平缓水流中深水桥梁基础施工防水围堰的分析与薄壁混凝土围堰的应用

'北京交通大学工程硕士专业学位论文钢板桩围堰是一种比较传统的深水基础施工方法。钢板桩是从国外引进的一种制式产品，主要为德国拉森式钢板桩。钢板桩可以打入上中或连到物件上，组成承载及防水结构，工作结束后，拔出或拆下重复使用。钢板桩围堰一般采用单壁的矩形、圆形等结构形式，内部根据水位情况设置支撑，该围堰因为是重复使用，因此，一般没有封底混凝士：它是～种施工简单、快捷、成本较低的围堰形式。但是，该围堰也有其很大的局限性，其一，由于是组拼式结构，整体刚度较小，因此其抗水流及冲刷能力差，不宜于在流速较大的情况下使用；其二，由于其本身强度、刚度局限，在承台较深时，需设置强而密的支撑，对后续的承台及墩身施工干扰很大，因此，不宜于在水位较高的情况下使用：其三，因为要重复使用，不宣灌注封底混凝土，因此，在既要满足底部支撑力，又要满足较小渗流的情况下，对河床提出了较高的要求，因此，不宜在透水性强，承载力小的地层条件下使用。新长铁路长江轮渡北栈桥7号～13号墩高潮位时水深在l～6m之间，河床地质为淤泥质砂粘土，承台尺寸相同，均为5．4mX8．Om，趋工采用钢板桩围堰，其结构及内支撑尺寸相同，便于周转和重复使用：由于水浅，堵漏及抽水工作量较小。综合考虑水文、地质、工期、造价等因素，7号～13号墩用单壁刚板桩围堰。钢板桩采用德国拉森(1arssen)式槽型钢板桩，长度15m，其数量能同时满足两个墩使用，便于交叉作业，板桩入土深度为8m(承台底面以下5～6m)，内设两道支撑，支撵采用栓接菱形框架式结构。0．1．2双壁钢筋混凝土围堰 北京交通大学工程硕士专业学位论文混凝土围堰可分为重力式混凝土围堰和薄壁混凝土围堰。重力式混凝土围堰结构与沉并相似，一般用于岸上或浅水能筑岛的施工区域，是一种比较传统的围堰形式，根据钢筋混凝土的受力特点，一般以圆形结构为主，其同沉井的唯一区别是沉井是桥梁结构的一部分，而混凝土围堰仅是一种旌工结构。下面重点介绍薄壁混凝土围堰的结构及施工工艺特点。薄壁混凝土围堰一般采用双壁结构，其结构形式以圆形居多，也有圆端形结构。它是一种分节、分层预制的装配式结构。其壁厚一般为20cm左右，其平面形状根据承台结构形式以及水文等条件而定，其高度根据浮运能力而定，节与节之间一般采用法兰连接，壁间下部为封底需要填充混凝土，上部填充砂砾。该种结构的特点为：其一，须在岸上预制，因此在桥位附近需有码头并设有下水滑道：其二，由于其重量较轻，下沉困难，因此，仅适用于河床覆盖层较浅的水中区域：其三，由于需采用水下对接，因此其下沉须配备潜水员协助，对水流较大、较深的水域不宜实旋。京九线泰和赣江特大桥，位于赣江中游，l号～6号墩位于主河道上，水深iO～15m，2号、3号墩处覆盖层2～4m，为中密饱和的粗砂夹卵石。本着充分利用既有设备和资源、因地制宜的原则，综合考虑水文、地质和通航要求等因素，经比选，位于主航道的2号、3号墩采用双层薄壁钢筋混凝土围堰进行施工。围堰外壁为圆端形，长20m，宽16．34m，壁厚20cm，采取分节预制，节长3m。节间法兰连接。内壁为矩形，长13．8m，宽13．4m，壁厚20cm，框内设十字形隔墙。内、外沉井预制好后，按先外后内的顺序逐节下水浮运拼装，内外壁之间填充混凝土及砂砾石，组成挡水围堰。4 北京交通大学工程硕士专业学位论文O．1．3钢套箱围堰近年来，由于钢材价格的下降，以及钢结构加工、运输、下沉方便等方面的优越性，钢套箱围堰越来越广泛地应用于大型深水桥梁的基础施工中。钢套箱围堰按形状可分为矩形(圆端形)和圆形，其中每种围堰又有单壁、双壁以及单双壁组合式钢围堰。圆形围堰，由于在水压力作用下，只产生环向轴力，可不设内支撑，因此能够提供足够的撼工空间。另外，由于其截面可以导流，因此抗水流能力强，它适用于流速较大的深水河流的低桩承台的施工中。但是，由于承台尺寸一般为矩形，因此，其封底的截面积较大，封底混凝土的量较大。矩形或圆端形围堰，可按承台的尺寸形状设计，减少了围堰钢壁的用钢量以及封底混凝土的用量。但是由于该围堰需加设内支撑，给后续工程的施工带来诸多不便。另外，其抗水流冲击能力和整体性较差，不宜在流速较大的河流中使用。单、双壁的构造主要是考虑钢围堰下沉的需要而设计，由于钢围堰重量轻，在需要入土较深的情况下仅靠自重难以下沉，需灌注配重混凝土，因此必须设置双壁结构；如果下沉较浅，借自重可以下沉，可设计为单壁结构：如在满足下沉需要的前提下，又要节省材料，可设计成单、双壁组合式结构。钢围堰结构形式的确定受多种因素的制约，如水文、地质、起重设备等。平面形状的确定主要受承台平面尺寸的影响以及水深的影响。我们曾做过比较，当承台的平面尺寸长宽比小于1．5时，采用圆形围堰更为合理，但水深大于15m的情况下．若采用矩形围堰，需加设多层内支撑，施工空间难以保证，同时也大大增加了钢材的用量，此时采用圆形围堰更为合理。双壁钢围堰1993年已成功运用于京九线泰和赣江桥4号墩的施工中， 北京交通大学工程硕士专业学位论文该围堰为拼装式矩形围堰，此不赘述。现将新长线长江轮渡北栈桥的应用情况作一介绍。该桥1号～6号墩高潮位时水深在6～lOm之间，加之承台的入上深度以及封底高度，水头差均在12～21m之间。根据承台的尺寸以及水位情况，我们对2号～6号墩钢围堰采用圆形和矩形分别进行了设计比较，这些承台平面尺寸均为5．4mx8m，水头高度均在12m左右，在能满足承台墩身的施工条件下，采用矩形钢套箱围堰施工，封底混凝士量小，钢材用量少．围堰加工简单，因此，2号～6号墩选用了单壁矩形钢围堰，l号墩承台尺寸最大，为12．4mX7．6m其水头差达21m，桥墩轮廊尺寸为9．4mX5m，且构造复杂，采用矩形围堰，内支撑较多，不能满足墩身施工空间要求。而采用圆形钢围堰，可不设内支撑，可为承台、墩身的施工提供较大的空间，另外，该墩位于深水区，流速大，采用圆形截面也更为有利，考虑到下沉配重需要以及最大限度地节省材料，五号墩采用了单双壁组合式钢围堰，下部为双壁、上部位单壁。为平衡壁间混凝土的灌注，共设8个隔仓。O．1．4其他围堰形式在实际的施工应用中，还经常采用钢一混凝土组合结构围堰，下部为混凝土围堰上部采用钢围堰时，其适用条件下重力式围堰类似，优点是上部采用的钢围堰施工进度快，拆除方便；亦有下部采用钢围堰上部采用混凝土围堰，它的适用条件同钢围堰，上部采用混凝土围堰主要是考虑材料的价格因素。