钢板桩围堰施工作业指导书46015453.docx

中铁十三局集团有限公司
  施工过程控制标准化管理手册（桥梁分册）

钢板桩围堰施工作业指导书

编 制： 赵 鑫
审 核： 王忠良
批 准：

目 录
1.适用范围 1
2.作业准备 1
2.1内业准备 1
2.2外业准备 1
3.技术要求 1
4.人员组织 2
5.主要机具、设备 2
6.材料要求 3
7.施工工艺流程 3
8.施工作业方法及要求 3
8.1施工程序 3
8.2施工工艺 4
8.3钢板桩围堰施工中的防漏水措施 9
9.质量控制要点 9
10.常见问题及处理方法 10
11.安全及环保要求 10
11.1组织机构 10
11.2安全要求 10
11.3环保要求 11
12.估算指标 11
13.其它 12

钢板桩围堰施工作业指导书
1.适用范围
钢板桩围堰适用于水深6m以下的水下承台的施工，本文阐述了钢板桩围堰，施工作业工艺流程、操作要点和相应的工艺、质量标准，指导、规范钢板桩围堰施工作业。
⑴适用地质条件：①.（2）6-1：粗砂，稍密，Ⅰ，σ0=200 kPa；②.（2）7-1：细圆砾土，稍密，Ⅱ，σ0=300kPa；③.（2）1-4：粉质黏土，硬塑，Ⅱ，σ0=150 kPa；④.（2）6-2：粗砂，中密，Ⅰ，σ0=250 kPa；⑤.（6）2-2：泥质砂岩，强风化，Ⅳ，σ0=300 kPa；⑥（2）7-2：细圆砾土，中密，Ⅱ，σ0=300 kPa；⑦（6）2-1：泥质砂岩，全风化，Ⅲ，σ0=200 kPa；
⑵适用水纹条件：桥区汇水面积为F=15811km2，百年设计流量Q%=14700m3/s，百年设计水位H1%=25.98m，施工水位为20.13m，设计流速Vp=1.722m/s，流向为自左向右，线路法线与水流夹角为14°。
2.作业准备
2.1内业准备
⑴在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
⑵对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训。
2.2外业准备
⑴现场地形、地貌、便道便桥、钢平台等资料收集，确定各类机具、设备进出场地线路及方法、水电路、钢板桩围堰的布设位置。
⑵布设导线，桩位放样。
3.技术要求
钢板桩围堰极其封底砼施工完成后，能够形成完全密封的立体空间，外界水流不再进入该空间内，为相应的承台及墩柱施工提供便利的施工条件。主要执行标准如下：
《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》(TB 10752-2010)
《南昌赣江特大桥（48+6×80+48）m连续梁桥墩设计图》（杭长客专施图-HCJXV-01-IX）
《赣江特大桥（126-141、170-173、438-462、574-577号墩）》（杭长客专施图-HKJXIV-1-V）
《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1—2005）
《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB 10002.5—2005）
《铁路桥涵施工规范》（TB 10203—2002）
《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）
《建筑施工计算手册》（第3版）
《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB 10002.2-2005）
4.人员组织
劳动力组织方式采用架子队组织模式。施工人员结合既定施工方案、机械、工期要求进行合理配置，详见表1。
表1 钢板桩围堰作业人员配备表
序号
人员类别
数量（人）
1
施工负责人
1
2
技术主管
1
3
专兼职安全员
1
4
技术、质检、测量人员
4
5
工 班 长
1
6
机械工、普工
10
其中施工负责人、技术主管、工班长、技术人员、专兼职安全员必须由企业正式职工担任，并可根据工程情况适当配备劳务工人。
5.主要机具、设备
钢板桩围堰作业主要施工机具设备配置如表2。
表2 主要施工机具设备配置
序号
名称
型号
单位
数量
备注
1
钢板桩
拉森Ⅳ型
套
6
长度=15m
2
打桩桩锤
DZ90型
台
1

