河道擋墻鋼板樁圍堰施工方案

河道擋墻鋼板樁圍堰施工方案一、工程概況1.1項目背景本項目為XX河生態綜合治理工程K2+300~K2+850段河道擋墻施工，該段河道現狀岸坡坍塌嚴重，汛期行洪能力不足，需新建懸臂式鋼筋混凝土擋墻總長度550m，擋墻頂高程為28.50m，基礎底高程為21.20m，河道常水位為24.30m，設計洪水位為27.10m。施工區域平均水深2.8m，河床表層為2.1~3.2m厚的流塑狀淤泥質土，承載力特征值fak=55kPa，下層為4.5~6.0m厚的可塑狀粉質黏土，fak=180kPa，再下層為中風化花崗巖，地質條件復雜，無法采用明挖放坡施工，故選用拉森Ⅳ型鋼板樁作為圍堰支護結構，實現干地施工條件。1.2施工范圍及工期本次鋼板樁圍堰施工范圍為河道左岸550m岸線，圍堰軸線距擋墻基礎外邊緣2.2m，總長度568m，需實現擋墻基礎、墻身及附屬結構的全周期干作業。計劃開工日期為202X年X月X日，圍堰拆除完成日期為202X年X月X日，總工期68日歷天，其中鋼板樁插打及閉水試驗12天，基坑降水及開挖7天，擋墻結構施工40天，圍堰拆除及河道清理9天。1.3編制依據《水利水電工程鋼板樁圍堰施工規范》（SL746-2016）、《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）、《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-2012）、本項目地質勘察報告、河道擋墻施工圖紙、XX市水利局關于河道施工的防洪批復文件，結合現場實際踏勘數據編制本方案。二、圍堰設計方案2.1設計參數選取1.水位參數：設計擋水水位按5年一遇施工期洪水位26.80m取值，浪高按當地氣象資料取0.6m，圍堰頂高程確定為27.60m，超高高程0.2m。2.地質參數：淤泥質土重度γ=17.8kN/m3，黏聚力c=12kPa，內摩擦角φ=8°；粉質黏土γ=19.2kN/m3，c=28kPa，φ=16°。3.荷載參數：施工堆載限值為圍堰頂外側10m范圍內不超過10kPa，內側基坑周邊2m范圍內嚴禁堆載，2m以外堆載不超過15kPa。2.2鋼板樁選型及布置采用拉森Ⅳ型熱軋鋼板樁，單根長度12m，截面參數：寬度400mm，高度170mm，腹板厚度10.5mm，截面模量W=2270cm3/m，慣性矩I=38600cm?/m，屈服強度≥345MPa，滿足抗彎強度要求。鋼板樁沿圍堰軸線垂直插打，樁頂高程27.60m，樁底高程15.60m，插入粉質黏土層深度不小于3.5m，嵌固深度滿足抗隆起、抗傾覆、抗滑移驗算要求。鋼板樁采用咬口鎖扣連接，鎖扣內涂抹黃油混合滑石粉潤滑劑，減少插打阻力及滲漏風險。2.3內支撐體系設計圍堰沿高度方向設置2道內支撐，水平間距3m：1.第一道支撐：設置于高程26.20m處（圍堰頂以下1.4m），采用雙拼I40a工字鋼圍檁，φ609×12mm鋼管作為橫向支撐，兩端設置鋼楔塊預加軸力120kN，抵消鋼板樁初始變形。2.第二道支撐：設置于高程22.70m處（基礎底以上1.5m），采用雙拼I45a工字鋼圍檁，φ609×16mm鋼管作為橫向支撐，預加軸力180kN，控制基坑開挖后的樁身最大位移不超過30mm。2.4穩定性驗算1.抗傾覆驗算：主動土壓力系數Ka=0.31，被動土壓力系數Kp=2.04，傾覆力矩Mov=528kN·m/m，抗傾覆力矩Mr=1296kN·m/m，抗傾覆安全系數Kt=Mr/Mov=2.45≥1.2，滿足要求。