总之，深水桥梁基础施工防水围堰形式多种多样，每种围堰都有其各自的特点和适用条件，施工中应根据各自桥梁不同的水文、地质、材料以 北京交通大学工程硕士专业学位论文及设备等条件，综合考虑各种因素进行比选，不应死搬硬套，随着深水桥梁建设以及设备的发展，新材料的应用，采用大型低桩承台的结构形式越来越多，其施工技术和围堰形式也必将得到进一步的发展。O．2主要研究内容、思路与方法本文以胶济铁路新建大沽河特大桥工程为背景，首先介绍深水桥粱基础施工防水围堰形式及适用条件，然后从工程技术可行性与经济效益等方面对各种防水围堰形式进行比较，从而采用了薄壁混凝土防水围堰。通过建立计算模型，对薄壁混凝土防水围堰受力与变形的计算与验算，从而得出采用此种形式围堰的技术上的可行性与合理性。最后论述平缓水流中深水桥梁基础应用薄壁混凝土围堰的施工过程，工程的下部结构施工顺利圆满完成，从施工效果来看再次证明了本施工方案的可行性与经济性。 北京交通大学工程硕士专业学位论文1深水桥梁基础施工防水围堰形式及适用条件1．1概述桥梁作为跨越障碍的通道．是架在水中或空中以便通行的建筑；桥梁基础均在地面以下或水面以下，尤其是深水中修筑于河道内或水库中的大型桥梁墩台基础的技术特别复杂，修建完毕后又淹没于水、土中，进行检查和修补很困难；在设计和施工中对它进行认真研究分析计算和综合考虑是极为必要的。深水桥梁基础施工注意解决的问题主要为基础施工作业方式和防水围堰类型的选择，而防水围堰类型往往又决定了基础的作业方式。桥梁基础施工中通常划分为“浅水”和“深水”作业，目前尚无明确、严格的定量界限。目前在铁路、公路建设中依据施工规范和施工预算定额，一般以3m左右水深为界限，一般在水深超过3m时即可成为深水基础；而从以土力学地基与基础为依据的桥梁深水基础定义：水深在5m以上，不能采取一般的土囝堰、木板桩围堰等防水技术施工的桥梁基础，称之为桥梁深水基础：从这方面看，桥梁深水基础施工方法的关键技术在于防水围堰(兼起防土作用)的选择与实施。1．2深水桥梁基础施工防水围堰形式及适用条件深水桥梁基础类型与施工防水围堰的选择，主要决定于桥位处的水文与地质条件，同时兼顾当地的气候与环境特点：一般当持力层(或承台)在水下lOm以内时，采用防水围堰抽水明作往往是最经济的：随着大孔径 北京交通大学工程硕士专业学位论文超长钻孔桩的普遍应用，持力层深度超过30m时，且前深水基础类型主要为桩基(或管柱基础)与薄壁混凝土围堰基础。桩基施工根据工期和经济效益分析，施工方法一般分为先桩后堰、先堰后桩：薄壁混凝土围堰基础也可根据现场情况分为筑岛就地制作、下沉与浮运就位、下沉的施工方法。1．2．1钢板桩围堰的适用性钢板桩围堰是我国早期修建大型桥梁深水基础的主要施工技术，并沿用至今，曾在武汉长江大桥和南京长江大桥成功应用，近年在环胶州湾高速公路女沽口大桥、烟台养马岛大桥、东营黄河大桥等桥梁施工中作为防水围堰广泛采用。钢板桩围堰主要由钢板桩和钢围囹组成，钢板桩起防水、挡土及水下封底混凝土模板的作用：钢围囹作为下沉定位管柱的悬挂和导向结构，同时用为钢板桩的支撑，其顶层又可作为施工平台；钢板桩围堰可为圆型、也可为长方形。近年结合钢管桩与钢围堰的优点，又发展了一种锁扣钢管桩围堰，其施工方法与铜板桩围堰类似。钢板桩施工注意事项：施工方案必须确保围堰的稳定性，尤其是必须进行堰内基底土层稳定性检算；施工中确保板桩的有效深度；必要时可采用基底加碎石压重层的方法。钢板桩围堰旖工主要步骤(以先堰后桩法为例)：岸边工厂制作钢围囹、水上作业准备、钢围圈浮运、钢围图拼装就位与下沉、插打定位管桩(灌注钢管内水下混凝土)、插打钢板桩、搭设桩基施工平台、桩基施工、围堰内吸泥清理基底、封底后抽水施工承台与墩身、拔除钢板桩与水下切 北京交通大学工程硕士专业学位论文割拆除钢围囹。钢板桩适应范围较广，一般基底为砂层和较密实的粘土层均可应用，近年有基底为强风化花岗岩的应用，实际上饱水状态下的强风化花岗岩岩性与构造均已接近密实的中粗砂层。不利因素：钢板桩施工受水位控制，施工周期较长，1．2．2双壁钢围堰的适用性70年代修建九江长江大桥时首创了双壁钢围堰这一新的围堰形式，这在简化工序、缩短工期方面有了新的突破，可以说是一场革命。双壁钢围堰主要结构为：井壁、隔仓、刃脚、顶部支座以及其它配置(吊点、兜揽锚耳、连通管等)，可为圆型、也可为其它形状。先堰后桩法臆工：岸上工厂分节块预制、拼装船上拼装围堰底节、浮运、起吊下沉、接高与配重下沉、着床清基、安装施工平台、打设钢护筒、封底、施工钻孔桩、抽水施工承台墩身、拆除上部围堰。先桩后堰法施工：岸上工厂分节块预制、搭设水上钻孔作业平台(I可为固定平台也可为浮平台)、打设钢护简、旄工钻孔桩、利用钢护筒生根在钻空作业平台上拼装围堰、围堰接高下沉、着床清基后封底、抽水施工承台墩身、拆除上部围堰。双壁钢围堰应用范围最广，可以在各种条件下施工深水基础，当地质条件允许时，也可作为大面积承载的直接基础。当水中墩数量较多且各墩地质条件变化较大时，采用双壁钢围堰更显其优越性，由于双壁钢围堰的上部均能重复利用，可充分发挥材料的利用率，更显其经济性。1．2．3双壁钢筋混凝土围堰的适用性O 北京交通大学工程硕士专业学位论文在京九铁路泰和赣江特大桥深水基础施工中，根据现场设备资源条件下，借鉴拼装式薄壁混凝土围堰的特点，因地制宜采用双壁钢筋混凝土围堰，保证施工工期，创造了经济效益，丰富了防水围堰旋工技术。双壁钢筋混凝土围堰主要结构为：底节(一次预制)和上部分节节块。主要施工工序：围堰预制、底节围堰下水、底节围堰浮运就位、围堰下沉与拼装等。双壁钢筋混凝土围堰主要特点：围堰节段壁薄、体轻，易于吊装；施工工艺较钢围堰更简单、操作简便，可多点作业；以现场浇注混凝土代替工厂钢结构加工，能节约钢材并充分利用当地材料资源。在山区交通不便、工期紧时更显其利；其刚度和强度可承受较大的水流冲击、抗洪能力不比钢围堰差而成本大大低于钢围堰。适用条件：水深在20m以内，覆盖层较薄且岩盘或着床面倾斜度较小。不利条件：当河床覆盖层较厚时，由于薄壁围堰较轻，穿越覆盖层较困难；水深超过20m后，由于受浮力影响很大，就位与对接都很困难：若基底岩盘倾斜较大，就要做更多的考虑和处理。1．2．