3
挖掘机
长臂挖机
台
1
臂长≥23m
4
潜水设备

套
2
配氧气瓶
5
空气吸泥机

套
1

6
空压机
22m3/min
台
1

7
射水装置

套
2

8
砼罐车

台
4
122m3
9
钢结构加工

套
2

10
砼封底设备

套
1
导管、漏斗等
11
汽车吊
25t
台
1

6.材料要求
采用拉森IV型钢板桩，长度为15m；第一道围檩采用H400×400mm型钢，内支撑用φ609×16mm钢管；第二三道围檩采用2×H500×30mm型钢焊接，内支撑用φ609×16mm钢管；第四道围檩采用2×H700×30mm型钢焊接，内支撑用φ609×16mm钢管。
7.施工工艺流程
详见图1：钢板桩围堰施工工艺流程图。
打入钢板桩
安装第一道围檩及支撑杆
挖土并施工封底混凝土
抽水至第三道撑杆处后，开始施工第二道围檩及撑杆
抽水至第四道撑杆处后，开始施工第三道围檩及撑杆

将围堰内水抽完，开始施工第四道围檩及撑杆

施工承台、墩柱
拆除钢板桩围堰

图1：钢板桩围堰施工工艺流程图
8.施工作业方法及要求
8.1施工程序
施工程序为：搭建工作平台→测量放线→逐片插打钢板桩→清淤吸泥至封底砼底标高→水下浇筑封底砼→抽干围堰内积水→封顶砼顶面找平→安装围囹及内支撑→凿桩头、施工承台。
8.2施工工艺
8.2.1施工准备及平整场地
⑴ 每个墩的钻孔桩完成后，移走钻机，清理钻孔平台，钻孔平台留作水下浇注封底砼的工作平台使用；
⑵ 对河床进行清理：在桩基施工完成后,对围堰范围内河床进行清理,避免在钢板桩插打位置遇到障碍物；
⑶ 钢板桩变形检查：因钢板桩在装卸、运输过程会出现撞伤、弯扭及锁口变形等现象，因此，钢板桩在插打前有必要对其进行变形检查。对变形严重的钢板桩进行校正并做销口通过检查。锁口检查方法：用一块长约2米的同类型、同规格的钢板桩作标准，采用卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾作锁口通过检查，对于检查通过的投入使用，不合格的再进行校正或淘汰不用。钢板桩的其它检查：剔除钢板桩前期使用后表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤；
⑷ 振动锤检查：振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常，振动锤的端电压要达到 380－420 V，而夹板牙齿不能有太多磨损；
⑸ 涂刷黄油混合物油膏：为了减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩围堰的渗漏，在钢板桩锁口内涂抹黄油混合物油膏（重量配合比为沥青：黄油：滑石粉：锯末=4：6：10：1）。
⑹ 在深水中钢板桩围堰施工前，首先测量放线确定插打钢板桩围堰的外轮廓位置，确定施工平台能否满足围堰插打的施工需要。如不能满足则改进钢平台位置或承载能力，保证材料及机械设备能够正常在钢平台上进行施工。
8.2.2测量放线
用全站仪测量出每个钢板桩围堰的四个角桩位置，如在深水中不能直接在角桩位置插入定位桩，可通过仪器将角桩引至钢平台上，确定好钢板桩围堰四个角桩与钢平台上引桩的的平面位置关系，从而准确定位出角桩位置，通过角桩（或其相关的引桩）确定出钢板桩围堰的四周轮廓线。必要时可以一边进行放线，一边进行钢板桩的插打，通过现场指挥确保钢板桩位置的准确性。
8.2.3钢板桩插打
钢板桩插打利用200型挖机作为起吊设备，配合DZ90型振动锤的施工方法逐片插打。
⑴ 安装钢板桩插打导向：钢板桩插打之前，在钻孔桩外侧的钢护筒上焊接牛腿，安装第一道围囹和支撑,作为钢板桩插打时的导向架，以控制钢板桩的平面尺寸和垂直度，待钢板桩全部插打就位后，将围囹与钢板桩焊接起来，拆除牛腿。
⑵ 为了确保每一片钢板桩插打准确，第一片钢板桩是插打的关键，第一片钢板桩位置选择在上游或下游中心位置，插打前在导向架上设置限位装装制，大小比钢板桩每边放大1cm，插打时，钢板桩桩背紧靠导向架，边插边将吊钩缓慢下放，这时在相互垂直的两个方向用锤球进行观测，以确保钢板桩插正、插直。
⑶ 通过检测，确定第一片钢板桩插打合格后，然后以第一根钢板桩为基准，再向两边对称插打每一根钢板桩到设计位置。下一片钢板桩插打时要确保锁口必须与前一片进行咬合，沿着前一片钢板桩进行插打，如果摩阻力过大可在锁口位置涂抹黄油等作为润滑剂，减小钢板桩之间的摩擦。整个施工过程中，要用全站仪旁站始终控制每片桩的垂直度，并及时进行调整。
⑷ 每一片钢板桩先利用自重下插，当自重不能下插时，才进行振动加压，插打不要强求快速度，首先要保证每片钢板桩插打的质量。
⑸ 钢板桩插打至设计标高后，立即与导向架进行焊接，以抵抗水流冲击，焊接时先取个别点进行点焊，然后再逐步进行加固焊接。
⑹ 插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点，注意检查钢板桩是否变形，如发现应及时更换钢板桩。
8.2.4安装围囹内支撑及水下封底。
⑴ 钢板桩插打完毕后，加固第一道支撑，第一道围檩采用单支H400×400mm型钢，边长为17.5m；内撑用φ609×16mm钢管，内支撑与围囹夹角为45°，如下图所示设置，长度分别为12.37m和6.21m，围囹与内支撑之间采用环缝焊接，围囹与钢板桩之间亦采用焊接，第一道支撑布置如下图所示：

