钢板桩围堰施工(作业指导书).doc

钢板桩围堰施工作业指导书

 1.适用范围
本作业指导书适用于砂类土、粘性土、碎石土及强风化岩等河床地质的深水基础或者陆上深基坑钢板桩围堰施工。适用水深范围在0~10m，基坑深度（自水面或地面）不大于13m，一般要求板桩入土深度不小于0.5倍的桩长，如果坑底土质较好、渗水系数较小（比如软硬塑粘土、亚粘土、强风化岩），则入土深度可适当减小但需满足被动土压力和基底稳定要求且有1.2倍的富余系数。对水深大于11m、基坑深大于13m以及沙砾石、大漂石及坚硬岩层的河床不适用本方法。
2、主要应用标准和规范
2.0.1 中华人民共和国行业标准《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)
2.0.2中华人民共和国行业标准《建筑钢结构焊接技术规范》(JGJ081-2002)
2.0.3 中华人民共和国国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》
(GB50205-2001)
2.0.4中华人民共和国国家标准《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
2.0.5中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)
2.0.6中华人民共和国国家标准《给水排水构筑物施工及验收规范》（GBJ141-90）
2.0.7中华人民共和国行业标准《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076-95)
3.施工准备
3.1技术准备
3.1.1熟悉和分析设计施工图纸、水文地质资料、基础形状尺寸和埋深情况、历年最高水位和施工水位、河床地质分析等。
3.1.2 施工技术规范、结构设计资料、钢板桩参数资料。
3.1.3 确定围堰施工方案（包括承台、桥墩施工方案），进行方案的可行性和经济效果对比论证及优化。
3.1.4进行钢板桩围堰方案编制和结构设计、出具计算书和具体工艺方案、措施，绘制围堰施工图，编制专项安全方案，经过公司总工程师审核批准方可实施。实施前向施工班组进行技术、安全一级交底。
设计具体要求：围堰形状尽量采用矩形、圆形或圆端形，平面尺寸按承台设计尺寸每边外扩0.6~1.0m，板桩入土深度不宜小于0.5倍的桩长，桩身强度、变形满足规范要求，堰顶高出最高水位50cm~1m，支撑结构要能够抵抗最高施工水位下水压力和土压力且要形成不变体系，支撑受力要按施工中各阶段的工况进行设计和验算，支撑布置要考虑对承台、桥墩施工的干扰因素，且要考虑板桩的强度和变形。计算方法采用等值梁法按连续梁计算，土压力按实际情况分层取值分层计算，必要时考虑渗流效应和浮力，被动土压力区适当提高土压力系数。
3.1.5 施工平台：如为水中围堰，需提前搭设水中施工平台，设置必要的栈桥便桥。
3.1.6 施工放样：采用坐标放样放出承台边线、中心线及钢板桩位置。
3.1.7 插打钢板桩前对施工人员进行全面的技术、操作、安全二级交底，确保施工过程的工程质量和人身安全。
3.1.8 全面插打之前，先试打2根，核对水文地质情况，检验施工方案可行性，必要时进行修正。
3.2施工机具准备
根据工程项目的具体特点和要求以及钢板桩长度、平面尺寸、入土深度等指标，综合确定施工所需机具设备，制定施工机具需用计划。本方案一般需准备以下机具设备：
3.2.1 提升设备：浮吊、履带吊、汽车吊、手动葫芦、千斤顶等
3.2.2 运输设备：驳船等
3.2.3 电源和动力设备：变压器、发电机、振动锤等
3.2.4 抽水设备：潜水泵、抽水泵、泥浆泵、高压射水设备等
3.2.5 电焊气割设备：电焊机、氧气乙炔设备等
3.2.6 测量仪器：全站仪、水准仪、钢尺、测绳等
3.3材料及其它准备
3.3.1 主要周转材料：钢板桩、型钢、钢桩等。
3.3.2 堵漏和辅助材料：黄油、棉絮、彩条布、木屑、道渣等
3.3.3 人员配备：结构工程师、测量工程师、起重工（持证），电焊工（持证）、熟练工、普工等。
4.施工操作工艺
4.1 施工工艺流程：
（方案设计）→测量放样→安装导梁→钢板桩插打→围堰合龙→支撑安装→抽水、吸泥→堵漏→封底（清底）→（承台、桥墩施工）→逐层拆除支撑→钢板桩拔除。
具体施工流程及控制要点详见《钢板桩围堰施工过程控制图》
（NJCE/WIA50-2009）。
4.2 施工操作方法：