4钢吊箱围堰的适用性钢吊箱围堰就是悬吊在水中的有底套箱，可以用钢吊箱施工桩基和承台，可以是双壁也可是单壁，具体可根据承台尺寸而定。用钢吊箱施工桩基的方法(先堰后桩法)：拼装吊箱围堰、围堰浮运与下沉、插打围堰外定位桩、固定吊箱与定位桩上、施工桩基、封底、抽水施工承台墩身、拆除吊箱围堰连接螺栓及外框、分解后吊出围堰侧板、整修后供下一个吨使用。桩基施工中应注意对吊箱的防护，当有潮水涨落 北京交通大学工程硕士专业学位论文或受强水流冲击时，悬挂吊箱的定位桩易遭损坏。用钢吊箱旖工承台的方法(先桩后堰法)：岸上工厂分节块预制、搭设水上钻孔作业平台(I可为固定平台也可为浮平台)、打设钢护筒、施工钻孔桩、钢护筒上水下焊接吊箱底板限位装置，利用钢护筒生根在钻空作业平台上拼装围堰、围堰接高下沉、封底、抽水施工承台墩身、拆除上部围堰。适用范围：当承台底面距河床较高，或承台以下为较厚的软弱土层且水深流急，施工桥梁桩基及承台时可采用钢吊箱围堰。1．2．5薄壁混凝土围堰的适用性当水流平缓、且有条件筑岛变水上作业为陆上作业，经水利主管部门同意时，可采用薄壁混凝土围堰施工承台和桩基。施工方法与就地制作下沉混凝土薄壁混凝士围堰相同。由于围堰混凝土壁厚度较小，下沉过程中尤其要注意平稳均匀，以防围堰开裂，下沉方法可根据具体情况采用排水开挖或不排水开挖。1．3平缓水流中防水围堰应用的特殊分析1．3．1胶济铁路新建大沽河特大桥工程概况大沽河特大桥位于胶济铁路电气化工程ZH-3合同段，处于即墨一高密段四线方案中新修建的一条双线高速线上，为铁路跨越大沽河而设；中心里程为DK57+366，为2(2-24+21—32+3-24)预应力钢筋混凝土梁桥，钻孔桩基础、T型桥台、圆端型桥墩；桥梁09(青岛)台、26#(济南)台位于大堤外；l#墩、2#墩、24#墩、25#墩位于大堤边坡上，施工时需破堤； 北京交通大学工程硕士专业学位论文3#墩、15#墩～23tt墩位于岸滩上，可按旱桥的施工方法进行施工：4#墩～14#墩的深水基础设计施工方案为钢板桩围堰。全桥共有25个墩、2个桥台，混凝土I．78万方。大沽河为常年有水的流水河，主河道宽约350～400m，由于河道内超深采砂，桥址处水深约8～10．5m，河床纵坡较缓、水流缓慢，在下游约3公里处有一橡胶拦河坝，河两岸不对称，左岸为缓坡，右岸为宽阔的岸滩。为满足河道管理部门防汛的要求，通过与河道管理部门的沟通与协商，水中墩施工优化为筑岛平台上施工钻孔桩、下沉薄壁混凝土围堰施工承台墩身的方案。1．3．2钢板桩围堰方案的不适应性大洁河特大桥施工设计采用钢板桩围堰，然而采用钢板桩围堰施工，存在以下问题需要解决：(1)桥位处工程地质条件的限制。大沽河特大桥桥位处工程地质条件为：2～3m厚的中粗砂层，下伏地层依次为250Kpa的砂岩(风化度为w4、厚度1～2m)、350Kpa的泥岩和400Kpa的砂岩(风化度为w3、厚度l～2m)，目前水面至砂岩顶面深度为12．5m左右；钢板桩打入岩层存在问题，能否打入岩层只有打试桩后才能确定。正常情况下钢板桩入土深度为桩长的I／3，本桥初步拟定采用定尺为15m的拉森Ⅳ型钢板桩，入土深度要考虑5m左右，需要打入岩层不少2～3m，实旌起来困难很大。若入岩仅在lm左右，考虑到围堰浮力、封底直接到砂岩面所抵消的浮力水头、钢板桩的摩擦力与自重、钻孔桩锚固力等，需要封底2m左右。 北京交通大学工程硕士专业学位论文承台底若挖除2m厚的碴，钢板桩的稳定性不能保证。(2)工期时间的限制。工期问题：～个墩的施工周期近4个月，要满足业主2004年12月份架梁的工期要求，按4套水上器材考虑可以满足工期要求，但河道宽度仅有350余米，根本无法展开。(3)防汛的时间限制。防汛问题：青岛市水利局专家组、防汛指挥部、大沽河管理处与济南铁路局工程项目管理中心、铁二院、中铁十二局集团公司多次现场踏勘研究施工方案，达成一致意见：必须保证大沽河渡汛安全，2004年7月1日～9月30目河道内不能施工。1．3．3双壁钢围堰的施工困难若采用双壁钢围堰，其施工方法为先桩后堰法(每个循环共需79天)：钻孔桩施工(计35天)：搭设水上钻孔浮平台(计15天)，钻孔桩施工(考虑每墩2台钻机，20天完成1个墩桩基混凝土)：双壁钢围堰施工(17天)：浮平台上拼装(5天)，钻孔平台拆除后(2天)：钢围堰下沉、吸泥砂(10天)：承台施工(计15天)：灌注围堰封底水下混凝土(1天)，封底混凝土养护至设计强度的90％(7天)，抽水、拆除钢护筒、验桩(2天)，承台(双层)混凝土施工(5天)；墩身混凝土施工(计7天)钢围堰拆除(计5天)：围堰内灌水(1天)，水下切割、分节、吊出(4天)。即使汛期能够施工，1个墩的施工周期79天，要满足业主2004年12月份架粱的工期要求，按4套水上器材考虑可以满足工期要求，但河道宽4 北京交通大学工程硕士专业学位论文度仅有350余米，根本无法展开。1．3．4薄壁混凝土围堰的可行性若采用薄壁混凝土围堰，其施工方法为：筑岛(草袋围堰防护边坡)、施工钻孔桩、刃脚土内模法预制薄壁混凝士围堰，下沉接高、封底、验桩、施工承台墩身。筑岛平台上钻孔桩施工(20天)：底节薄壁混凝土围堰(4．Om高)预制(7天)，同时铺筑长臂挖掘机平台；底节薄壁混凝土围堰下沉，采用长臂挖掘机2天，采用人工排水开挖8天：顶节接高3。0m，约需3天；项节薄壁混凝土围堰下沉，采用长臂挖掘机3天(不含人工清底4天)，采用人工排水开挖约需12天：灌注围堰封底水下混凝土(1天)；封底混凝土养护至设计强度的90％(7天)；抽水、凿桩头、验桩(2天)；承台(双层)混凝土旌工(5天)：墩身混凝土施工(计7天)，围堰拆除(计5天、。优点：深水基础变水上作业为陆上作业后，可采用多点平行流水作业，能够保证在汛期来临之前，完成大桥全部下部构造、清除河道内行洪障碍、恢复堤坝。缺点：修筑便道和筑岛平台时会对水体造成一定的污染，经过与青岛水利局协商，经青岛自来水公司同意，采用片石填筑便道，筑岛材料采用 北京交通大学工程硕士专业学位论文桥址上游约1公里处的大沽河河砂，尽可能减少对水体的污染；施工过程中水保监察多次在桥梁下游取样检查，河水能够满足饮用水标准。 北京交通大学工程硕士专业学位论文2平缓水流中应用薄壁混凝土围堰施工深水桥梁基础的科学研究及设计2．1桩基施工筑岛围堰平台的设计2．1．