图2：第一道围囹及支撑布置图
8.2.4.2浇注水下封底砼：
使用抽沙泵将围堰河床底泥沙抽除干净，抽沙时要保证围堰内有一定的水头，通过水的重力作用对泥沙的压迫作用，不断使用长臂挖机翻动底部泥沙，使泥沙和水进入抽沙泵内抽走，抽出的泥沙不得直接堆放在钢板桩围堰外壁附近，这样会增加围堰外的土压力，致使基底发生管涌和隆起机会增加，水下吸泥、清淤到设计标高后，即可进行水下封底砼施工，封底砼标号为C30，封底厚度为2.6m。
⑴ 封底砼导管的选择及布置
导管采用Φ300mm钢管，每根长约2.7米。导管在使用前须进行水密试验，导管安装时，每个接头须预紧检查，下放固定时，导管下口悬空15－20cm。
导管的布置、固定利用原先的钻孔平台，每根导管的作业半径按3m考虑，则每个墩需布置9套导管。
⑵ 封底砼的浇注
封底砼须一次性浇注完成。砼采用拌合站集中拌制，由砼罐车运至现场并通过汽车泵泵送。
首批砼灌注时，先用10m3的集料斗储料，待储料斗满后，拔球浇注首批砼，首批砼浇注后，导管埋深应不小于0.6－0.8m。砼浇注前，在每个导管处布置一小型门架，在门架上挂上倒链。砼浇注过程中，导管应随砼面的上升而提升，导管的提升由倒链控制。
封底砼的浇注顺序：先低处，后高处（先将低处砼灌高，避免高处灌注的砼往低处流，使导管底口脱空而进水或导管埋深过浅）。砼的浇注应先四周后中间，并确保砼的表面大致水平。
在砼的浇注过程中，由技术人员负责测量砼的浇注高度和砼扩展情况，正确指挥施工人员调整导管的埋深，并及时与实验室联系控制砼的坍落度。
砼浇注将近结束时，重点对导管与导管的中心处、护筒四周及钢板桩壁等部位进行高程的测量，确保砼面的标高达到设计要求。
由于浇注水下封底时，砼表面无法达到比较平整的要求，所以在砼浇注时，将砼顶面标高控制在设计标高下20cm左右，待砼达到强度，进行抽水，待围堰内抽干水后，再补浇20cm砼垫层。
⑶ 抽水至第三道支撑标高处，安装第二道支撑，其位于承台上方；
⑷ 继续抽水、吸泥至第四道支撑标高处，安装第三道支撑，其中第二三道围檩采用2×H500×30mm型钢焊接，内支撑用φ609×16mm钢管，二三道围囹及支撑布置相同，具体布置形式见下图：

图3：第二、三道围囹及支撑布置图
⑸ 将围堰基坑内水抽干，安装第四道支撑，第四道围檩采用2×H700×30mm型钢焊接，内撑用φ609×16mm钢管，其位于承台的中间位置，具体布置形式见下图：

