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深中通道27m长帽型组合钢板桩围堰案例

深中通道27m长帽型组合钢板桩围堰案例

深圳至中山跨江通道工程

帽型组合钢板桩桥墩围堰


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工程概况

深中通道东接机荷高速,跨越珠江口,西至中山马鞍岛,与规划的中开、东部外环高速对接,实现在深圳、中山及广州南沙登陆。项目全长约 24.03km,其中跨海段长 22.39km,采用 100km/h设计速度、双向八车道高速公路技术标准,是集“桥、岛、隧、地下互通”为一体的系统集群工程。 

深中通道27m长帽型组合钢板桩围堰案例

本标段内容为里程为 K12+838~K16+811 的桥梁工程,全长 3973m,主要内容包括伶仃洋大桥 东塔、东锚碇、上游侧主缆架设、钢箱梁安装,东泄洪区非通航孔桥下部构造。

深圳至中山跨江通道东泄洪区非通航孔桥为等截面钢箱梁桥,桥梁全长 2640m,跨径布置为 4×(6×110)m。5#~8#为分幅式,承台为正方形,平面尺寸 9.5m×9.5m,厚 3.5m。9#~27#为整幅式,承台为矩形,平面尺寸 16.5m(横桥向)×10.5m(顺桥向),厚4.5m。5#~14#承台处于深 水区,15#~27#承台处于浅水区。

计算书以最不利的15#墩承台为例,对浅水区承台进行基坑支护设计,采用帽型板桩与型钢组合结构作为挡水壁体结构。 


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设计条件

3.1 地质资料参数

15#墩采用钻孔编号 SXZK11-2 的地质资料,高程系统为 1985 国家高程基准,地质土层参数下表所示: 

深中通道27m长帽型组合钢板桩围堰案例

3.2 水文气象条件

设计高潮位:+3.01m

设计低潮位:-1.06m

施工期常水位:+0.52m

设计流速:施工期 v=1m/s;

            最大流速 v=1.57m/s

波浪:施工期 H=0.5m,T=4.2s;

风速:工作风速 v=13.8m/s;

            最大风速 v=34.9m/s 


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主要设计标高

15#墩钢板桩围堰主要设计标高:

(1)钢板桩标高:+5.00m钢板桩标高:-22m板桩27.00m

(2)第一层支撑标高:+2.40m;

(3)第二层支撑标高:-1.60m;

(4)第三层支撑标高:-5.40m;

(5)承台顶标高-6.50m,承台底标高-11.00m,厚度 4.50m;

(6)基坑底标高:-15.1m(封底厚度 3.8m);

(7)原始泥标高:-6.50m(15#墩) 


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钢板桩围堰技术参数

钢板桩采用帽型钢板桩,其技术参数列表如下: 

深中通道27m长帽型组合钢板桩围堰案例

钢板桩所用钢材为 SYW295 钢,板桩加强型钢 HN600×200,采用 Q345-B 材质。底部两层围囹采用 Q345-B 钢材,其余均用 Q235-B 钢材。组合钢板桩,其技术参数下表所示。 深中通道27m长帽型组合钢板桩围堰案例


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结构布置形式

15#墩采用 6 根 2.5m 钻孔灌注桩基础,承台为矩形,单幅平面尺寸 16.5m(横桥向)×10.5m(顺桥向),厚4.5m。采用NS-SP-10H+HN600×200 组合钢板桩。横桥向板桩自承台边缘外扩1.55m,纵桥向板桩自承台边缘外扩 1.6m。板桩长 27m,共设置三道支撑体系,标高分别为+2.40m、-1.60m、-5.40m。第一层围囹采用 2HN700×300 型钢,内支撑采用 2HM588×300 型钢、φ800×10 钢管;第二、三层围囹采用 2HN800×300 型钢,内支撑采用 2HM588×300 型钢、φ800×10 钢管。封底混凝土厚度不小于 3.8m,采用φ2.8m 的钢护筒。

承台施工完成后,进行内支撑体系转换,安装 2HM588×300 斜撑。

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基坑平面尺寸

综合考虑承台几何尺寸和施工操作空间需求,横桥向板桩自承台边缘外扩 1.55m,纵桥向板桩自承台边缘外扩 1.6m,拟采用基坑底面尺寸为 19.6m×13.7m。 

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施工工序说明

根据现场施工条件,本设计拟定施工工序如下所述(详细施工流程见图纸):

1、承台外边缘外扩 5m 范围内泥面整平处理至标高-6.40m;

2、整体吊装下放围囹及内支撑至设计标高与钢护筒可靠连接;

3、以围囹作为导向插打组合钢板桩;

4、带水开挖至基坑底,标高为-15.10m,开挖过程中保持基坑内外水位平衡;

5、抛填碎石 0.30m,基坑整平,水下浇筑封底砼,有效厚度不小于 3.80m;

6、待封底砼达到设计强度后,围堰内抽水至承台底,标高为-11.0m;

7、割除钢护筒至承台底部以上 0.20m,处理桩头,绑扎钢筋,浇筑 4.50m 厚承台混凝土;

8、在承台四周与钢板桩之间回填砂,顶部 50cm 浇筑砼;

9、夹壁砼达到设计强度后,先安装围囹四角斜撑,再拆除内支撑中顺桥向钢管撑,完成内支撑受力体系转换;

10、完成墩座及墩身的施工;