1筑岛平台边坡的设计非汛期大沽河水流流速仅为O～0．25m／s，筑岛后压缩过水断面，流速增加后为0．25～lm／s：施工便道位于桥位上游，便道填筑材料为购自艾山的片石加碎、砾石，筑岛材料选用中粗砂，购自大洁河内桥址上游lkm处砂场，以减少对河水的污染；岛面高出水面0．50m。边坡坡度初步定为1：1．5～1．75，筑岛平台边坡采用60cm后编织袋围堰进行防护，以减少水流速变化对坡面的冲刷。2．1．1．1边坡稳定性定性分析由于筑岛材料为中粗砂，筑岛边坡稳定性定性分析可通过工程地质类比法，与饱水状态下的中粗砂自然稳定坡度相对比即可。饱水状态下，中粗砂自然稳定坡度为1：1．4～1．6，因此可初步判定筑岛边坡坡度采用l：1．5～1．75是可行的。2．1．1．2边坡稳定性定量分析筑岛边坡稳定性定量分析采用经典的极限平衡法。条件：均质的无粘性土土坡，干燥或完全浸水，土粒间无粘结力。分析方法：只要位于坡面上的土单元体能够保持稳定，则整个坡面就是稳定的，设土单元体的重力为1If、土的内摩擦角为叭坡角为B，则：滑动力：T=WsinB(2-卜1)垂直于坡面上的分力：N=wCOSB(2-卜2)l7 北京交通大学工程硕士专业学位论文最大静摩擦力：T’：Ntg(p=WcosBtg币抗滑力与滑动力的比值称为稳定安全系数K：K：三：!!竺丝竺：塑Twsin8tgZ(2一l一3)(2．1．4)图2．1无粘性土坡稳定性计算简图当B=Q时，K=I，土坡处于极限平衡状态(土坡稳定的极限坡角等于砂土的内摩擦角时，坡角B或砂土的内摩擦角妒也称为自然休止角)。当B<(p，即K>l，土坡处于稳定状态，与土坡高度无关。可取K=1_1～1．5。取坡度为1：1．5时，B1=arctg(t／i．5)=33。41724”取坡度为1：1．75时，Bl=arctg(1／1．75)=29。44742”已知沙土的内摩擦角为(p：36。，取稳定安全系数K=I．2，由式(2-1-4)可知筑岛边坡最小坡度：13。inl=arctg(tg(P／K)=31。11’34”：当稳定安全系数K=I．1，由式(2-1-4)可知筑岛边坡最小坡度：0。inl=arctg(tg(p／K)=33。26740”；因此，施工中筑岛边坡坡度不得陡于l：1．j、不得缓于l：1．75(为节约临时工程量考虑)，为减少河水流速变化冲刷边坡的影响，采用人工挠钩码放两层编织袋围堰进行坡面防护。18 北京交通大学工程硕士专业学位论文2．1．2筑岛平台顶面尺寸的设计2．1．2．1常规筑岛平台顶面尺寸的确定一般情况下，考虑到围堰的就地制作等施工要求，筑岛平台顶面护道宽度不小于1．Om。2．1．2．2坡顶有动荷载时平台顶面尺寸设计由于圆形薄壁混凝土围堰制作时对地基条件要求较低，坡顶动载可不考虑围堰制作，仅考虑下沉时施工便道--坝rj满足机械设备操作即可，因此，本过程在便道与围堰之间考虑围堰混凝土、围堰下沉机械施工场地。2．2薄壁混凝土防水围堰的设计承台底位于水面下6．8m，筑岛顶面高于水面0．8m，薄壁混凝土围堰壁厚80cm、高度7m(刃脚高度lm)，内径考虑较钢筋混凝土矩形承台对角线长度每侧增加70cm，最外侧中1．25m钻孔灌注桩边缘至混凝土围堰内壁1．26m，故内直径取15．7m、外直径17．3m；井顶24墙砖围堰离度i．8m：刃脚、并壁采用C20钢筋混凝±。2．2．1薄壁混凝土围堰下沉所需的重力计算围堰顺利下沉所需的条件为：G≥1．25F(2-2-1)F=fA(2—2—2)式中：G——围堰自重(不排水开挖时应扣除水的浮力)(KN)；F_土对围堰井壁的摩阻力(KN)：f——单位面积上的摩阻力(Kpa)，本工程由于筑岛材料为中 北京交通大学工程硕士专业学位论文粗砂，f取12Kpa；A——混凝土外井壁面积。2．2．1．1围堰自重G计算刃脚体积计算：V1：nx8．652一(Ⅱx8．652+Ⅱx7．852)÷2×1=20．73(m3)底节围堰(4m高)井壁体积计算：V2=(Ⅱx8．652一nx7．852)x3=124，4t(m3)顶节围堰(3m高)井壁体积计算：V3=(ⅡX8．652一Ⅱ×7．852)×3=124．41(m3)并顶砖围堰体积计算(砌砖容重18KN／一)：V4=(Ⅱ×8．152一Ⅱ×7．852)×1．8=27．14(m3)围堰自重(不排水开挖)：G1=(VI+V2+Vs)×(24—9．8)+V。×18=4397(KN)围堰自重(排水开挖)：G：=(Vl+Y2+Vs)X24+V。×18---6957．72(KN)2．2．1．2井壁摩阻力计算：底节井壁外周长：UI=n×17．3=54．35(m)顶节井壁外周长：U2=n×17．1=53．72(m)井壁摩阻力：F=(54．35×4+53．72X3)×12=4542(KN)2．2．1．3围堰下沉验算：当采用不排水开挖时：GI／F=O．968<1．25由计算可知，最后下沉有困难，施工时要注意增加外壁光滑度，必要 北京交通大学工程硕士专业学位论文时采取助沉措施。当采用排水开挖时：G2／F=I．532>1．25可以顺利下沉。具体施工中，可采用先用不排水开挖、后用排水开挖的方法完成下沉。2．2．2底节围堰竖向挠曲计算圆形薄壁混凝士底节围堰可视为支撑在12个固定承垫上的梁来验算见图2．2所示。单位荷载q=(20．73+124．41)×24÷(3．14×17．3)=64．12(KN／m)跨中弯矩：M=1／8q12=0．125X65．64X16．92=2343．43(KN．m)支点剪力：Q=I／2ql=0．5×65．64X16．9=554．66(KN)-80-·15L65J井壁截面积：图22应力计算圈式A=0．8×4—0．5×0．65×l=2．875(m。)重心轴：y=(4×0．8X4÷2-0．5×0．65×1．0÷3)÷2．875=2．19(m)一睽性矩：I=(0．8×43)／12+4×0．8×(v一2)2—0．65x1．03／36一(O．65x1．0×(y-l_0+1．0×2／3)‘)．．--2=3．62(m4)2 北京交通大学工程硕士专业学位论文混凝土拉应力：o。l=My／I=2343．43×2．19÷3．62=1．417(MPa)C20混凝土的容许拉应力为1．54MPa，考虑1．3的施工系数，则：o，I=1．417(MPa)<1．3[o，1]=2．002MPa剪应力T=1．5Q／A=I．