均拔高1~2m，使其松动后，再从下游开始分两侧向上游挨次拔除，对桩尖打卷及锁口变形的桩，可加大拔桩设备的能力，将相邻的桩一齐拔出，必要时进行水下切割。 2.施工工艺流程

砼养护

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基础、墩身砼灌注 围堰内清基 插打钢板桩 钢板桩吊运就位 施工准备 定位测量 导框安装 安装模板 天兴洲大桥公路引线工程Ⅱ标 承台深基坑开挖支护施工方案

3.机械设备配置

在岸边或浅水处，用简易脚手架或直接用打桩机或吊机、扒杆等机械打桩，在较深水中打桩时，要根据工地使用机械及水上作业的设备要求安排。

打钢板桩时选用较轻型桩架，一般锤重宜大于桩重、锤击能要适当。下表是复打汽锤打单根钢板桩所需的锤击能，用组合桩时，可按桩数加倍机械设备配置数量表附后：

拆除模板 拔出钢板桩 钢板桩长(m) 入土深度(m) 河床7.6 7.6 15.2 15.2 22.8 22.8 7.6 7.6 15.2 15.2 22.8 22.8 3.8 7.6 7.6 15.2 11.4 22.8 3.8 7.6 7.6 15.2 11.4 22.8 松软土质(土、砂、非胶结砾石) 坚实土壤（硬粘土、胶结砾石、软岩层） 地质

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30k1.4~ 1.4~ 2.5~ 5.0~ g/m的轻型要求锤击能轨 2.5 (1400~2500) 2.5 (1400~2500) 5.0 (2500~5000) 5.8 (5000~5800) 2.5~ 3.5 (2500 ~3500 ) 2.5~ 2.5~ 5.0 (2500~5000) 5.8 (2500~5800) K45k1.4~ 2.5~ 2.5~ 5.0~ 5.0~ j g/m 的中型轨 2.5 (1400~2500) 5.0 (2500~5000) 5.0 (2500~5000) 5.8 10.4 (5000~5800) (5000 ~ 10400) 2.5~ 2.5~ 5.0~ 5.0~ 5.03.5 (2500~3500) 5.0 (2500~505.8 12.1 (5000~ (5000~ 12100) ~ 12.1 (5000~ 12100) 00) 5800 )

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60k2.5~ 2.5~ 5.0~ 5.0~ 5.0~ 5.0~ 2.5~ 2.5~ 5.0~ 5.0~ 5.010.g/m的重型轨 3.5 (2500~3500) 5.0 (2500~5000) 5.8 10.4 12.1 12.1(5000~5800) (500(5005 (5000~ 12150) 5.8 (2500~5800) 5.8 12.1 18.2 (2500~58(5000~ (5000~ 18200) ~ 18.2 (504~ 27.6 ( 0 0~ ~ 10400) 12100) 00) 1210 0) 00~ 10418200~ 00) 276 00) 4.质量控制

4.1在拼接钢板桩时，两端钢板桩要对正顶紧夹持于牢固的夹具内施焊，要求两钢板桩端头间缝隙不大于3mm，断面上的错位不大于2mm，使用新钢板桩时，要有其机械性能和化学成份的出厂证明文件，并详细丈量尺寸，检验是否符合要求。

4.2对组拼的钢板桩两端要平齐，误差不大于3mm，钢板桩组上下一致，误差不大于30mm，全部的锁口均要涂防水混合材料，使锁口嵌缝严密。

4.3为保证插桩顺利合拢，要求桩身垂直，并且围堰周边的钢板数要均分，为保证桩身垂直，于第一组钢板桩设固定于围堰支撑上的导向木，顺导向木下插，使第一组钢板桩桩身垂直，由于钢板桩桩组上下宽度不完全一致，锁口间隙也不完全一致，桩身仍有可能倾斜，在施工中加强测量工作，发现倾斜，及时调整，使每组钢板桩在顺围堰周边方向及其垂直方向的倾斜度均不大于5‰，同时为了使围堰周边能为钢板桩数所均分，事先在围堰导梁上按钢板桩组的实际宽度画出各组钢板桩的位置，使宽度误差分散，并在插桩时，据此调整钢板桩的平面位置，使误差不大于±15mm，当仍有困难时，将合龙口两边各几组钢板桩不插到河床，在悬挂状态下进行调整。在无法顺利合拢时，则根据合拢口的实际尺寸制造异形钢板桩合拢如图。但要控制异形钢板桩上下宽度之差不超过桩长的2%。

