钢管桩做围堰和撑力柱施工总结
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iujw34
2012-12-27 10:32
钢管桩做围堰和撑力柱施工总结
一、工程简介
现有的苏州泰让桥建于1976年，老桥基础采用浆砌片石扩大基础，上部为桁架片拱预制拼装。老桥全长58米，全宽18米（行车道）加两侧各1.5米的人行道。随着时代的发展，现有的苏州泰让桥已经不能够为日益繁忙的城市交通提供良好的交通条件，2002年苏州市政府决定将其纳入环古城风貌保护工程。设计新建苏州泰让桥建于苏州古城盘门路胥江上，新建苏州泰让桥工程分两期施工：一期为泰让桥改建工程，即利用现有老桥做交通和机械施工场地，先在老桥两侧各修建边桥，桥宽为7.5米；二期为泰让桥重建工程，即利用已经建起的两侧边桥做交通，拆除中间老桥，并在原老桥址重新修建中间主桥，桥宽为22米。为保护古城风貌，设计新建泰让桥桥型采用老桥桥型：10米旱拱加35米主拱加10米旱拱，拱形采用圆弧形。基础采用摩擦钻孔桩与大体积承台基础固结。建设方给予的条件是：道路交通正常，胥江断航不断水。
二、施工调查
根据设计水文地质资料和现场调查表明，胥江水深3～4米
，河床土壤为砂粘土，河水宽度为30米。一期两边桥钻孔灌注桩有12根桩在河水中且紧靠驳岸，二期中间主桥有14根钻孔灌注桩在河水中且紧靠驳岸。承台基底位于水面下4米，主拱圈预制受古城市区场地限制只能水上现浇。通过以上掌握的情况，我们此次施工的难点在于：1、水中钻孔桩施工，我们采用循环钻成孔，孔桩位置处的驳岸片石清理工作必须彻底；2、承台基坑的开挖，必须解决河道水的影响问题；3、拱圈施工的下部支撑，特别是水中承力柱承载问题。
三、施工方案
针对上述情况，经过多方考察及以往的施工经验，最终研究决定：利用φ270钢管桩做双层围堰，并且此围堰兼作主拱圈浇筑时拱脚位置的下部支撑；利用φ600钢管桩做为主拱圈浇筑时河道中间的下部承力柱。按照已经确定的上述方案，经过力学验算和防水要求决定双层围堰具体做法如下：
1、围堰钢管桩选用排距为4米
（中到中）、间距为0.8米（中到中）的φ270钢管桩，符合有关规范要求围堰土层宽度尺寸应不小于水深尺寸。φ270钢管桩进入持力层6米，河床表层1米土层由于对钢管桩的作用力较小，为安全起见不予考虑，同时围堰要高出施工时的水位1米，因此确定围堰φ270钢管桩长度为12米，经过力学摩阻力及悬臂受力验算符合受力要求。为提高围堰的整体结构，露出水面的每排φ270钢管桩全部采用[300槽钢背带连接，两排φ270钢管桩再用∠70╳70╳5角钢对拉，形成比较稳定的围堰结构。
2、采用竹片加防水布用钢丝绳固定于钢管桩内侧，加有防水布的竹片底部直到河床表面，而后围堰中间填筑不透水土，从而形成封闭的隔水围堰。
3、对于老桥下部基础和驳岸均为片石砌筑而成的，并且时间使用较长，为能保证在两侧边桥基坑开挖时河水不通过老基础渗流到边桥基坑中，我们决定对老桥下顺桥方向采用[300槽钢搭扣连接与边桥钢管桩围堰连接起来，而后在老桥下面紧靠驳岸错台堆码编织袋进行防水处理。
4、一期围堰简易图如下：
φ270钢管桩
新建边桥
[300槽钢背带
老桥编织袋
新建边桥槽钢
驳岸
同时对边桥主拱圈现浇产生的所有荷载如拱圈重量、万能杆件、脚手架、方木及施工荷载等综合重量，经过力学验算确定两边桥主拱圈跨中下部支撑力柱的具体做法如下：
1、主拱圈跨中（即河道中间）选用φ600钢管桩两排，排距为1.5米
（中到中），间距为2.0米，其中打入持力层4米、河床表层1米土层由于对钢管桩的作用力较小，为安全起见不予考虑，露出水面1米，河水深度按4米计算, φ600钢管桩总长度采用10米。
2、为提高φ600钢管桩整体性，我们决定对φ600钢管桩端部先用1.2cm
厚的钢板封闭管口取平,而后每排φ600钢管桩再通过[500槽钢连接,形成支撑横担梁,在其上可以摆放万能桁架杆件。
3、两边桥主拱圈跨中φ600钢管桩布设简易图如下：
边桥
老桥[500槽钢横担
边桥
四、施工工艺
a)两边桥双层钢管桩围堰施工：确定围堰尺寸及其具体位