11、施工墩身出水面后,自下而上逐层拆除围囹及内支撑,每次拆除时须在低潮位时进行,水位不得高于+1.50m。先拆除底层围囹及内支撑,基坑内部灌水至第二层内支撑以下 1m 标高,拆除第二层围囹及内支撑;平衡内外水头,拆除第一层围囹及内支撑。

12、平衡内外水头,拔出组合钢板桩。 

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注意事项

1、组合板桩采用 10H 帽型板桩与 H 型钢组合形式,H 型钢翼缘板焊接与帽型板桩背部,焊脚尺寸不小于 12mm,可断续焊接,两侧焊接率(焊接长度/型钢长度)不小于 60%。


2、帽型板桩采用接长处理方式时,接缝处须开坡口等强度焊接,并达到规范中要求的二级焊缝标准,拼接缝处须错开布置,且尽量避免在底层围囹支撑处及底层围囹与封底顶部之间范围内拼接。


3、台风来临前,须停止围堰内所有施工,撤除设备,围堰内回灌水与外侧水位一致,板桩与附近支栈桥桩基设置临时连接,以抵抗水平力,台风结束后,须缓慢抽水并对板桩及围囹内支撑结 构做详细的安全检查。

4、各层围囹及支撑拆除时,须选择在低潮位时拆除,拆除时水位须不得高于+1.500m。

5、由于本基坑施工风险较大,围堰施工前,须对板桩、围囹及内支撑结构作应力监控,对板 桩变形定期监控,并形式记录报告,监测的应力及变形数据超过警戒值时,须及时反馈给我院,等待我院复核结果后再进行下一步施工。

6、本设计中的地质条件依据项目部提供的地勘资料选取,根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012)中相关 3.1.14 条款,土压力、水压力计算采用水土合算法。

7、板桩施工应严格按照施工流程施工,每个工序施工结束后,应对该工序的施工质量进行检查;发现的质量问题应进行整改,整改合格后方可进入下道施工工序。

8、钢板桩堆放场地应平整坚实,组合钢板桩堆高不宜超过 3 层。板桩施工作业区应有明显标志或围栏。桩锤在施打过程中,监视距离不宜小于 5m。

9、桩机设备组装时,应对各紧固件进行检查,在紧固件未拧紧前不得进行配重安装。组装完毕后,应对整机进行试运转,确认各传动机构、齿轮箱、防护罩等良好,各部件连接牢靠。

10、桩机作业应符合下列规定:

1 严禁吊桩、吊锤、回转或行走等动作同时进行。

2 当打桩机带锤行走时,应将桩锤放至最低位。打桩机在吊有桩和锤的情况下,操作人员不得离开岗位。

3 当振动桩锤作业时,悬挂振动桩锤的起重机吊钩上必须有防松脱的保护装置,振动桩锤悬挂钢架的耳环上应加装保险钢丝绳。

4 插桩过程中,应及时纠正桩的垂直度。后续桩与先打桩间的钢板桩锁扣 使用前应进行套锁检查。当桩入土 3m 以上时,严禁用打桩机行走或回转动作来纠正桩的垂直度。

5 当停机时间较长时,应将桩锤落下垫好。

6 检修时不得悬吊桩锤。

7 作业后应将打桩机停放在坚实平整的地面上,将桩锤落下垫实,并应切断动力电源。

11、起吊围囹、支撑、钢板桩或振动锤时,严禁作业人员在吊钩下停留或作业。

12、围堰的围囹体系上不得堆放材料和施工机械。施工中发现围堰围囹有松动、变形等情况时,应及时加固,危机作业人员安全时应立即撤出。

13、围堰基坑开挖时,挖土机械不得碰撞板桩、围囹等构件。13、当开挖时出现异常现象、不明物体时,应停止开挖,在采取相应处理措施后方可继续开挖。 


14、当开挖时出现异常现象、不明物体时,应停止开挖,在采取相应处理措施后方可继续开挖。 

15、当遇到连续降雨等不利天气状况时,应暂停基坑开挖,并应对现场的人员、设备、材料等采取相应的保护措施。基坑使用中应针对暴雨、台风等灾害天气,及时对基坑安全进行现场检查。


16、围堰基坑内应设置作业人员上下通道或爬梯,数量不应少于 1 个。作业位置的安全通道应畅通。


17、围堰基坑的开挖与监测应符合现行《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012)第8章有关要求。


18、基坑使用与维护过程中应按施工安全专项方案要求落实安全措施。


19、围堰支撑拆除时,应在施工负责人的指导下进行,拆除支撑应与基坑回填相互配合进行,有引起坍塌危险时,必须采取安全措施。19、钢板桩的转角桩应采用原钢板桩沿纵向割下的带锁口的肢体焊接而成的异形板桩,围囹与板桩间应密实接触。


20、钢板桩的转角桩应采用原钢板桩沿纵向割下的带锁口的肢体焊接而成的异形板桩,围囹与板桩间应密实接触。 


21、钢结构施工应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)的有关规定;钢结构焊接应符合《钢结构焊接规范》的有关规定。


22、起重吊装设备、防火等安全施工应符合现行《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)中 26.2 条有关规定。施工用电应符合现行《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005)的有关规定。

23、环境保护应符合现行《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)中 26.4 条有关规定。


本钢板桩围堰施工除应满足本设计的要求外,还应符合国家和行业现行有关标准的规定。 


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现场照片

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焊接深中通道27m长帽型组合钢板桩围堰案例

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来源:中交二航局

编辑整理:项 敏

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