受强涌潮影响水中承台围堰施工方案创新(修改).docx

受强涌潮影响水中承台围堰施工方案创新浙江省交通工程建设集团杭新景高速马路延长线（之江大桥）QC小组1, 工程概况杭新景高速马路延长线(之江大桥)第2标工程起讫桩号K2+777K4+700，主桥东侧非通航孔桥跨越钱塘江，水中主桥施工是本项目的重点，水中承台施工又是重中之重，共22个水中承台，其中6#, 7#为整体式承台，8#17#墩均由两个分别式承台所组成，共20个水中承台，实测河床标高约-1.82m+0.92m。6#, 7#墩由于水深较深需采纳双壁钢围堰，16#, 17#墩位于堤坝侧存在抛石，且水深较浅，故采纳砂袋围堰。而8#15#由于承台数量多，且钱塘江强涌潮作用举世瞩目，承台施工受潮水影响特别大，特殊是要求在汛期来临前完成全部水中承台施工，因此出台一个胜利的施工方案是关键。承台处河床参数如下表所示：表1 河床参数表墩号顶面标高(m)底面标高(m)设计河床面标高(m)实测河床面标高(m)所入土层6#3.000-0.5000.85-1.84粉土7#3.000±0.0001.10-1.75粉土8#3.000±0.0001.500.14粉土9#3.000±0.0001.800.31粉土, 粉砂10#3.000±0.0002.200.02粉土11#3.000±0.0002.200.31粉土, 粉砂12#3.000±0.0002.300.92粉土13#3.000±0.0002.350.50粉土, 粉砂14#3.000±0.0002.400.85粉土15#3.000±0.0002.250.82粉土16#3.000±0.0002.392.31粉土17#3.000±0.0003.203.02粉土制表人：* 日期：2010年11月15日依据杭新景高速马路延长线工程(之江大桥)水域条件分析及模型试验探讨，钱塘江河口段闻家堰闸口河段年最高水位的产生缘由有：一是上游洪水造成的，多发生于4月7月；二是台风增水，多发生于7月下旬10月。统计闻家堰和闸口水文站有正式全年水位记录以来的实测资料，由洪水造成的占65%以上，由台风造成的占35%以下。因此，限制该河段最高水位因素主要是洪水，大洪水主要出现在57月，8月次年2月或3月为枯水期。表2 设计高, 低水位表 单位：m 频率闸口闻家堰之江大桥桥址高水位低水位高水位低水位高水位低水位0.33%9.01/9.59/9.32/1%8.441.159.021.178.751.162%8.141.348.741.358.471.355%7.591.598.171.67.91.610%7.281.827.801.837.571.83制表人：* 日期：2010年11月16日2, 小组概况小组名称杭新景高速马路延长线（之江大桥）QC小组成立时间2010年11月课题类型创新型活动时间2010.11.152011.4.30注册日期2010年11月15日注册编号ZJJTQC2011-2-4活动频率平均每二周一次课题活动次数30次序号姓名性别职务职称小组职务小组分工TQC教化1*男项目经理高级工程师顾问技术顾问人均60学时2*男公司总工教授级高工顾问技术顾问3*男公司质管部经理高级工程师顾问质量顾问4*男常务副经理教授级高工组长全面负责5*男项目副经理工程师副组长方案审核6*女项目总工高级工程师副组长技术负责7*男工程科副科长助理工程师副组长方案编制8*男项目副经理高级技师组员方案实施9*男项目副总工工程师组员质量限制10*男工程科长工程师组员现场技术11*男机料科长工程师组员加工限制12*男施工员技师组员实施操作13*男质检科长工程师组员质量监督制表人：* 日期：2010年11月17日3, 小组活动支配 时 间步 骤2010年2011年11月12月1月2月3月4月选题理由目标设定提出确定方案制定对策对策实施效果检查总结及准备制表人：* 日期：2010年11月18日 支配 实施 4, 选择课题业主要求该项目是浙江省重点工程，是目前规划中钱塘江最终一座大桥，且该项目业主提出确保“钱江杯”，争创“鲁班奖”的口号，要求施工质量达到优良。 