4.4在使用拼接接长的钢板桩时，钢板桩的拼接接头不能在围堰的同一断面上，而且相邻桩的接头上下错开至少2m，所以，在组拼钢板桩时要预先配桩，在运输、存放时，按插桩顺利堆码，插桩时按规定的顺序吊插。

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4.5在进行钢板桩的插打时，当钢板桩的垂直度较好，一次将桩打到要求深度，当垂直度较差时，要分两次进行施打，即先将所有的桩打入约一半深度后，再第二次打到要求的深度。

4.6打桩时必须在桩顶安装桩帽，以免桩顶破坏（如图为三组组合桩的桩帽图）切忌锤击过猛，以免桩尖弯卷，造成拔桩困难。

4.7钢板桩围堰在使用过程中，防止围堰内水位高于围堰外水位。在低水位处设置连通管，到围堰内抽水时，再予封闭，在围堰内抽水时，钢板桩锁口漏水，在围堰外撒大量细煤渣、木屑、谷糠等细物，借漏水的吸力附于锁口内堵水，或者在围堰内用板条、棉絮等楔入锁口内嵌缝，撒煤渣等物堵漏时，要考虑水流方向并尽量接近漏缝，漏缝较深时，用袋装下放到漏缝附近处徐徐倒撒，同时当围堰内抽水至各层支撑导梁处，逐层将导梁与钢板桩之间的缝隙用木楔楔紧，使导梁受力均匀

4.8围堰使用完毕，拔除钢板桩时，首先将钢板桩与导梁木板焊接物切除，然后在围堰内灌水至高出围堰外水位1~1。5m，平衡内外的水压力使其与封底砼脱离，再在下游选择一组或一块较易拔除的钢板桩，先略锤击振动后拔高1~2m，然后挨次将所有钢板均拔高1~2m，使都松动后，再从下游开始分两侧向上游挨次拔除。 5.安全措施

为确保施工中的安全，在进行钢板桩围堰施工时，必须将安全工作放在首位，预防为主。 5.1对操作人员进行安全思想教育，提高安全意识，实行持证上岗制度，不经培训或无证者，不得进行上岗操作。

5.2用高架索道进行水平和垂直运输时，对两端的地垅埋设要牢固，同时对索道的起重能力进行实测，保证在运输时，索道有足够的承受能力。

5.3设专人负责日常检查和养护工作，在使用索道时设专人给信号，避免人多时乱指挥，出现安全事故。

5.4对打桩机主塔架，设浪风绳固定，防止风大时，桩架摇晃严重发现意外事故。 5.5打桩机在轨道上的轮子要经常检查不能有悬空的，如有时应调整轮子或塞垫等办法，使轮子压在轨道上。

5.6当人爬上打桩机塔架和走在临水的导向环上时，应戴好安全帽，系好安全带。 5.7拔桩时要先震动1~2分钟，再慢慢启动卷扬机拔桩。在有松动后再边震边拔，防止蛮干。

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5.8对所有滑轮和钢丝绳每天进行检查，特别是要注意滑轮的轴和钢丝绳摩损情况，危及安全的要及时维修、更换。

主要机械设备数量表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

机械设备名称 打桩机 75KW发电机 震动拔桩锤 卷扬机 抽水机 电焊机 检查小车 等离子切割机 汽车 弯轨器 吊船 铁驳 索塔 主索 工作索道 规格型号 D32 TZH250—4 按设计 按设计 N型万能杆件 单位 台 台 台 台 台 台 台 台 辆 台 台 台 吨 m m 数量 按设计 按设计 按设计 按设计 按设计 按设计 1 1 按设计 按设计 按设计 按设计 按设计 按设计 按设计 备注

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