置,定做导向架；准备围堰所需材料以及施工用机具（如船只、吊车、振动锤等）；根据已定围堰轮廓线及导向架，用船只将已经备好的φ270钢管桩逐根定位并且通过船只上面的汽锤先将钢管桩插打至稳定,并且通过导向架使钢管桩垂直度满足要求，先施工靠驳岸侧的一排φ270钢管桩，后施工另一排钢管桩；同时用船只再将顺桥方向设计好的[300槽钢插打至稳定并且搭扣连接；将25吨吊车架设在老桥和岸边，吊挂50吨振动锤把已经插打稳定的φ270钢管桩和[300槽钢逐根将其打入设计深度；当一侧围堰的钢管桩施工完毕后，用[300槽钢背带将每排φ270钢管桩连接起来；先在岸边将竹片连接起来或分成几段连接，并且将防水布固定在已经连接起来的竹片上，用吊车和船只组合施工将其沿着钢管桩内侧放至河床表面，并且通过钢丝绳将其固定在钢管桩上面；围堰的两排φ270钢管桩再用∠70╳70╳5角钢间隔对拉形成比较稳定的围堰结构；待稳定的围堰结构形成以后，中间用不透水土进行填筑并高出施工水位1米左右。当河岸一侧的两边桥钢管桩及[300槽钢围堰施工的同时，老桥下面用编织袋进行抛填堆码防水处理，并高出施工水位1米左右，整个河岸一侧的大围堰就这样形成了。按照上述施工过程再进行对面河岸围堰的施工。
b)在上述围堰制作施工的同时，我们已经对岸上的钻孔灌
注桩进行施工。在围堰形成的同时，我们对影响12根钻孔灌注桩施工的驳岸采用机械彻底挖除，而后填筑粘性土制作钻机平台，采用循环钻机成孔。当边桥一侧的钻孔桩基础施工完毕后，开挖边桥承台基础至设计尺寸，凿除桩头进行桩基实验合格，承台基础钢筋安装完毕为止，整个围堰基本无漏水现象。对于少量的渗水我们在基坑的四周挖排水沟汇入集水井，用水泵将渗水抽出基坑，确保承台基底无水，从而保证了砼的正常浇筑。从基坑开挖到承台基础砼浇筑完毕期间，围堰防水效果较为理想，比双壁钢板桩围堰成本降低很多。
c)两边桥主拱圈跨中φ600钢管桩施工：按照施工设计方案
放设φ600钢管桩承力柱位置，用脚手架搭设水上工作平台；准备所需材料以及施工用机具（如船只、吊车、振动锤等）；用船只先将φ600钢管桩逐根插打至稳定，并且通过导向架使钢管桩垂直度满足要求；在老桥上面架设25吨吊车，吊挂50吨带有打桩帽的振动锤将φ600钢管桩逐根打至设计深度；用已经割好的1.2cm厚的钢板将φ600钢管桩端口取平封闭；再用[500槽钢将每边桥的每排φ600钢管桩通长连接起来形成支撑横担梁。
d)为了确保主拱圈砼正常浇筑并保证施工质量，我们将已
经准备好的万能桁架梁、方木、脚手架、14cm工字钢弯制的拱架、钢模板等按照施工先后顺序逐一架设在φ600钢管桩支撑横担梁和两岸边的围堰上，如下图所示：
钢模板脚手架
工字钢方木
钢桁梁
围堰围堰
主拱圈下部支撑示意图
按照设计主拱圈拱度，我们在跨中预留2cm的上拱度并逐一
分向两拱脚递减。拱圈底部钢模板按此铺设完毕后，在绑扎拱圈钢筋之前用主拱圈1.2倍的重量进行72小时预压，而后将重物卸下检测拱圈底部支架下沉量≤3mm，完全符合规范要求。为了防止主拱圈砼浇筑时钢模板偏向受力而导致一侧起拱现象的出现，我们用紧线器把拱形工字钢拉紧固定在万能桁架梁上，同时将主拱圈底部钢模板固定在工字钢上面，使整个支架结构比较稳定，防止受力不均而影响拱圈的形状。我们施工时采用两台长臂泵车同时对称浇筑砼，很好的防止了侧移现象的发生，确保了主拱圈的施工质量。在主拱圈砼达到设计强度的75%时我们进行了拱上部分的施工。主拱圈砼完全达到设计强度后，我们先对主拱圈拱脚位置支架进行两侧同时对称拆除，并逐渐地向跨中拆除。整个拱圈支架拆除完毕后，拱圈的跨度、矢高等技术指标均满足要求，拱圈的外形美观新颖。
五、二期工程的施工
1、在两侧边桥路面达到通车能力的时候，我们着手老桥的拆除工作。先拆除两侧边桥主拱圈下部脚手架、方木、万能桁架梁，再利用打捞船将两侧边桥下面的φ600钢管桩拔除，并对钢管桩进行修复再作为中间主桥主拱圈跨中承力柱使用。先建两侧边桥的钢管桩围堰保留并作为中间主桥钻孔桩和承台基础施工时用。