5x554．66：--2．875=0．289(MPa)可根据混凝土试件强度增长情况，确定混凝土围堰开始下沉的时间。2．2．3刃脚计算2．2．3．1刃脚向外挠曲计算刃脚所受挠曲最大也是整个结构最不利情况是整个沉井完成制作、刃脚切入土层lm时，如图2．3所示，这时刃脚根部水平截面产生最大向外弯矩。电}J—警一图2．3刃脚向外挠曲计算图式(cm)万 北京交通大学工程硕士专业学位论文1)作用于刃脚上的外力计算(1)土压力和水压力计算土压力PE=Y7htg‘(45。一Ⅱ／2)(2-2—3)式中：Y7——土的容重，KN／m。。h——计算点的土柱高度，m。水压力Pw=yh7(2-2-4)式中：Y——水的容重，10KN／一。h‘——计算点距水面的深度，m。巾——排水下沉时，透水土层中井壁外侧水压力可按静水压力的100％计算：不排水下沉时，井壁外侧水压力按100％计算，内侧按50％计算，也可按施工中出现的水头差计算。在上述情况下，作用于井壁外侧的计算土压力和水压力的总和不大于静水压力的70％，井壁外侧计算摩阻力不大于0．5P总(P总为井壁所受的主动土压力)。位于水面以上的筑岛填±：∥E=Y7ht92(45一Q／2)：18X0．5×t92(45。一30。／2)=O．003(MPa)刃脚底p"E=3+IO×3．75tg‘(45。-25。／2)=18．2(KPa)=O．018(MPa)P．=1．0X3．75×10=37．2(KPa)：O．0375(MPa)PE+p7w=O．018+0．0375=0．055(MPa)>0。7Hw=O．7×3．75×】0=26(KPa)=0．026(MPa) 北京交通大学工程硕士专业学位论文刃脚根部P／7E=3+10X2．75tg‘(456—25。／2)=14．2(KPa)=O．014(MPa)P7。=1．0×2．75X10=27．5(KPa)=O．027(MPa)P‘E+pJw=O．014+0．027=0．04l(MPa)>O．7Hw=O．7×2．75X10=19．3(KPa)=O．019(MPa)总的水压力和土压力为P=(26+19．3)／2=22．8(KN)力臂c=1／3X(26．0+2X19．3)／(26．0+19．3)=O．475(【【1)(2)土对井壁摩阻力的计算总的土压力：P总=l／2×3．O×0．5+(3．0+18．2)／2x3．75=40．9(KN)单位周长井壁上的摩阻力：F=O．5P总=20．4(1(N)每米刃脚部分的摩阻力：F。=15x1=15(KN)(3)刃脚反力计算土的垂直反力Fv=G-F=Fvl+Fv2式中G——混凝土围堰重力：Fvl、Fv2——反力Fv的分力，按下式计算：Fvl=FvXa／(a+b／2)Fv2=Fv—Fvt力臂y=l／Fv×[FvlXa／2+Fv2(a+b／3)]水平反力Fs=Fv2tg(。0—13o)式中F}厂一刃脚部分斜面土的水平反力；ao——刃脚斜面与水平面的夹角：(2-2-5)(2-2-6)(2-2-7)(2-2—8)(2—2—9)24 北京交通大学工程硕士专业学位论文Bo-一土与刃脚斜面的摩擦角。刃脚每米自重力：gl=(O．15×1．0+1／2×l-0×0．65)×1．0×24=11．4(KN)s=[I／2x0．15‘x1．0+i／2x1．0×0．65×(0．65／3+0．15)]／(0．1．5×1．0+1／2×l_0×0．65)=O．277(m)混凝土围堰每米自重力：G=gl+(3。0×0。8+3。0×0，8)×24=126，6(KN)．’．Fv=G-F=126．6-20．4=106．2(KN)Fvt=FvXa／(a+b／2)=106．2×0．15／(0．15+0．65／2)=33．5(KN)Fv2=Fv—Fvl=106．2—33．5=72．7(KN)力臂y=l／FvX[FvlXa／2+Fv2(a+b／3)]=1／106．2x[33．5x0．1．5／2+72．7(0．15+0．65／3)]=O．275(ff【)oo=arctg(100／65)=56。58’34”，取Bo=30。则水平反力Fs=Fv2tg(d0一B0)=72．7×tg(56。58’34”-30。)=37(KN)2)水平外力的分配计算当隔墙底面距刃脚底面以上0，5m或0，5m以上且有垂直梗肋时，所有水平力应按下式求得系数n，予以分配：a=0．1L4／(H4十O．05L4)(2—2．IO)式中L——支撑于隔墙间的井壁最大计算跨度：H——刃脚斜面部分高度。若a>1时取q=l，圆形混凝土围堰无隔墙，无论按8点支撑还是按 北京交通大学工程硕士专业学位论文12点支撑验算a均大于l，故圆形混凝土围堰水平分配系数取值为l。3)刃脚根部内力计算计算结果见表2．1。4)截面强度计算由2．1表可知作用于刃脚根部的弯矩：M=30．07KN·m：轴向力：N=110．2KN：剪力：Q=16．2KN参照《公路桥涵设计规范》，刃脚含筋量0．1％，则Aq=O．001×80×100=8．Ocm‘，试用3根中16的钢筋按@20cm布筋，则9Aq=100／20×2．01=10．05>8cm。由于弯矩很小，按压弯构件验算该截面，配筋已满足要求。表2．1刃脚受力情况计算结果统计表(向外挠曲)各项参数备注外力荷载水平力(KN)垂直力(KN)力臂(m)弯矩(KN·{11)土压力及水压力aP一22．80525一L1．97土的水平反力F¨+370，657*2468土的垂直反力Fv106．60．143+1524刃脚部分摩阻力F，15．00450+67S刃脚部分自重力gl—11．40．143一1．63总计+16．2+¨02-3007 北京交通大学工程硕士专业学位论文2．2．3．2刃脚向内挠曲计算：计算刃脚向内挠曲的最不利情况是在沉井已沉至设计标高，刃脚下的土己挖空，这时刃脚根部水平截面上产生最大的向内弯矩，如图2．4所示，土厚取9．Om，水深取8．0m，水面以上土厚0．5m，其土压力为3．OKN／m“。1)作用于刃脚上的钋力计算(1)土压力和水压力的计算：刃脚底：p／E=3．0+iox5．5t92(45。一25。=32．2(KPa)P‘。=O．7yfl,=O．7X10×8．5=59．5(KPa)掣《’图2．4土压和水压力计算图式／2)+10X3×t92(45。一40。／2)P’E+P7，=32．2+59．5=91．7(KPa)刃脚根部：p。