瓯飞工程围堰设计和施工技术介绍(5.13)PPT资料.ppt
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,经济:
材料可回收反复使用,在临时工程中,可重复使用可达20多次,与砼等支护方式相比,造价低,如考虑工期成本,则更经济。
钢板桩优势,环保:
对地下水、施工场地无污染,工程完成后拔除,是绿色建材;
不取土,少占土地,有效保护土地资源。
施工简便:
能适应不同的地质、土质的环境;
操作简便,打桩机械通用。
作业高效:
较适用于快速实施防洪、塌陷、流沙、地震等救灾抢险与预防。
钢板桩产品分类,热轧:
热轧形式将H型梁异形坯通过复杂的轧制过程制作。
热轧钢板桩包括U型、Z型、Omega型、直线型和组合型。
冷弯:
通过折弯机将钢板或钢卷弯成所需要的截面形状。
冷弯钢板桩包括U型、Z型、Omega型和组合型。
钢板桩产品分类,U型,Z型,直线型,型,钢板桩产品分类,组合型,钢板桩产品优缺点,热轧钢板桩:
1)单价相对较高;
2)截面合理,可加厚翼缘和锁口,具有良好的力学性能;
3)可生产的钢种强度级别、厚度范围广;
4)加工过程中产生的应力小。
钢板桩产品优缺点,冷弯钢板桩:
1)价格比热轧便宜,定尺控制灵活;
2)因加工方式限制,桩体各部位厚度相同;
3)受冷弯加工设备能力制约,生产钢种强度级别、厚度品种,相对热轧要少一些;
4)冷弯加工过程中产生的应力较大。
钢板桩性能,钢板桩设计时,根据建筑物功能不同,需关注:
抗弯性能;
抗压性能;
抗剪性能;
止水性能;
耐久性。
瓯飞一期围垦工程水闸围堰属于双排钢板桩围堰,设计时主要考虑抗弯、止水和耐久性。
钢板桩性能,抗弯性能主要体现在钢板桩截面模量,Wx(cm3/m),钢板桩简介-截面模量Max.Wx(cm3/m)approximately:
U-type:
3200,Z-type:
HZM/AZ:
Pipe/AZ:
50004650045000,Applications:
临时工程、浅开挖及挡土墙结构:
Wx50002014/5/7HankChan,SectionmodulusWxpertypeofsheetpilesolution,45000,46500,30,00025,00020,00015,00010,0005,0000,35,000,50,00045,00040,000,3200U-type,5015Z-type,48004000HZM/AZPipe/AZ12,钢板桩性能,钢板桩性能,钢板桩锁口止水:
1)位于土中临时性的基坑围护:
拉森锁口不需处理即可满足正常施工要求。
2)水位高的封闭结构(10m):
应涂沥青基的止水材料(已有经验方法)。
3)对渗水要求严格的结构:
应涂遇水膨胀型止水材料。
钢板桩的止水性能,钢板桩性能,钢板桩性能,钢板桩锁口漏水补救措施:
1)锁口内塞橡胶条、棉絮等;
2)在结构外侧水面撒锯末、灰渣等,顺水流进入锁口孔隙;
3)从上向下倒入细砂。
4)环境友好型高性能密封材料。
(属于硅烷改性聚合物(MS-聚合物).),高潮位低潮位,钢板桩的耐久性钢板桩在水中的腐蚀钢板桩在海水中的腐蚀情况单侧的平均腐蚀速率腐蚀速率低(大气中)腐蚀速率高(浪溅带)腐蚀速率低(潮差带)腐蚀速率高(低水位区)腐蚀速率低(海水埋藏区)腐蚀速率低(海床中)腐蚀速率,钢板桩性能,钢板桩的耐久性(钢板桩在水中的腐蚀),推荐的板桩受到淡水或者海水的侵蚀作用而腐蚀掉的厚度值单位:
mm,钢板桩性能,钢板桩在土中的均匀腐蚀情况:
腐蚀速率一般为0.10-0.20mm/年影响腐蚀的因素:
不同性质的土层分布:
回填土材质;
可溶性盐(Cl,SO4)的含量;
含水率,以及地下水位;
原状土的电导率;
土壤的酸碱性;
土中细菌的活性(硫酸盐可以减少细菌);
泥炭层的存在对腐蚀影响很大.,钢板桩的耐久性钢板桩在土中的腐蚀在大气中回填土中(地下水位以上)原状土中(地下水位以下),土侧的腐蚀速率(mm/年),钢板桩性能,钢板桩的耐久性(钢板桩在土中的腐蚀),板桩受到土的或者土和地下水的侵蚀作用而腐蚀掉的厚度值单位:
mm,钢板桩性能,根据瓯飞一期围垦工程钢板桩围堰的结构功能,优先考虑钢板桩的桩长、截面模量、桩厚等参数,选择U型冷弯钢板桩。
瓯飞工程钢板桩选择,三、瓯飞水闸围堰设计情况,北2#闸,北1#闸,东2#闸,东1#闸,南1#闸,南2#闸,北堤:
长4.30km,东堤:
长28.85km,南堤:
长3.51km,1#隔堤:
长2379m,2#隔堤:
长3039m,3#隔堤:
长4056m,工程总平图,工程概况,瓯飞一期工程围垦面积13.28万亩,工程由海堤、水闸等建筑物组成,海堤分南、北、东堤。
南、北1#闸为10孔8m;
南、北2#闸为6孔8m+16m通航孔;
东1#闸为3孔8m,东2#闸为5孔8m,总净宽352m。
水闸规模表,水闸主要内容,水闸布置,南1#闸,南2#闸,东2#闸,东1#闸,北2#闸,北1#闸,水闸工程基坑特性表,北1#、北2#闸相距较近,在一个基坑内施工。
工程概况,水闸围堰按汛期20年一遇标准设计,采用钢板桩与土石围堰结合。
水闸围堰施工,围堰布置在软基上,基础差;
工程概况,围堰特点,围堰施工工期控制在1年左右,方能满足本工程第五年龙口合龙的阶段目标;
围堰需经历34个台汛期;
围堰圈围形成的基坑,如同孤岛,远离陆地,施工条件恶劣。
安全,进度,经济,施工区风速小于6级的天数,采用灵昆测风站每年实测的风力在4级以下的时间作为参考,自然条件天气,长拔山,飞,洞头岛,大门岛,西鹿,灵昆岛,黄岙二期围涂,北围堤,东围堤,灵霓北堤,霓屿岛,江,云,小门岛,瑞安,王宅,龙湾区,三都,南村,罗山,度山,莘睦镇,一期围涂工程,凤凰山,围涂,工程,二期,长大山,瓯,江,南,口,瓯飞一期工程,上关山,龙湾,洞头,海滨围垦,温州市滨海园区,温州民科基地,瑞安市滨海园区,温州市金海园区,丁山三期西片围垦,工程潮位设计参数采用附近的龙湾、洞头、瑞安、上关山四个潮位站的资料分析。
自然条件水文,设计潮位成果表,由于南北相距近30km,设计潮位从工程北部到南部分别采用。
自然条件水文,土层结构图,自然条件工程地质,土层结构图,自然条件工程地质,根据开工后的第5年11月(即2017年11月)进行堵口合龙进行倒排,分析水闸施工工期,从而确定围堰允许施工工期。
瓯飞围堰工期限制条件,北1#、北2#闸和东1#闸(北片工程)计划在2013年6月底开工,南1#、南2#闸和东2#闸(南片工程)计划在2013年11月底开工,堵口合龙计划安排在第5年11月(2017年11月)进行。
围堰工期限制条件,各水闸施工围堰允许施工工期分析表,围堰工期限制条件,建筑物级别,设计潮水标准按4级建筑物考虑,结构设计采用3级建筑物标准。
导流布置及围堰建筑物,围堰设计防潮标准,采用20年一遇高潮位4.79m。