2.抗滑移驗算：抗滑力Rk=286kN/m，滑動力Sk=112kN/m，抗滑安全系數Kh=Rk/Sk=2.55≥1.15，滿足要求。3.抗隆起驗算：地基承載力修正值fak'=285kPa，基坑底部隆起安全系數Kb=2.72≥1.6，滿足要求。4.滲流穩定性驗算：水力梯度i=0.32，臨界水力梯度ic=0.98，流土安全系數Kf=ic/i=3.06≥1.5，滿足要求。三、施工準備3.1技術準備1.完成施工圖紙會審，對地質勘察報告進行復核，重點核對河床高程、土層分布及物理力學參數，針對淤泥質土層較厚的K2+420~K2+510段制定專項插打工藝。2.完成施工測量控制點交接及復核，布設三級平面控制網和高程控制網，控制點布置于河道兩岸不易受施工干擾的位置，測量精度滿足《水利水電工程施工測量規范》（SL52-2015）要求。3.對施工班組進行三級技術交底和安全交底，明確鋼板樁插打精度、鎖扣密封性、支撐預加軸力等關鍵參數要求，交底記錄簽字留存。3.2材料準備1.鋼板樁：計劃采購1600根拉森Ⅳ型鋼板樁，進場前逐根檢查外觀質量，彎曲變形超過1%樁長、鎖扣開裂、樁身銹蝕深度超過1mm的鋼板樁嚴禁使用，選取10根同規格鋼板樁進行鎖扣通過試驗，確保鎖扣咬合順暢。2.支撐材料：I40a、I45a工字鋼各120t，φ609鋼管支撐960m，鋼楔塊、連接板等配件按支撐數量的1.1倍備貨，所有鋼材均需提供質量證明文件，進場后抽樣進行力學性能檢測，合格后方可使用。3.輔助材料：黃油200kg、滑石粉100kg用于鎖扣潤滑，止水棉絮500kg用于鎖扣滲漏封堵，編織袋2000條用于圍堰頂防汛擋水。3.3設備準備1.插打設備：選用山河智能SWSD360液壓振動打樁機，激振力360kN，適配12m長鋼板樁插打，配套35t汽車吊用于鋼板樁轉運及吊裝；備用1臺斗山DH220挖掘機配液壓振動錘，作為河道淺水區插打設備。2.降水設備：基坑內按25m間距布置φ300mm管井，共23口，單井深度18m，配置2.2kW潛水泵，總排水量不小于120m3/h；另備4臺7.5kW移動式抽水泵，用于圍堰表面積水及突發滲漏抽排。3.監測設備：布設18個樁頂水平位移監測點、18個沉降監測點、9個支撐軸力監測點、6個水位監測點，采用全站儀、水準儀、軸力計實時采集數據，監測頻率不低于2次/天。3.4現場準備1.施工前完成河道障礙物清理，采用挖掘機清理施工范圍內的水下塊石、廢棄木樁等，清理深度至河床以下1m，避免插打時損壞鋼板樁鎖扣。2.沿圍堰軸線鋪設施工便道，便道寬度4.5m，采用30cm厚山皮石填筑，表面鋪10cm厚碎石壓實，承載力滿足35t汽車吊及振動打樁機行走要求。3.安裝導向架：在圍堰軸線位置設置雙排工字鋼導向架，導向架間距比鋼板樁寬度大2cm，高度2m，每10m設置1個支撐點，確保導向架順直、穩固，控制鋼板樁插打垂直度偏差不超過1%。四、鋼板樁插打施工4.1施工流程測量放線→導向架安裝→鋼板樁吊運及鎖扣潤滑→首根樁定位插打→相鄰樁咬合插打→分段合攏→鎖扣滲漏檢查→圍檁及支撐安裝→閉水試驗。4.2鋼板樁插打工藝1.首根樁定位：首根樁設置于K2+300段轉角位置，采用全站儀雙向控制垂直度，插打前在樁身標記深度刻度，先采用靜壓力將樁壓入淤泥質土2m，確認垂直度偏差小于0.5%后啟動振動錘，邊振動邊下沉，每下沉1m停止振動檢查垂直度，偏差超過0.8%時及時調整，插打至設計高程后采用型鋼臨時固定。2.