E=3．0+10×5．5t92(45。一25。／2)+10X2×t92(45。一40。／2)=30．0(KPa)Pj，=O．7yH*=O．7×10×7．5=52．5(KPa)∥E+P，=30+52．5=82．5(KPa)总的土压力和水压力：P=(91．7+82．5)÷2X1．0=87．1(州) 北京交通大学工程硕士专业学位论文C=1／3x(91．7+2x82．5)／(91．7+82．5)=0．49m(2)刃脚部分的摩阻力：F／=I×15=15(KN)(3)刃脚自重力：gl=12．6(KN)、s=O．307m2)作用于刃脚上外力的分配取d=1，即aP=87．1(KN)3)刃脚根部内力计算可根据有关外力数值进行刃脚根部内力计算，计算结果见表2．2表2．2刃脚受力情况计算结果统计表(向内挠曲)各项参数外力荷载备注水平力(KN)垂直力(KN)力臂(m)弯矩(Y-,N·m)土压力及水压力aP一87100．51—44．42刃脚部分摩阻力F’L50450+6．72刃脚部分自重力91一1260143一l-80总计一8710+240—3950由上表可知刃脚的弯矩：M=-39。50KN·【【I：轴向力：N=2。4KN；剪力：Q一87．IOKN外侧配筋与内侧相同即可。2．2．3．2刃脚按水平框架的计算：根据以上计算n=l，刃脚在平面上作为水平框架承受的水平压力很小，只布置必要的构造水平钢筋即可，不必再检算。2．2．4围堰井壁水平方向的计算 北京交通大学工程硕士专业学位论文位于刃脚根部以上，其高度等于并壁厚度的一段井壁的一段井壁的强度计算(图2．5)：载1)作用在并壁上的外力作用在此段井壁上的荷L-——＆盟。皿——一图25井壁上的外力计算图式P=PE+Pw+Q：Q=87．10(刖／m)(刃脚根部剪力)，Pe+Pw=70．6(KN／m)(计算结果见表2．3)故P=70．6+87．1=t57．7(KN)表2．3围堰井壁水平受力计算结果统计表水深井壁框离刃脚踏土压力强度水压力强度pE+p．断面高度PE+P，Ht架面高(m)P￡(KN／ra2)P，(iN／m2)(KN／m：)(111)(KN／m)(m)位置1．07，530．052582．Slm～0．8706l，85．728．046．274．2L8m2)内力计算内力计算公式：N=2P(Q／Y7)／(B7—67)0：P(Ⅱ／Y7)／(B+一6)M=P(Ⅱ767一Y7B‘)／(67一B7)则N=406．8(KN)：Q=203．4(I(N)：壮一93．2(KN·m)(2—2—11)(2-2-12)(2-2-13) 北京交通大学工程硕士专业学位论文3)截面强度计算A=lOON80：8000(cm2)：I：1／12×80X803：3413333(cm4)W=i／6×80×80。=85333(cm。)：M=一93．2(KN·【11)=一9320000(N·cm)N=406．8(KN)=406800(N)160～。6h=N／A±M／W=406800／8000±一9320000／85333=(N／am‘)-58．41．601=(MPa)，考虑到下沉中遇到的各种不利因素很多，因此0．584在围堰井壁分两层设由16mm@20cm布设钢筋。2．2．5围堰井壁竖直方向的计算PⅢ。，=G／4(2-2—14)混凝土围堰自重G=3598(KN)，求得P⋯=3598／4=899．5(KN)内外层立筋共设190根由16mm钢筋，即Ag=190×2．01=381．9(cm‘)6g=899500／381．9=23．6(MPa)(可)2．2．6围堰封底厚度的计算水下混凝土封底的厚度，除应满足围堰抗浮要求外，主要按照混凝土的强度来计算。水下封底混凝土承受的荷载应按施工中最不利的情况考虑，即在封底后，钢筋混凝土承台施工前．围堰内的水被排干，封底素混凝土将受到可能产生的向上最大水压力作用，通常以此荷载(即为地下水头高度减去封底混凝土的重量)作为计算值。由于水中混凝土质量较普通混凝士差，封底混凝土不应出现拉应力。因基底地基反力是通过封底混凝土沿与刃脚高度竖直方向成45的分配线 北京交通大学工程硕士专业学位论文传至围堰井壁上去的，若两45的分配线在封底混凝土内或底板面相交(图2．6a)或作成锅底倒拱形式(图2．6b)，封底混凝土将不会出现拉应力，可不检算：若两45的分配线在封底混凝土底板面内不相交(图2．6c)，则应按简支支撑的双向板、单向板或圆形板计算，板的计算跨度l取图2．5c中所示A、B两点间的距离。电)图26封底混凝土厚度计算简图(c)2．2．6．1圆形围堰封底荷载的计算圆形围堰按周边简支支撑的圆板计算，承受均布荷载时，板中心的弯矩M值，按下式计算M∞x=pr2(3+u)／16=pr2(3+1／6)／16=0．198pr2(2—2—15)式中p——静水压力形成的荷载(KN／m)：r——圆板的计算半径(m)；u——混凝土的横向变形半径(即泊桑比)，取1／6。本工程中水深取8．3m，假设封底厚度为2．Om，则静水压力形成的荷载p=8．3X10—2．OX24=35(KN／m)；r：(15．7-2x0．8)／2=7．05(m)；则f，f 北京交通大学工程硕士专业学位论文Mm。。：0．198pr。=O．198x35x7．05。=344．44(KN·m)2．2．6．2圆形围堰封底厚度的计算根据求得的弯矩M，按下式计算：h=((3．5KM)／(bf。t))“‘+D式中h——封底混凝土厚度(m)；K——安全系数，按抗拉强度计算的受压、受弯构件为2．65：M--板的最大弯矩：b——板宽。取lm：f。。——混凝土抗拉强度设计值(MPa)，本工程采用C20水下混凝土进行围堰封底，取值1．1：D-----考虑水下混凝土可能与围堰底泥土的掺混，取30cm：根据式(2．2．6．2)计算的：h：((3．5×2．65x344．44)／(1x1．1x103))l／2+o．3：2．004(m)取2．0m 北京交通大学工程硕士专业学位论文3平缓水流中深水桥梁基础应用薄壁混凝土围堰的施工技术分析3．1筑岛围堰平台的施工筑岛围堰采取沿线路方向在右侧修筑一条6m宽便道(采用片石填筑)，在墩台位填筑围堰平台(筑岛材料采用中粗砂)，平台顶面尺寸为20x22m，边坡为1：1．75，平台高出水面1m，筑岛边坡采用编织袋围堰进行防护：筑岛完毕后，在平台外填粘土2～3m，以减少薄壁混凝土围堰下沉过程中河水对筑岛稳定的影响。