工期要求依据指挥部整体施工部署及水中承台节点目标，要求水中承台必需在2011年4月30日前全部完成，如未完成将影响整体工期。环境要求钱塘江施工受涌潮影响极大，且每年5月份为汛期季节，上游泄洪将给水中承台施工造成重大影响，如不能在汛期前完成水中承台施工，将造成工期滞后, 施工成本增加及承台施工平安风险增大。施工成本增加。课题确定受强涌潮影响水中承台围堰施工方案创新。5, 设定目标5.1, 设定课题目标5.1.1, 依据承台底标高及河床标高状况，水中承台必需采纳无底套箱围堰作为承台施工挡水, 挡土用，要求围堰下放, 拼装简洁，施工工期短，围堰允许少量渗水，但必需不能影响承台施工作业。5.1.2, 依据整体施工支配，水中承台施工工期为2010年12月1日2011年4月30日，为确保在2011年4月30日前完成最终一个承台施工，因此，单个水中承台围堰施工时间不超过15天，并确保在2011年4月15日前完成全部水中围堰施工。5.2, 目标可行性分析有利条件本工程是集团, 公司重点工程之一，公司领导对此工程特别关注，在人力, 物力, 财力上赐予本小组很大支持，集团公司技术专家对本项目进行对口指导。担当水中承台施工的班组具有多座桥梁水中承台围堰施工经验，并参与其他钱塘江桥梁施工，对施工环境熟识，施工阅历丰富。QC小组成员，具有较强的事业心和责任感，参与过多项QC小组技术攻关，取得较好的成果。 6, 提出方案并确定最佳方案6.1, 提出方案依据现场的施工状况，对于本项目水中承台围堰的施工方案，小组成员采纳“头脑风暴法”提出了各种方案，由于承台底在河床内，故需采纳有底围堰，以往在钱塘江上施工的桥梁有底围堰基本采纳双壁钢围堰, 混凝土沉井或砂袋围堰，而上述方案均无法满意工期要求，因此，需提出新的水中承台围堰施工方案，确保目标实现。6.1.1, 方案一：单壁钢围堰单壁钢围堰由钢板, 次肋, 主肋体系组成整体结构，也需依据平面尺寸进行分节，一般高度方向不分层，再支配模板厂家进行加工并运至现场。在钢护筒上焊接牛腿组成拼装平台，再在平台上进行分块拼装形成整体，后安装吊点利用千斤顶进行整体下放，在钢围堰底着河床后，起先在围堰内利用泥浆泵进行吸泥下沉至设计标高，并安装围堰内支撑体系，最终进行封底混凝土浇筑。6.1.2, 方案二：拉森钢板桩围堰拉森钢板桩围堰施工工艺利用打入地基中的拉森桩作竖向支撑，H型钢作围堰内四边围檩腰梁, 四角斜支撑及钢管作水平内支撑。由拉森桩及土体的内摩擦力, 型钢及钢管的水平支撑承受水平荷载，由拉森桩桩体本身的反抗弯矩承受外部荷载对拉森桩产生的局部弯矩，由围堰的整体稳定性及基底抗隆起确定拉森桩的入土深度，并保证拉森桩的自身稳定，拉森桩的锁口自锁解决围堰的密封性：钢板桩打设前锁口涂满油脂及锁口对接完好，确保施工过程中的稳定及平安。6.1.3, 方案三：新型锁口钢板桩围堰通过新型锁口钢板桩设计将整体围堰的拼装及安装化整为零，使得拼装及安装简便，定位限制精确，稳定性好。新型锁口钢板桩围堰侧板在结构及尺寸上与传统套箱围堰一样，分块侧板在现场通过特制锁口相连。锁口部位具有连接, 定位, 止水等多重功能，且锁口间隙加大使得钢板桩插打简洁，最终合拢段可按图纸定制加工，锁口封堵材料采纳优质粘土，具有封堵效果好，起拔简洁。首先需依据平面尺寸对钢板桩进行分块设计，再支配模板厂家进行加工并运至现场。在钢护筒上焊接牛腿安装围檩，起先下放钢板桩，再利用振动锤振动钢板桩直至设计标高，依次下放, 插打至合拢，并安装内支撑体系，后利用泥浆泵进行吸砂至设计标高，最终进行封底混凝土浇筑。