4.2.1 钢板桩进场
钢板桩进场时采用水运或货车运输，直接卸到河岸边整齐堆放，进行检查、分类、编号及登记，用一块长1.5m～2.0m符合类型、规格的钢板桩作标准，将所有同类型的钢板桩做锁口通过检查。凡钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均应整修，按具体情况分别用冷弯、热敲、焊补、铆补、割除或接长。不合格的严禁使用。单块桩两侧锁口在插打前均要涂以黄油或热的混合油膏，以减少插打时的摩阻力，并增加防渗性能。
4.2.2 导梁安装
施打前必须先制作和安装导梁用以导向，内外导梁净距离比钢板桩墙厚度尺寸大8~10mm。导梁固定在打入河床内的钢桩上，内侧连接在相邻护筒上保证其稳固不晃动。导梁用较大规格的槽钢或其它型钢制作，必须具有一定竖向和侧向刚度，保证打桩时不变形，正确导向。
4.2.3 钢板桩插打
根据现场作业条件和地质资料选择浮吊和振动锤型号规格，一般可采用60吨浮吊悬挂90KW振动锤（激振力50吨）插打钢板桩。浮吊首先需要准确定位抛锚，然后将检查合格的钢板桩用驳船运到围堰施工点，浮吊主钩带锤缓慢下落到桩头上方，用副卷扬钩住振动锤夹头位置，将锤身置平，人工配合将桩头准确放入夹头内，夹紧后缓慢提升主副钩，防止钢板桩在提升过程中过度弯曲。插打按顺序从上游开始，分两头向下游合拢。首根板桩桩底插入导梁后，用全站仪或经纬仪沿两个方向观测桩身垂直度，微调振动锤和桩头位置使垂直度符合要求，然后加速下放使板桩在振动锤和自身重力下垂直插入河床，开动振动锤电机紧贴导梁将桩插打入土，直到设计标高。标高误差允许：100mm，平面位置偏差允许：100mm，垂直度偏差允许：<1%。如有接长焊缝的，打插时必须将焊缝位置错开，保证每延米长度范围内接头不得超过25%。
4.2.4支撑安装
支撑包括环梁、斜撑、顶撑等构件，环梁采用大截面的工字钢或H型钢制作，支承在牛腿上，牛腿焊接在钢板桩内壁上，严格控制标高位置不超过50mm。斜撑与环梁连接处四周满焊，焊缝抗剪不能满足要求时须增设加强板并与环梁和斜撑焊接；围堰尺寸较大、仅设斜撑不能保证环梁受力时，还要加设对顶撑。为了减少钢板桩锁口变形和改善内导环的受力状况，对钢板桩与导环之间的所有空隙用硬木楔或槽钢进行填塞、顶紧、焊接。第一道支撑先安装，然后抽水或开挖到第二道支撑下50cm位置时停止抽水和开挖，焊接牛腿并安装第二道支撑环梁，焊接斜撑和顶撑，检查合格后继续逐层开挖、逐层安装直到基坑底。支撑的安装必须保证所有焊缝宽度、厚度和质量满足规范要求，环梁两端均要用三角钢板焊接。
4.2.5抽水和基坑开挖
在钢板桩插打完毕后安装第一层支撑，然后用3~4台大功率水泵在围堰内同时抽水（如漏水较大时，须用7~8台同时抽水），形成内外水位差时就要立即堵漏，外围向水中抛撒锯末、粉煤灰、粘土混合物，通过水压差形成的吸力将混合物吸附到漏水位置即可达到堵漏目的，内侧用棉纱、布条、棉花等塞缝堵漏。抽水到下一道支撑中心下50cm处时切断水泵电源，留1~2台水泵继续抽水以维持水位，焊接牛腿，安装第二层支撑环梁和斜撑，以此类推安装其它支撑。抽水到河床面后，采用高压射水、吸泥的开挖工艺开挖河床土方，由中心向四周开挖，挖至距设计底标高20cm处停止射水，改用人工清除余下20cm底层土,直到设计标高，严禁超挖。在基底角部开挖2～4个积水坑，坑深视基底渗水量决定，并用水泵昼夜排水，确保基坑内不积水。在开挖和整个施工过程中注意对桩墙的位移、沉降进行观测，遇异常情况（如连续的位移和变形、环梁挠度过大、桩身内鼓变形超过30cm、堰顶标高发生变化、围堰轴线不断偏移等）立即停止开挖以及其它作业，通知坑内人员迅速撤离，并采取回灌、加撑、纠偏等措施处理，加固后方可继续施工，以确保安全。
基坑开挖完毕，整平基坑内土后，按设计要求浇筑砼垫层，钢板桩内面与砼垫层接触部分涂以隔离层，以确保钢板桩在施工结束后能顺利拔出。
4.2.6 支撑拆除及板桩拨除
在完成承台和桥墩施工后，安装墩旁托架、管桩等设计要求的临时结构，然后可以拆除围堰。拆除时需进行换撑，具体做法是：抽干堰内积水，用料斗装沙回填到围堰桩墙与承台之间的空间内，填砂顶面距承台顶面40cm，整平后灌注C20混凝土至承台顶面形成厚度为40cm的环梁支撑，达到设计强度后，拆除最底层支撑，然后继续向基坑内灌水至次底层支撑位置，拆除之，以此类推，依次将支撑逐层拆除，将整个围堰内回灌完毕使内外水面一致，再用浮吊和震动锤以上游→下游→侧面的顺序逐个拨出钢板桩。拆撑过程中同样必须加强板桩和支撑变形监测，并要作相应的工况验算，必要时采用逐层换撑拆除，确保安全。