具体情况和埯工现场见图3．1所示。图3．1胶济铁路大沽河双线特大桥基础施工现场照片3．2平台上钻子L桩的施工全桥由1．25m钻孔灌注桩4184延米／224根，4#～14#为水中墩钻孔桩(88根)，覆盖层为粉质粘土、粉砂、细砂，下伏为泥岩或砂岩。采用冲 北京交通大学工程硕士专业学位论文击式钻机成孔，导管法灌注水下混凝土，钢筋笼在加工场制作，现场吊装，混凝土在拌合站集中拌合，混凝土输送车运输进行灌注。为防止坍孔，施工中严格控制护筒埋深，泥浆比重和孔内水头，钻孔、清孔、验孔合格后迅速灌注水下混凝土。混凝土灌注应连续进行，严禁中途停止，灌注过程中应注意观察管内混凝±下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。混凝土浇注期间，应配备水泵以及吸泥机、高压射水管等设备，以保持孑L内水头和及时处理浇注故障。钻孔桩有关施工方法及工艺流程如下：1)准备工作(1)场地平整：场地位于旱地时，清除现场杂物，硬化场地。主河槽中采用中粗砂筑岛做钻孔作业平台，编织袋围堰防护坡面。岛面高出地面施工水位0．50m。(2)桩位测量：在平整好的场地上测定桩位，用方木桩准确标识各桩位的中心及标高。(3)埋设护简：护筒采用钢护筒，用6mm厚钢板卷制。护筒内径比桩径大200～400mm，护简顶端应高出地下水位或孔外水位1～2m。旱地时应高出地下水位l～2m，还应高出地面0．5m。护筒底端埋置深度，在早地或浅水处，对于粘性土应为1．O～1．5m；对于砂土其埋深不小于1．5m，并将护简周围0．5～lm范围内的土挖除。夯填粘性土至护筒底0．5m以下。(4)钻孔泥浆：在开钻前，应选择和备足良好的造浆粘土或膨润土，人工在护筒孔内造浆，为了提高泥浆的粘度和胶体率，可要泥浆中投入适 !!塞銮望查兰：三墨堡主主些兰堡堡苎量的烧碱和碳酸钠，钻孔中泥浆比重为粘土、粉土不宜大于1．3，入孔泥浆粘度一般地层15～22s，松散易坍地层为19～28s，含砂率不宣大于4％，胶体率不应小于95％，pH值应大于6．5。泥浆应始终高出孔外水位或地下水位L．5～2．Om。图3．2冲击钻钻孔灌注桩施工工艺框图 北京交通大学工程硕士专业学位论文2)钻孔(1)钻机就位前，应对主要机具及配套设备进行检查、维修。放霞钻机的起吊滑轮线、钻头和钻孑L中心三者应在同一铅垂线上，其偏差不得大于2cm。(2)钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。针对不同地质层选用不同的钻头、冲程及适当的泥浆比重。(3)初钻时进尺适当控制，采用小冲程，使初成孔竖直、圆顺，防止孔位偏心、孔口坍塌。进入正常钻进后，采用4～5m中、大冲程。但最大冲程不超过6m，钻进过程中及时排渣。同时经常注意地层的变化，在地层的变化处均应捞取渣样，判断地质的类型，记入记录表中，并与设计提供的地质剖面图相对照，钻渣样应编号保存，以便分析各查。桩的钻孔应在中距5m内的任何混凝土灌注桩完成后24h，才能开始。(4)施工中应经常检查钻头转动装置是否被钻碴卡住，钻进时常采用回填小片石和粘土，低锤勤击，以免造成斜孔、卡钻、坍孔、漏浆等故障。(5)钴孔作业必须连续进行，不得中断。因特殊情况必须停钻时，孔口应加保护盖，并严禁钻头留在孔内，以防埋钻。(6)经常检查泥浆的各项指标。(7)当钻孔深度达到设计要求时，应对孔深、孑L径、孔位和iL形等进行检查，确认满足设计要求后，立即填写终孔检查证，并经监理工程师认可，方可进行清孔和灌注水下混凝土等准备工作。3)清孔(1)钻孔达到要求深度后，提离钻头，采用泥浆泵、掏渣工具及时进 北京交通大学工程硕士专业学位论文行清孔，避免延时过长。(2)清孔时注意事项：在清孔排渣前必须注意保持孔内水头，防止坍孔，清孔后，孔底提取的泥浆比重小于1．3，含砂率不大于4％，泥浆粘度不大于22s。在灌注水下混凝土前，柱桩的沉渣厚度不大于lOcm。提前做好灌注水下混凝土准备工作，缩短清孔至灌注水下混凝土时间。(3)不得用加深孑L深来代替清孔。4)钢筋笼制作和吊装就位(1)钢筋笼骨架应具有足够的剐度和稳定性，以便运送、吊装和灌注混凝土时不致松散、变形，制作时每隔2～2．5m增设加劲钢筋一道。(2)在骨架上端根据实际需要均匀设置吊环，每1．O～1．5m不少于4个。(3)将定位钢筋焊接在骨架主筋外侧上，数量每2．Om不少于4个，以控制保护层。(4)钢筋笼起吊要及时、准确就位，至设计深度加以固定，待混凝土灌注完毕并初凝后方可解除钢筋笼的固定设施。(5)在钢筋笼就位前仍需要检查有无坍孔，以便及时采取措施。5)导管的安装导管采用快速接头导管，吊装前先试拼，连接牢固，封闭严密，并进行密封试验，上下成直线吊装，位于井孔中央，并在混凝土灌注前进行升降试验，防止导管卡住。6)灌注混凝土(1)灌注前应探测孔底沉淀厚度，如大于规定厚度应采取高压射水 北京交通大学工程硕士专业学位论文(或射风)的措施，然后立即浇筑水下混凝土。(2)混凝土采用集中拌合，混凝土运输车运送。(3)灌注首批混凝土时应注意：①导管下口至孔底的距离一般为25～40cm。②首批灌注混凝土的数量应满足导管埋入混凝土的深度≥l-Om。③封底混凝土灌入后，应仔细检查封底情况，确认封底成功后，进行正常灌注。(4)灌注要连续有序地进行，尽可能缩短拆除导管的时间，当导管内混凝土不满时，应德徐地灌注，防止在导管内造成高压空气囊，使混凝土灌不下去或压漏导管。(5)当孑L内混凝土面进入钢筋骨架3m左右时，适当提升导管l～2m，使钢筋骨架在混凝土中有一定的埋深，以防止钢筋骨架上浮。(6)导管提升时，要保持位置居中，根据导管埋置深度确定导管提升高度，提升后导管埋深不得小于2．0m且不得大于6m。(7)在灌注将近结束时，导管内混凝土柱高度相对减少，导管内混凝土压力降低，而导管外井孑L的泥浆稠度增加，比重增大。若出现混凝土顶升困难，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀物，使灌注工作顺利进行。(8)为确保桩顶混凝土质量，混凝土灌注至桩项设计标高以上0．8m。(9)在灌注时，每根桩应制作至少1组的混凝土试件。(10)处于地面及桩顶以下的井口整体式刚性护筒，在灌注混凝土后立即拔出。 