6.2, 方案分析, 评估及选定表表3 方案分析, 评估及选定表方案技术特点施工工期施工平安施工成本结论单壁钢套箱可实施，但围堰入土后易变形，导致围堰无法下放到位单个套箱施工工期约25日结构体系较弱，施工平安风险较高套箱仅部分可周转运用，钢材用量大，施工成本较高能实现目标，但实施难度大，施工工期长，成本高。不选拉森钢板桩可实施，但在涌潮作用下，防水难度大单个套箱施工工期约15日在涌潮作用下，易出现涌砂等现象，施工平安风险较高钢板桩可租赁，施工成本较低能实现目标，但围堰防水难度大，施工平安风险较高。不选新型锁口钢板桩可实施，但该方案在钱塘江首次运用，可借鉴的阅历较少单个围堰施工工期约15日，且可流水作业，部分工序不占用工期结构系统强，且围堰支撑系统可另外设置，围堰及承台施工较平安可周转运用，施工成本低能实现目标，工工期短，套箱可周转施工，施工成本低。选择制表人：* 2010年12月15日通过分析对比和评估，QC小组成员最终选择方案三，即采纳新型锁口钢板桩作为水中承台围堰施工方案。7, 制定对策依据最终确定的方案，小组针对要达到的目标，对方案5中影响工期, 技术可行性及平安的因素进行分析，通过分析共有3个问题须要解决，分别制定了相应对策，并做了详细分员分工和时间支配，如下表所示：表4 方案对策表序号要因对策目标措施地点完成时间负责人1钢板桩能否顺当下放优化锁口装置钢板桩能顺当下放1, 严格依据设计图纸进行加工；2, 进行过程验收，限制加工精度；3, 对锁口装置进行优化，使得子, 母锁口连接更加便捷。办公室及现场施工过程中潘江波周 锋姚德贵2钢板桩插打依次确定优化钢板桩插打依次顺当合拢1, 对钢板桩插打依次进行优化，并对优化后方案进行分析评价；2, 选择分析评价后合理可行的方案。办公室及现场施工过程中*张惠良3钢板桩锁口封堵优化锁口封堵方案抽水后锁口不漏水或少量渗水1, 优化原锁口封堵方案；2, 制作简便振动插捣器进行锁口封堵。办公室及现场施工过程中周联英郑海忠许国泰制表人：* 2010年12月16日8, 对策实施实施一：优化锁口装置1, 一种新型锁口钢板桩围堰，对两侧板连接的锁口进行改进。对原锁口进行改进，把原子锁的钢管截面(76×8mm)变小，增加钢管的壁厚，以增加刚度，削减加工误差，现子锁钢管采纳68×10mm钢管；原母锁的锁扣尺寸加大，比子锁连接板板厚大20mm，现母锁中锁扣间距为40mm，同时，把锁口处的14a#槽钢更改为16a#槽钢，让子锁中的14a#槽钢嵌于16a#槽钢中，形成双子母锁扣，使得钢板桩下放简洁。2, 钢板桩必需严格按设计图纸进行加工，面板与型钢要焊接牢靠，子锁, 母锁与连接板及加劲板间要求双面焊。应限制加工精度：钢板桩插打过程中出现下放困难，主要是加工过程焊接量较大，导致变形过大，且“双子锁”和“双母锁”的变形方向及变形量不一样，导致下放困难。因此，在加工的过程中尽可能的削减焊接量，同时，焊接后如有变形需进行矫正。“双母锁”内焊渣要清除干净：如“双母锁”内焊渣未清除干净，则下放时“子母锁”之间活动空间减小，易导致下放困难，且也极易出现卡桩。“双子锁”下端要削尖，削尖后“子母锁”下放时易导向，且不易卡桩。实行以上措施后，对后续施工的 “新型锁口钢板桩”均能顺当下放。结论：综上所述，该对策的目标得以实现。图1 新型锁口钢板桩围堰连接示意图图2 新型锁口钢板桩“子锁”, “母锁”照片实施二：优化锁口钢板桩插打依次1, 优化插打方案：首先下放迎潮面转角处钢板桩，再下放迎潮面的钢板桩，待另一转角侧钢板桩下放后(即第14片均下放后)，再用振动锤把迎潮面的2片钢板桩打入设计标高(第2, 3片)，插打时要把2转角处的钢板桩固定；待迎潮面中间的钢板桩打入设计标高后，再下放侧面的钢板桩(即第59片)，固定第9片后，再用振动锤把第48片钢板桩打入设计标高，依次类推，完成钢板桩插打，最终应依据现场的实际状况，测量下放后的偏差状况对插打依次进行适当的调整；2, 