流水段插打：以50m為一個施工段，從首根樁位置向K2+850方向逐根插打，每根鋼板樁插打前清理鎖扣內雜物，均勻涂抹黃油滑石粉混合物，將鎖扣與已安裝樁的鎖扣對齊，緩慢下放至河床面后啟動振動錘，下沉過程中保持鎖扣咬合緊密，若出現插打阻力突然增大，立即停止作業，檢查是否遇到孤石或樁身傾斜，嚴禁強行插打導致鎖扣變形。3.轉角及合攏段處理：轉角位置采用定制異形鋼板樁，確保鎖扣咬合角度匹配；合攏段預留3根樁的位置，精確測量合攏口寬度，選擇對應寬度的鋼板樁，調整垂直度后一次性插打到位，若合攏口偏差超過5cm，采用千斤頂對兩側鋼板樁進行橫向微調，嚴禁采用切割鎖扣的方式強行合攏。4.3插打質量控制1.平面位置偏差：單根樁軸線偏差不超過±50mm，每10m連續樁軸線累計偏差不超過±100mm。2.垂直度偏差：樁身垂直度偏差不超過1%，超過允許偏差時需拔起重新插打，嚴禁采用彎曲調整的方式糾偏。3.樁頂高程偏差：不超過±100mm，低于設計高程的樁需接高處理，接高采用同規格鋼板樁焊接，焊縫高度不小于10mm，焊接后進行防腐處理。4.4圍檁及支撐安裝1.鋼板樁插打完成后，按設計高程在樁身焊接圍檁托板，托板采用10mm厚鋼板，間距1.5m，托板頂面高程偏差不超過±10mm。2.圍檁安裝采用分段吊裝，每段長度6m，圍檁與鋼板樁之間的縫隙采用C20細石混凝土填充，確保傳力均勻，圍檁接頭采用焊接連接，焊縫長度不小于10d（d為工字鋼腹板厚度）。3.支撐鋼管按實測間距下料，兩端焊接法蘭盤，與圍檁上的連接板采用螺栓連接，安裝完成后采用千斤頂施加預加軸力，預加力分2次施加，第一次施加60%設計值，第二次施加至100%設計值，持荷5min后打入鋼楔塊固定，記錄預加軸力初始值。五、圍堰閉水及降水施工5.1閉水試驗1.圍檁及支撐安裝完成后，對鋼板樁鎖扣進行全面檢查，采用高壓水槍沖洗鎖扣縫隙，清理雜物后填塞止水棉絮，對滲漏點標記后采用防水砂漿封堵。2.關閉圍堰兩端的臨時擋水埂，向圍堰內充水至設計擋水水位26.80m，保持水位72h，每2h記錄一次水位下降值，同時檢查鋼板樁及支撐體系變形情況。3.閉水試驗合格標準：24h水位下降值不超過50mm，樁身最大位移不超過10mm，支撐軸力變化幅度不超過10%；若滲漏量超過允許值，抽排圍堰內積水后對滲漏點采用聚氨酯注漿封堵，重新進行閉水試驗直至合格。5.2基坑降水1.閉水試驗合格后，啟動管井降水，降水速率控制在0.5m/d以內，避免降水過快導致鋼板樁外側土體沉降。2.降水過程中同步監測圍堰內外水位差，控制水位差不超過3m，當水位降至基礎底以下0.5m（高程20.70m）后，保持穩定降水，直至擋墻結構施工完成并回填至第二道支撐以上高程。3.降水期間定期檢查管井排水情況，若發現井管堵塞、水泵故障，2h內完成疏通或更換，確保降水連續穩定，嚴禁基坑內積水。六、基坑開挖及施工期維護6.1基坑開挖1.降水穩定3天后進行基坑開挖，采用分層開挖方式，第一層開挖至高程25.20m（第一道支撐以下1m），第二層開挖至高程22.20m（第二道支撐以下0.5m），第三層開挖至設計基礎底高程21.20m，每層開挖厚度不超過2m，嚴禁超挖。2.開挖過程中機械距鋼板樁內側距離不小于1m，采用人工配合清理樁邊土體，避免機械碰撞支撐及鋼板樁，開挖出的土體及時轉運至圍堰外側10m以外的堆放點，嚴禁在基坑周邊堆載。3.開挖至基礎底高程后，及時澆筑10cm厚C15混凝土墊層，封閉基底，避免土體擾動，墊層澆筑完成后7天內完成基礎鋼筋綁扎及混凝土澆筑。