北京交通大学工程硕士专业学位论文7)桩的检测桩基混凝土达到一定强度后，开挖承台基坑，破除桩头，对桩基进行无破损检测或按设计要求进行检测，桩的检测标准见表3．1。表3．1钻灌注桩检查项目项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率l混凝土强度(g,Pa)在合格标准内按JTJ07卜98附录D检查群桩100用经纬仪检查纵、横2桩位(m)排桩50方向3桩径(m)符合设计要求查灌注前记录4桩长(mm)符合设计要求查灌注前记录直桩1％5倾斜度查灌注耵记录斜桩±2．5％摩擦桩3006沉渣厚度(m)查灌注前记录柱桩1007钢筋骨架底面高程(m)±50查灌注前记录3．3薄壁混凝土围堰的施工钻孔桩旖工完成后，下沉薄壁混凝土薄壁混凝土围堰，薄壁混凝土围堰下沉至承台底标高以下l，5m后，灌注水下封底混凝土，抽出薄壁混凝土围堰内渗水，破除桩头，桩基检测合格后施工承台及墩身。3．3．1薄壁混凝土围堰围堰 北京交通大学工程硕士专业学位论文薄壁混凝土围堰制造采用围堰筑岛平台上刃脚土模法进行施工，薄壁混凝土围堰高度为7m，壁厚为80cm，内径为15．7m，薄壁混凝土围堰下沉采用不排水挖、人工排水法下沉相结合的方法进行施工。3．3．2井壁混凝土浇注每节薄壁混凝土围堰混凝±浇筑时应沿井壁四周对称、分层、均匀浇筑，每层厚度不超过50cm，并且一次灌完，因为刃脚是受力最大的地方，施工时应特别注意。3．3．3薄壁混凝土围堰下沉(1)排水开挖下沉时，井孔内设集水坑，通过水泵和排水管排水。(2)人工开挖下沉除土时，可在井顶搭设小型吊具，利用吊斗将并内弃土吊出井外，并将弃土外运。(3)人工开挖时，先从中部向下挖90cm，形成锅底状，然后均匀、对称、逐步地向刃脚处分层取土，以便薄壁混凝土围堰均匀下沉，下沉初期，薄壁混凝土围堰入土浅，土层对薄壁混凝土围堰的平衡稳定作用差，容易产生偏斜，应减少下沉开挖的速度。(4)不排水开挖法下沉时，施工机具为长臂挖掘机直接开挖，当薄壁混凝土围堰下沉至设计标高2m时，应放慢下沉速度，加强测量控制，以使薄壁混凝土围堰平稳下沉；下沉接近标高1m左右时，采用人工排水开挖平整底面。3．3．4下沉观测薄壁混凝士围堰拆模后，首先在薄壁混凝土围堰顶端用红漆垂直标定出轴线位置，并在薄壁混凝土围堰井孔内侧弹出4～6条铅垂线，悬挂延 北京交通大学工程硕士专业学位论文伸至刃脚斜面顶部的垂线绳，以便进行下沉过程中简单的偏扭对位工作，井壁外侧可画出4～6条铅垂线，每隔lOcm标出标尺，进行下沉深度的观测，每下沉0．5m时，对薄壁混凝土围堰的纵、横向及扭转偏差用测量仪器检查一次，底面和顶面中心与设计中心物偏差要求：纵、横向小于薄壁混凝土围堰高度的1／50，最大倾斜度小于1／50薄壁混凝士围堰高度。3．3．5薄壁混凝土围堰纠偏薄壁混凝土围堰在下沉过程中发生偏扭的主要原因表现为：不均匀、对称、不按次序进行垫木的拆除，刃脚下掏过多，薄壁混凝土围堰突然下沉，刃脚下土层软硬不同，形成沉降不均，刃脚的一角或一侧被障碍物搁住，影响垂直下沉，薄壁混凝土围堰的偏差主要有倾斜、位移和扭转，一般应先纠正井底的偏差，再纠正井顶的偏差，先纠正位移和扭转，再纠正倾斜，常用的纠偏方法有三种：(I)并内偏挖：在刃脚较高的一侧多挖土，在薄壁混凝土围堰下沉的同时把倾斜纠正过来。(2)偏心压重：在薄壁混凝土围堰顶面较高的一侧压重，可利用钢轨进行悬吊压重，以纠正其倾斜。(3)井外挖土或填土：在薄壁混凝土围堰较高的一侧挖土，以减少其摩擦力，在低的一侧填土，以增加其摩擦力，使薄壁混凝土围堰恢复到设计位置。3，3．6基底清理及封底当薄壁混凝土围堰下沉至承台底标高下i．5～2．Om时，清理基底，用“导管法”进行水下混凝土封底(封底厚度按2，Om考虑)，封底混凝土达4 北京交通大学工程硕士专业学位论文到设计强度的75％后，将薄壁混凝土围堰内水抽出，凿除桩头，进行桩基无破损检测。3．3．7承台及墩身施工桩基检测合格后进行承台及墩身施工，施工方法同陆上墩台施工工艺。3．3．8薄壁混凝土围堰拆除及围堰填土的挖除承台及墩身施工结束后，凿除薄壁混凝土围堰，挖掘机挖除、汽车装运围堰填土，恢复河道。3．4承台、墩身的施工3．4．1承台施工桩基混凝土达到设计强度，验桩合格后进行承台施工，采用人工配合挖掘机开挖基坑、绑扎钢筋、立模浇筑混凝土。混凝土采用集中拌和，混凝土输送车输送，插入式振捣器捣固。1)围堰内抽水抽水后清理浮浆，抄平后将多余桩头凿除，铺lOcm砂砾垫层，准确放出承台轴线位置，采用小应变法逐根进行桩基检验。2)钢筋绑扎桩基钢筋伸入承台内锚固长度要符合设计要求，绑扎承台钢筋，每隔50cm于主筋底交错位置垫上一混凝土垫块，每隔80cm于主筋外侧交错位置绑上水泥砂浆垫块，以保证浇注混凝土时钢筋保护层厚度。3)立模承台侧模采用组合钢模，组合钢模的尺寸以能保证承台的设计规格尺寸为准。钢模加设横带及竖带。保证其牢固性。模板安装完毕 北京交通大学工程硕士专业学位论文后，在模板内均匀涂一层脱模剂。4)混凝土浇注混凝土从拌合站由混凝土运输车运到浇注施工现场，进行混凝土灌注作业。采用插入式振动棒振捣，振捣时，注意不要碰击模板与钢筋，最后将承台和墩、台身接触面凿毛。5)拆模及养护待混凝土浇注达到拆模强度后，拆模并草袋覆盖养护。经质量验收合格后，回填承台基坑。3，4，2墩台身、托盘及顶帽模板采用定型大块钢模，使用吊车一次组立到位，自动计量拌合站集中拌和，混凝土输送车运输，吊车或输送泵灌注混凝土，插入式振动棒捣固。1)测量定位。使用全站仪精确定出墩、台身中心和纵、横向轴线，水平仪测出承台顶标高。2)模板加工及安装。模板采用特定加工的大块整体钢模，模板之问夹双面止水胶条以防止漏浆，并用螺栓连接紧固。模板一次安装到位，顶部四周用缆风绳固定，防止其偏斜。安装结束后报主管工程师和监理工程师对模板的平面位置、垂直度和高程及预埋件进行检查。为便于操作，在桥墩模板周围搭设钢管脚手架，并且不得和模板相联接。3)钢筋绑扎及混凝土灌注。(1)将承台表面进行凿毛处理，灌注前洒水将混凝土表面润湿，使新旧混凝土较好连接，模上设置串筒，便于混凝土灌注。(2)按设计及规范要求精确制作及绑扎钢筋。钢筋应具有出厂合格证，钢筋表面洁净，使用前应将表面油腻、漆皮、鳞锈等清除干净。钢筋43'