图4：第四道围囹及支撑布置图
各道围囹的立面布置见图5：

图5：各道围囹及支撑立面布置图
⑹ 待水下封底砼达到设计强度后，抽除围堰内的水，浇注C20砼垫层，并在围堰四周作积水坑。在钢围堰抽水过程中，设置专人观察钢围堰变形情况。检查钢板桩围堰的封水情况，对个别漏水的地方可采用溜沙或塞布条等方式进行封堵；
8.2.5承台、墩柱施工中支撑的拆除
第四道围囹与支撑安装后，抽出围堰内的水，切割护筒、凿除桩头、绑扎钢筋、安装承台模板、浇注承台砼， 承台砼一次性浇注完成。承台砼浇注完成后，拆除模板。拆除第四道支撑，在承台侧面填沙至承台顶部，浇注C20砼垫圈，待其强度达到设计强度后接着将承台与钢板桩围堰间的剩余空隙用沙回填, 为保证围堰稳定, 在承台顶部浇筑厚0.2 m厚圈砼（C20），拆除第三道围囹。然后进行墩柱的施工。
8.2.6围堰的拆除
如果个别钢板桩由于摩擦力过大无法拔出，可采取水下切割的办法，潜水员从钢围堰外侧靠近围堰边缘，将钢板桩从河床面上切除，避免给船只过往的造成安全隐患。8.3钢板桩围堰施工中的防漏水措施
钢板桩锁口之间连接是否紧密是钢板桩围堰施工中的难点，是关系到围堰是否能成功抽水进行下道工序的关键因素。为此，须从钢板桩施工前、插打时、抽水后等每道工序加以控制。
⑴ 钢板桩在运到现场后，派专人仔细清理索口间杂物、观察索口是否变形，对于索口变形的钢板桩，应调正后使用；
⑵ 在钢板桩锁口内涂抹黄油混合物油膏（重量配合比为沥青：黄油：滑石粉：锯末=4：6：10：1）以防止钢板桩的漏水；
⑶ 钢板桩在插打时应保证其垂直，防止相互倾斜的钢板桩之间索口无法密贴；
⑷ 钢板桩围堰在抽水后若存在较小的漏水现象，在抽水时，可以看到哪条缝出现漏水，利用漏水处水压差降产生吸力的原理，在漏水处钢板桩上迅速溜下一袋干细砂或锯木屑、粉煤灰（煤碴）等填充物，在吸力的作用下，填充物会被吸入接缝的漏水处，将漏水通道堵塞，有效的减少漏水量。若抽水后漏水现象较为严重，则将旧棉被或土工布裁剪成3－5cm的长条状，派潜水员将漏水处用棉条从水面堵塞至河床面；
9.质量控制要点
⑴ 钢板桩围堰在安装过程中位移相对较大，达到29.6mm，但考虑到安装完毕后最大位移仅为2.5mm，建议尽量选择水流速度较小时施工，并注意保护围堰安全。
⑵ 钢板桩围堰在第二道支撑安装前稳定系数最低，为2.4211，由于在次工况下，只有第一道支撑对其有约束作用，自由长度最长，且承受较大水压，必然导致屈曲系数降低，但稳定系数大于1，对于临时施工结构，参照目前已有工程实例，满足要求。
⑶ 通过验算确定了钢板桩的入土深度为封底混凝土底面以下2.5m，在这种条件下，钢板桩在浮力的作用下抗倾覆承载力能满足要求，但安全储备相对较小，应注意施工过程中水位变化和不良地质的影响，一旦出现异常，及时采取加强处理。
⑷ 钢板桩锁口是受力的不利环节，且存在施工中的反复作用，施工时注意锁口的加强措施。
⑸ 施工过程中，注意附属构造及相关连接措施的加强设置，施工过程中，尽可能多的增加横向联系，提高整体稳定性。
⑹ 整个施工过程中，需要注意钢围堰等钢材的防腐蚀以及结构安全性监测，如出现结构局部损坏，积极进行加固处理。
⑺ 施工过程中，如果遇到汛期洪水水位高于钢板桩桩顶高程，应立即停止施工，并加强观测。汛期过后，应排出进入钢围堰中的水，仔细检查结构是否有损伤。如发现构件有损伤，应进行加固处理。
⑻ 由于个别钢板桩位置处，局部冲刷线较高，钢板桩施工时应加强地质监测并及时进行加固处理。
⑼ 围堰及相关结构的施工应严格按照相关规范进行。
10.常见问题及处理方法