设计标准,导流布置及围堰建筑物,设计原则,采取“挡潮不挡浪,允许越浪但须保证结构安全”的原则,降低围堰高度。
采取基于性能的设计理念,充分发挥钢板桩围堰的柔性,“两个水准,两个阶段”的设计原则。
导流布置及围堰建筑物,设计原则,“两个水准,两个阶段”在正常使用工况,即遭遇常遇高潮位和波浪时,要求围堰顶部基本不发生水平位移;
在极端不利工况,即遭遇设计高潮位和同频率波浪时,允许围堰顶部有少量位移,但须确保围堰整体安全。
导流布置及围堰建筑物,围堰堰顶按设计潮位加安全超高确定,允许越浪,但需加强围堰顶部和背水坡保护。
围堰设计,东1#闸涂面高程较低(-3.50m左右),地基土层物理力学指标较差,受风浪影响较大,故采用东1#闸为典型闸,对围堰设计方案进行比选。
围堰方案比选,围堰方案比选,排水插板基础处理闭气土方防渗土石围堰,方案一,排水插板基础处理钢板桩防渗土石围堰,方案二,预制管桩基础处理闭气土方防渗土石围堰,方案三,预制管桩基础处理钢板桩防渗土石围堰,方案四,双排拉森钢板桩围堰,方案五,围堰比选,围堰比选,推荐方案:
双排拉森钢板桩围堰比较方案:
常规土石围堰,围堰方案比选,钢板桩围堰布置(推荐方案),1、钢板桩围堰每隔30m设置一个隔仓;
2、围堰整体布置上需要设置刚性节点;
3、围堰和水闸施工的安全岛。
4、下基坑道路布置在左右岸土石围堰上。
北围堤,一期围涂工程,飞,洞头岛,灵霓北堤,霓屿岛,江,云,瑞安,王宅,龙湾区,三都,南村,罗山,度山,莘睦镇,凤凰山,围涂,工程,二期,长大山,长拔山,布置5个施工平台,平面尺寸80m150m(BL)。
施工平台布置,施工平台,平面图,施工平台,断面图(抛石+残破积土),施工平台,钢板桩围堰与海堤结合段典型断面图,围堰下基坑道路典型断面图,土石围堰布置(比较方案),1、外海侧围堰段增加防冲保护措施;
2、下基坑道路布置在左右岸土石围堰上。
除东1#闸外,其余各闸如采用土石围堰方案,其工期均不能满足要求。
推荐瓯飞水闸采用双排钢板桩结合土石方压护的结构形式。
钢板桩围堰和土石围堰综合比较,北1#闸、北2#闸钢板桩围堰平面布置图,北1#闸、北2#闸钢板桩围堰标准断面图,海堤段围堰标准断面图,四、瓯飞水闸围堰施工情况,施工特点
(1)工程属外海无掩护水域施工。
施工水域水流条件相对复杂。
(2)钢板桩所处地层主要为淤泥,地基含水量高,承载力差。
(3)施工区域涂面高程在-3.0m左右,船机水上作业的时间较短。
(4)同时段、同区域内施工船机较多,水上施工的安全非常重要。
(5)围堰施工需要经历台汛期,确保堰体度汛安全是围堰施工成败之关键。
瓯飞围堰施工特点和施工条件,施工条件
(1)材料供应:
本工程所需的各类材料均需水运至施工现场。
(2)交通:
人员通过交通船往返施工现场和岸上基地。
(3)水电供应:
现场设发电机组供电;
生活、生产用水采用船运,现场设储水桶或蓄水池存放。
(4)自然条件:
该施工区域属于外海无掩护区域,受风浪影响较大;
上部土层含水量大,施工期间沉降量不易控制;
可露滩作业的时间和可满足施工船舶水上作业的时间较短。
瓯飞围堰施工特点和施工条件,钢板桩施工时要求风力6级,平均每月施工14天。
围堰施工条件,总体施工流程,围堰施工流程,先使用抓斗式挖泥船按照分段分层开挖的方法进行挖泥施工,断面开挖至设计要求后,马上换填砂。