6.2施工期監測1.監測頻率：基坑開挖及擋墻施工期間，監測頻率為2次/天，遇降雨、水位上漲等特殊情況時加密至1次/2h，監測數據實時上傳至項目管理平臺。2.預警值：樁頂水平位移累計超過30mm或單日位移超過5mm，支撐軸力超過設計值的110%，圍堰外側水位下降超過0.5m（提示管涌滲漏）時，立即停止施工，撤離人員，分析原因并采取加固措施后方可復工。3.監測數據每日整理形成監測報告，報送監理、設計單位，當監測數據接近預警值時，及時組織專家會商。6.3圍堰日常維護1.安排專人24h值班，每日巡查鋼板樁鎖扣滲漏、支撐變形、圍堰頂沉降情況，及時清理圍堰頂的雜物及積水，在圍堰頂設置0.5m高的編織袋擋水埂，防止外部雨水流入基坑。2.汛期及降雨天氣提前啟動應急預案，備足沙袋、抽水泵等物資，若河道水位超過設計擋水水位，及時在鋼板樁外側堆筑土袋加高圍堰，確保水位不漫過樁頂。3.嚴禁在圍堰頂行駛重型車輛，嚴禁在支撐體系上懸掛重物，定期對支撐螺栓、鋼楔塊進行檢查，發現松動及時復緊。七、圍堰拆除施工7.1拆除條件1.擋墻結構混凝土強度達到100%設計強度，墻后回填土壓實度達到95%以上，回填高程超過第二道支撐以上1m。2.河道水位降至常水位24.30m以下，取得監理單位的拆除許可后方可進行拆除作業。7.2拆除流程基坑回填至第二道支撐高程→拆除第二道支撐→回填至第一道支撐高程→拆除第一道支撐→拔除鋼板樁→樁孔回填→河道清理。7.3拆除工藝1.支撐拆除采用分段進行，每段長度15m，拆除前先松開鋼楔塊，釋放支撐軸力，軸力釋放速率不超過20kN/h，避免突然卸力導致鋼板樁變形，拆除的支撐材料及時轉運至岸邊，嚴禁拋入河道。2.鋼板樁拔除采用振動打樁機，從合攏段位置開始逐根拔除，拔除前先啟動振動錘振動1min，使樁周土體液化，緩慢上拔，每拔出1m停頓30s，避免帶動周邊土體，若出現拔樁阻力過大，嚴禁強行拔樁，采用注入膨潤土泥漿潤滑樁周土體后再行拔除。3.樁孔回填采用中粗砂，隨拔樁隨回填，采用振動棒分層壓實，壓實度不低于90%，避免后續岸坡沉降，河道范圍內的樁孔回填至河床高程以上0.2m，避免形成凹槽影響行洪。7.4拆除質量控制1.鋼板樁拔除回收率不低于98%，拔除的鋼板樁及時清理鎖扣雜物，修復變形部位，分類堆放轉運。2.拆除完成后清理河道內的廢棄材料、土體等，恢復河床原貌，經水利部門驗收合格后方可撤離現場。八、質量保證措施1.原材料進場驗收：鋼板樁、支撐鋼材等原材料必須具備質量證明文件，進場后按批次抽樣檢測，不合格材料嚴禁使用。2.工序驗收制度：每道工序完成后，經施工單位自檢、監理單位復檢合格后方可進入下道工序，重點驗收鋼板樁插打垂直度、鎖扣咬合質量、支撐預加軸力、閉水試驗結果。3.精度控制措施：采用全站儀全程跟蹤鋼板樁插打過程，每根樁插打完成后立即復核平面位置及高程，偏差超過允許值的及時調整。4.滲漏處理措施：對鎖扣輕微滲漏采用棉絮填塞+外抹防水砂漿處理，嚴重滲漏采用聚氨酯注漿封堵，注漿壓力控制在0.2~0.3MPa，避免壓力過大損壞鋼板樁。九、安全及環境保護措施9.1安全管理措施1.施工區域設置警示標志，嚴禁無關人員進入，水上作業人員必須穿戴救生衣，配備2艘應急救生艇，24h值班。2.振動打樁機、汽車吊等設備作業時，設專人指揮，嚴禁在起重臂旋轉范圍內站人，遇6級以上大風時停止起重及插打作業。3.支撐安裝及拆除作業屬于高處作業，作業人員必須系安全帶，搭設牢固的操作平臺，操作平臺臨邊設置1.2m高