⑴ 插打钢板桩时位置及垂直度的控制，由于钢板桩长度较大，插打过程中受水流及风力影响较大，其插打位置及垂直度较难控制，一般在插打前首先定位导向框，作为钢板桩的限位装置，钢板桩沿着导向框向下插打，利用导向框抵挡风力及水流的影响。
⑵ 如果个别钢板桩出现变形，锁扣连接不密贴导致漏水情况。利用漏水处水压差降产生吸力的原理，在漏水处钢板桩上迅速溜下一袋干细砂或锯木屑、粉煤灰（煤碴）等填充物，在吸力的作用下，填充物会被吸入接缝的漏水处，将漏水通道堵塞，有效的减少漏水量。
⑶ 由于围堰使用时间过长，个别钢板桩拔出时困难，一般采取逐根拔除的方法，按照插打的反循序进行拔除，对于不能拔出的钢板桩，采用水下切割的方式，进行切除。
11.安全及环保要求
11.1组织机构
建立安全环保工作领导小组，由项目经理任组长，安全总监任副组长，组员由项目部室负责人、工区负责人、专业工程师、安全员组成。
11.2安全要求
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，在施工过程中应注意如下几点：
⑴ 对操作人员进行安全思想教育，提高操作人员安全意识，实行培训持证上岗制度，不经培训或无证者，不得进行上岗操作；
⑵ 建立好钢板桩安全管理制度，完善好安全管理体制，编制好钢板桩安全施工应急方案；
⑶ 用吊车进行水平和垂直起吊时，对吊车起吊能力和吊起后是否稳定进行实测，保证在起吊时安全可靠，防止发生意外安全事故；
⑷ 在钢板桩插打过程中，要设专人指挥，避免人多时乱指挥，出现意外安全事故；
⑸ 在钢板桩围堰开始抽水时，要派人定时进行观检，时刻注意并记录钢围堰变化情况，作业人员严禁在围堰内吸泥沙抽水施工；
⑹ 钢板桩围堰内支撑一定要按设计进行施工，施工焊缝一定要牢固，断面尺寸和数量要符合设计要求；
⑺ 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；
⑻ 六级以上大风应停止打桩、吊装等施工作业并做好防风措施；
⑼ 水上施工作业人员须严格遵守水上施工安全防护相关规定，所有进入作业区人员均须戴好安全帽，穿好救生衣，必要时拴挂好安全带；
⑽ 由围堰外至围堰内须设置临时出入通道，并焊好栏杆、踏步板；
⑾ 夜间施工时必须保持良好的照明；
⑿ 施工电线进行架立，带电设备注意放置位置，远离水面，并对其进行防漏电处理。
⒀ 汛期河水将漫过钢板桩围堰进入基坑内，待退潮后，抽除围堰内积水，仔细检查各构件的移位变形情况以及腐蚀情况，有损伤的采取加固处理后再进行墩台施工。
11.3环保要求
⑴ 施工前，对施工人员进行环境保护及文明施工要求交底。
⑵ 施工场地经常保持工地清洁，防止泥浆外溢，控制扬尘，杜绝漏洒材料。
⑶ 钢板桩围堰钻碴经风干后外运到弃土场处理，泥浆池内钻碴捞出后经晾干后再外运。
⑷ 外运泥浆均要按要求做防护，不得沿途漏、洒，造成路面污染。
⑸ 施工和生活中产生的废弃物及时集中处理、运至指定地点弃置。
⑹ 对施工及生活中产生的污水或废水，集中处理，排放到污水排放系统。
12.估算指标
主要项目估算指标见表3。
表3 主要项目估算指标表（参考）
序号
项目
单位
数量
备注
1
导向框加工及就位
天
3
利用第一道围囹
2
钢板桩插打
天
6
σ0≤200KPa时
3
水下开挖吸泥
h
20
根据土方量
4
浇注水下砼
h
8.5
根据砼方量
5
安装第二道围囹和支撑
天
2

6
安装第三道围囹和支撑
天
2

7
安装第四道围囹和支撑
天
1

8
抽水
M3/h
120
与水方量有关
9
拆除围囹和支撑
h/道
6

10
拔除钢板桩
天
2

13.其它
本处采用的钢板桩围堰围囹及支撑受力简单易懂，设计简单实用，易于安装和拆除，大大减少了围堰整体的施工工期，进而降低了运行成本。