换填砂分粗填和细填两步,粗填采用自航式吸砂船,细填采用开体驳。
1、基础开挖和置换砂垫层,围堰施工流程,2、沉设PHC桩,根据本工程的桩型特点和船机设备情况,沉桩作业整体上采用先左岸区域后右岸区域,由围区侧往瓯江侧逐排施打的沉桩顺序。
围堰施工流程,3、插打钢板桩,北1#闸、北2#闸围堰钢板桩共计5130根,均采用冷弯钢板桩。
内、外排钢板桩规格为U型700290,单根长27m;
横隔钢板桩规格为U型650244,单根长18m;
角桩规格为335244,单根长18m。
内外排冷弯钢板桩,横隔冷弯钢板桩,冷弯钢板桩角桩,围堰施工流程,3、插打钢板桩,为了确保在2014年汛期之前完成钢板桩的合拢,根据工程特点,采用两个施工班组、两种施工方案、两条施工战线同时进行钢板桩的插设。
方案一:
搭设钢平台陆上插打施工方案,方案二:
船载履带吊水上插打施工方案,围堰施工流程,方案一:
搭设钢平台陆上插打施工方案,1,搭设钢结构作业平台,安装导向装置,插打钢板桩,钢拉杆和围檩施工,拆、搭钢平台,下一区段钢板桩插设,施工流程,围堰施工流程,方案一:
搭设钢平台陆上插打施工方案,平台拆、搭歩距:
单位隔仓,围堰施工流程,在钢板桩的吊运过程中,为了防止钢板桩发生过大的摆动,在吊运时采取以下几项措施:
1)吊臂在起重能力范围内尽可能放长。
防止钢板桩沿吊臂轴线方向前后摆动,冲撞驾驶舱和吊臂。
2)起吊时宜缓慢、水平起吊,提高稳定性。
3)在靠副钩端带一根缆风绳,人工调整钢板桩的水平位置。
钢板桩材料和施工平台,方案二:
船载履带吊水上插打施工方案,2,制作整体导向架,打设定位桩,安装导向架,插打钢板桩,施工流程:
下一区段钢板桩插设,钢围檩和拉杆施工,移动导向架,围堰施工流程,方案二:
船载履带吊水上插打施工方案,2,
(1)船机布置采用1300t自航驳船,配置1台79t履带吊、DZ40振动锤进行插打施工。
配置1艘500t自航驳船堆放钢板桩等材料。
围堰施工流程,围堰施工现场,4、钢围檩和钢拉杆安装,在钢板桩打设完成1/3隔仓(与施工平台搭拆歩距一致)后,即进行钢拉杆和钢围囹的装配施工。
施工前拆除平台走道钢板,利用反吊脚手架做操作平台。
施工步骤为:
(1)施工前放样并做出标记;
(2)用气割设备在标记位置割出拉杆安装孔;
(3)吊机配合人工安装拉杆和钢围囹。
围堰施工流程,5、土石方工程,1)围堰内土方回填,围堰内土方回填分水上施工和陆上施工两次完成。
即先采用抓斗式挖泥船填筑至+2.7m,再采用自卸汽车从土堰往前立堵推进,填筑至设计标高+4.5m。
2)围堰外抛石回填,采用抛石船分别在围区内、外侧同时进行抛填作业。
3)石方理砌,退潮露滩后使用挖掘机辅以人工整平、理坡。
围堰施工流程,围堰施工现场,北1#闸、北2#闸钢板桩共计5130根,抛石24万m,填土方11万m,砼灌砌石3万m。
钢板桩插打采用搭设钢平台陆上插打和船载履带吊水上插打两种施工工艺。
施工强度最大可达到800根/月,预计在2014年6月中旬完成钢板桩的合拢,在2014年台汛期前(2014年7月底前),完成围堰土石方施工。
围堰总施工工期19.5个月。
围堰施工工期,1、钢板桩插打2014年6月中旬完成;
2、围堰土石方于2014年7月底前完成;
3、土石段的施工于2014年9月底之前完成;
4、护脚块石、理坡、理砌于2014年年底前完成;