5. 质量标准
5.0.1 施工前对原材料、钢板桩进行检查，留有合格签证记录。
5.0.2 施工过程中严格控制钢板桩的打入深度，不小于设计。
5.0.3 施工过程中，随时对围堰的垂直度、变形及周围土体进行跟踪观测。
5.0.4 支撑安装过程中，严格按《钢结构工程施工质量验收规范》和设计文件对支撑位置、支撑点、焊缝质量等进行检查验收。
5.0.5 其他控制标准：
堰顶高程：陆上允许±10cm，水上允许±20cm
且不低于最高施工水位+50cm
平面尺寸：陆上轴线偏差允许10cm，水上轴线偏差允许20cm
内部最小尺寸不小于承台边长+60cm
支撑位置允许偏差：±10cm
垂直度：L/100且不大于100mm
6.可能遇到的问题及处理、预防措施
6.1 插打钢板桩时倾斜
6.1.1 在插打钢板桩前，除在锁口内涂以润滑油以减少锁口的摩阻力外，同时在未插套的锁口下端打入铁楔或硬木楔，防止沉入时泥砂堵塞锁口。
6.1.2 采用复式滑车组纠正钢板桩的倾斜。
6.1.3 加异型桩纠偏
6.1.4 拔除重打（尤其是首根桩）
5.2 钢板桩锁口漏水
钢板桩由于插打不当或在水土压力下锁口发生变形、胀缝，出现渗漏。其补救措施是在漏水锁口处的围堰内侧用棉絮塞缝，同时可辅以外侧水中抛洒锯末粉煤灰、矿渣等堵漏，水流较急的水中围堰外侧包裹彩条布防止堵漏物被冲刷淘走。
7．成品保护
7.0.1 陆地钢板桩围堰外侧一定范围内，不得堆放大体积土方或放置重型机具及施工用的钢筋、模板、支架等。
7.0.2 在内支撑上严禁放置过重物件和机具，以防支撑变形不能保证轴向受力。
7.0.3 严禁开挖设备和机具在施工过程中碰撞钢板桩围堰和支撑。
7.0.4 陆上围堰防止基坑内及四周积水影响土体受力。
7.0.5 河道水中围堰应对突发事件比如洪水冲击、船只碰撞等要有保护措施和应急措施。
8．质量记录
8.0.1 原材料制造厂出具的品质证明书、质量保证书、合格证等
8.0.2 现场放样记录、测量和观测记录
8.0.3 打桩记录、开挖记录、异常情况和处理记录等
9.安全、文明和环保措施
9.0.1 设计计算原始资料确保准确、与现场情况一致，设计要考虑一定的安全系数，应力不可用得太足，留一定的安全储备。
9.0.2 所用浮吊、驳船均要求有海事、航运部门认可的许可证并有备案，浮吊要有安全部门检验认可书，操作人员要有特殊作业上岗证。
9.0.3 振动锤必须经常检查维护和保养，承重钢索、卷扬钢丝绳规格必须满足安全要求，制动系统灵活有效。
9.0.4 围堰施工全过程必须派专人指挥、指导和监测，水上施工人员必须配备救生圈、穿救生衣，穿防滑胶鞋。
9.0.5对于施工通航江河上的围堰和基础工程，施工前应与当港航监督部门联系，办理有关通航作业许可和安全事宜。
9.0.6通航河道围堰周围必须设置防撞护桩，挂废旧轮胎缓冲撞击力，护桩上安装航标灯和醒目警示灯，上下游距离施工点50~200m范围内设置施工警示牌。
9.0.7 浮吊、驳船等施工船只抛锚钢丝绳不得穿越河面，不得占用航道，防止被过往船只螺旋桨挂断。
9.0.8为防止挖土过程中发生意外事故，保证围堰安全，应配备从堰外向堰内灌水的水泵。一旦发生异常情况，立即向堰内灌水，恢复内外平衡，经检查处理后再抽水开挖。围堰内侧设置上下爬梯，遇紧急情况立即疏散坑内外人员。
9.0.9 围堰挖土后，对支撑杆件和导环严禁切割和电焊。杆件拆除要按设计规定进行。各层导环要设固定观测点，派专人观察。
9.0.10 施工现场电工、起重工、操作手、电焊工等特殊工种必须持证上岗。安全检查人员要经常巡视，发现有安全隐患及时解决整改。
9.0.11 流砂地质必须有排水固沙措施，有降水措施。
9.0.12 围堰周围必须具备良好的照明，周边设置道板、栏杆、防护网等安全防护设施。
9.0.13 对于参与施工的船、机要防止船、机油料渗漏污染水体水域的水质。对于施工在旱地的围堰和基础，使用油料时，应防止油料滴漏污染土壤和水体。设置有专用油料库，库房地面做防渗漏处理。
9.0.14施工人员应养成良好的施工道德和卫生习惯，不随便乱倒施工杂物和垃圾。对生产、生活产生的废机油及其污染物以及危险废弃物等，应由产生该废弃物的部门进行分类堆放，做好标识，并运送到指定区域处理。
9.0.15 在距居民较近的施工现场，应将施工机械的噪音降至规定标准，做到不扰民。
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