2、老桥拆除施工：先在河面上放设新建中间主桥φ600钢管桩预备打入的支撑位置（避开老桥桁片位置），利用船只搭设脚手架工作平台并作为φ600钢管桩打入时导向架使用；将已经放样的河面φ600钢管桩位置按垂直方向引到老桥桥面上面，利用破碎机破碎孔洞，孔洞尺寸（1.2米
×2.0米）使50吨振动锤顺利通过；由于老桥拱脚下面一期所作围堰为编织袋构筑，其作为拆除老桥下部支撑根本不可能的，决定采用φ600钢管桩作支撑，φ600钢管桩的布设、选择和一期施工时相同,老桥拆除下部支撑结构简易图:
老桥桁片
方木垛
钢桁梁
围堰围围堰
准备所需材料以及施工用机具（如船只、吊车、振动锤等）；通过河道水面上部已经架设好的脚手架工作平台，先将由老桥上面孔洞吊放下的φ600钢管桩逐根固定在设计位置处，并且通过导向架使钢管桩垂直度满足要求；在老桥上面架设25吨吊车，吊挂50吨带有打桩帽的振动锤将φ600钢管桩逐根打至设计深度，特别注意的是：开始打桩时振动锤的振动力一定要小，振动时间要短，保证φ600钢管桩进入土层时的垂直度，当将φ600钢管桩打至稳定且垂直度符合要求后恢复正常振动打入φ600钢管桩至设计深度；用已经割好的1.2cm厚的钢板将已经打设到位的φ600钢管桩端口取平封闭,再用[500槽钢将每排φ600钢管桩通长连接起来形成支撑横担梁；我们将已经准备好的万能桁架梁、方木等支撑在老桥下面，通过船只及倒链逐一将其安放在两端的支撑横担梁上，并加以固定，完全顶紧老桥桁片；在下部支撑工作完成之后，利用两台破碎机先由一侧同时由跨中向两侧破碎老桥的砼桥面，待一片老桥的桁架片整个被破出后，再起吊两端将其调出并集中堆放破碎拉出施工场地；按此顺序由一侧逐渐向另一侧拆除，直到整座老桥拆除完毕。
3、在老桥拆除施工完毕后，对老桥下面河岸两边的围堰进行[300槽钢打设加固施工（注：只对围堰靠驳岸一侧进行搭扣槽钢连接加固，围堰外侧一期用编织袋堆码已作防水，而且施工时间较长了，土袋围堰结构已经趋向稳定，由于外侧还有φ600钢管桩兼做支挡），与一期两侧边桥的双层钢管桩围堰形成一体。而后我们对老桥的整个基础及驳岸片石进行彻底清除，清除工作完毕后用粘性土填筑钻机平台进行钻进成孔。当主桥一侧的钻孔桩基础施工完毕后，开挖承台基础至设计尺寸，凿除桩头进行桩基实验合格，承台基础钢筋安装完毕为止，整个围堰无漏水现象，确保了承台基础砼的顺利浇筑。
4、中间主桥主拱圈的施工：利用拆除老桥时打入的φ600钢管桩及[500槽钢形成的横担梁作下部支撑，将拆除老桥时已经架设好的万能桁架梁再进行细部调整（同一期主拱圈万能桁架梁布置），而后在万能桁架梁铺设已经准备好的方木、脚手架、14cm
工字钢弯制的拱架、钢模板等；同样采用一期主拱圈下部支撑杆件连接加固措施进行防止侧移加固办法；拱圈底部钢模板铺设完毕后，在绑扎主拱圈钢筋之前用主拱圈1.2倍的重量进行72小时预压，而后将预压重物卸下检测拱圈底部支架下沉量完全在允许范围之内；绑扎主拱圈钢筋，安放调整加固内木模，主拱圈砼浇筑采用两台长臂泵车同时对称浇筑砼，砼浇筑期间安排专人检查下部支撑的稳定情况，同时测量人员分时段复测模板与支架的下沉情况并做好记录；在主拱圈砼达到设计强度的75%时我们进行了拱上部分的施工。主拱圈砼完全达到设计强度后，我们先对主拱圈拱脚位置支架进行两侧同时对称拆除，并逐渐地向跨中拆除。整个拱圈支架拆除完毕后，拱圈的跨度、矢高等技术指标均满足要求，拱圈的外形美观新颖。
六、河道清理恢复通航
利用两侧围堰对拱圈下部脚手架、方木、万能桁架梁等进行拆除运出桥外，再利用打捞船将桥下面的φ600钢管桩拔除，用挖泥船先清理下河道，而后打捞船再对两侧的围堰钢管桩及槽钢进行拔除完毕，最后挖泥船清理河道达到通航要求，胥江河道恢复通航。
七、总结
经过苏州泰让桥工程的施工，我深刻地认识到工程的施工难易程度在很大方面取决于基础的施工难易与上部结构所需下部支撑的施工难易程度，并且很大方面决定着工程的总造价，制约着企业的经济效益。我们在制定一些施工方案的时候，要考虑充分利用我们企业原有的一些周转材料如钢管桩、桁架杆件、方木、模板、槽钢、工字钢、旧钢轨等的多次利用，要善于收集、修复已经使用过的周转材料，使其充分为我们企业创造更多的物质财富。