5、灌砌块石施工,围堰外侧需赶潮作业,计划在2015年台汛前完成(2015年6月底)。
主要控制节点如下:
围堰施工工期,五、钢板桩围堰施工注意事项,钢板桩围堰应用注意事项,1)钢板桩以隔仓为单元进行施工;
2)钢板桩围堰合龙时,应安排在小潮汛的平潮期;
3)钢板桩施工时应注意避免跟沉、跟斜现象;
4)注意避免钢板桩锁口和拉杆缝隙发生渗漏,必要时应加填充料(如沥青等)填充;
5)钢板桩施工一般以导向架兼作脚手架,建议导向架设置一定宽度形成施工平台,施工平台周围设置护栏,保证施工人员安全;
钢板桩围堰应用注意事项,6)围堰圆弧段钢板桩施工导向架导桩间距应加密;
7)钢板桩打设不应安排在风力大于6级的大风天进行;
8)地基为淤泥质软土地基,且软土厚度厚,在施工时,注意桩内填土及内外镇压层平衡加载,避免由于仓内压力过大造成钢板桩变形。
9)由于本工程水闸施工围堰地基条件差、施工条件复杂、使用时间长,因此应注重和加强对围堰的日常监测和管理,以确保围堰安全。
六、后续工作,1、根据北1#、北2#闸围堰监测数据,确定钢板桩围堰仓内填土加载方案和分层加载时间间隔要求。
2、南片水闸围堰考虑:
采用增加拉杆、提高钢板桩刚度、增加双排钢板桩间钢支撑等方案,以及板桩间回填材料研究等。
3、准备申报一个由设计院牵头、业主和浙江大学一起合作的关于软土地基钢板桩围堰设计施工关键技术的课题。
后续工作,我院创新团队介绍,省水电设计院施工导流关键技术创新团队,顾问专家:
胡能永袁文喜黄荣卫,施工导流关键技术创新团队简介,团队品牌建设目标:
省内施工导流工程技术顶尖团队,在软土地基围堰、导流隧洞封堵、导流风险分析等领域处于领先水平。
团队主要研究课题:
1、施工导流方案多目标决策模型及导流风险研究;
2、超深厚软基孤岛式双排钢板桩围堰设计施工关键技术研究。
施工导流关键技术创新团队简介,软基围堰建设目标:
1、通过软土地基钢板桩围堰设计施工关键技术研究,推动省内钢板桩在围堰、基坑支护等领域的应用,以此增强我院在钢板桩应用领域的品牌效应和影响力,并尝试和探索院厂合作推动技术创新的可行性;
2、依托瓯飞一期围垦工程钢板桩围堰的监测数据分析(数据分析计划后期与高校或科研院所共同研究),争取厅级及以上的科研项目或课题。
沿海地区软基水闸工程技术创新团队,团队骨干成员16人(2名顾问,4名核心成员,10名专业技术成员)其中:
教授级高工2名高级工程师4名工程师8名硕士学位7名,沿海地区软基水闸工程技术创新团队简介,建设目标:
打造沿海地区软基水闸工程技术研究梯队,在本行业领域塑造良好的品牌知名度与影响力,提升团队的竞争力。
主要任务:
以培养优秀项目经理(主设人)为核心,创建一个在软基水闸领域的专家型团队。
开展形式:
参加学术交流,结合在瓯飞工程等设计项目,定期开展设计回访、专业技术讲座、设计产品质量剖析和技术总结,发表专业论文。
沿海地区软基水闸工程技术创新团队简介,主要研究课题:
1、软基水闸与海堤衔接差异沉降影响及对策研究2、深厚淤泥基础预处理对桩基水平承载力影响的研究3、沿海水闸高性能砼耐久性研究4、开敞海域水闸防冲结构特性及安全研究最终目的:
以“工程带科研”,解决工程中技术难题,将科技创新与技术应用相结合,促进工程优质建设,创优夺杯。
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- 工程 围堰 设计 施工 技术 介绍 5.13