插打过程限制：在第1片转角钢板桩的下放时，要限制2个方向的垂直度，在入土后采纳电焊与围檩固定；其他钢板桩下放时由于加工可能存在的误差，须要左右摇摆，因此，建议在下放时不运用外导向架，但在入土前，需在上, 下2道围檩处均焊接十字槽钢作为外导向及限制左右方向的垂直度；3, 合拢片限制：本工程钢板桩合拢位置选择在侧面的位置，合拢前需细致测量2侧钢板桩的平面尺寸，如在左右两侧锁口允许的误差内，则干脆下放；如超出允许误差不大，则用振动锤夹住前一片钢板桩向相反的方向进行振动，待尺寸在允许误差内，再下放合拢段钢板桩；如超出过大，则将两侧的钢板桩拔起重新下放或对合拢段钢板桩的尺寸进行调整，调整后再下放。钢板桩插打依次调整如下：图3 钢板桩插打依次优化图4 钢板桩下放, 插打照片图5 钢板桩合拢照片实行以上措施后，对后续施工的围堰“新型锁口钢板桩”均能较顺当合拢。实施三：优化锁口封堵方案1, 原锁口间封堵材料为絮状砂浆，与水下混凝土浇筑施工方法一样，要求采纳小导管下放至锁口底，再在导管口灌注砂浆，该方法易出现如砂浆灌注失败，则补救措施困难，渗水无法进行堵漏。现更换为优质粘土，封堵工艺简洁，取材便利，出现渗漏补救简洁，只需采纳简易振捣棒振捣密实即可。2, 锁口与标准板间采纳螺栓连接，内粘贴5mm海绵橡胶条。3, 所用的土必需为优质粘土，且在运用前需用手拌和匀称，每次粘土填筑高度不得大于30cm，填筑后需用捣棒夯实。在粘土填筑前需用高压水把每个锁口内的粉土及杂物冲洗干净，锁口封堵时，施工员或技术员需全程旁站，并检查每道工序。实行以上措施后，对后续施工的围堰锁口封堵问题得以有效解决，局部出现小渗漏，再进行简洁补振捣即可。图6 钢板桩锁口振捣封堵照片图7 钢板桩抽水后承台施工照片图8 钢板桩围堰墩身浇筑后照片9, 效果检查9.1, 东侧非通航孔桥水中承台采纳新型锁口钢板桩作为围堰施工，下放便捷, 合拢顺当, 水下封底混凝土质量较好，在承台施工期间仅锁口连接处出现少量渗水，未出现涌砂等状况。9.2, 通过对施工中出现的问题进行分析和总结，单个围堰施工工期均小于15天，平均为12天，第一目标实现。同时，在2011年4月11日完成了全部围堰施工，第二目标胜利实现，为后期承台施工赢得了珍贵的时间。各墩围堰施工工期如下表所示：表5 各墩承台施工时辰表墩号左/右幅围堰起先施工日期围堰施工完成日期围堰施工天数8#右幅2011.2.122011.2.2312左幅2011.3.152011.3.27129#右幅2011.2.182011.2.2912左幅2011.3.252011.4.61310#右幅2011.2.262011.3.710左幅2011.4.12011.4.111111#右幅2010.12.252011.1.613左幅2010.12.152010.12.201512#右幅2011.2.202011.3.211左幅2011.3.272011.4.71213#右幅2010.12.282011.1.1014左幅2011.3.12011.3.121214#右幅2011.1.32011.1.1311左幅2011.3.82011.3.191215#右幅2011.1.122011.1.2211左幅2011.3.182011.3.3013制表人：潘江波 2011年4月13日经济效益分析：“新型锁口钢板桩”围堰与双壁无底钢套箱围堰, 拉森钢板桩围堰相比，经济效益明显，以杭新景高速马路延长线(之江大桥)项目为例，经济效益对比分析见下表。采纳新型锁口钢板桩作为水中承台围堰施工还可加快施工进度，本项目由于工期要求投入了8套围堰，全部围堰周转一次。与传统方法相比，仅本项目水中承台施工一项节约了近560万元。 以8#15#墩单个分别式承台为例，单壁钢套箱重140t，钢套箱材料及加工费需56万元(考虑回收及回收所需的费用)，采纳新型锁口钢板桩围堰重135t，钢板桩材料及加工费需54万元(考虑回收及回收所需的费用)；下沉, 吸砂及封底采纳单钢套箱需16万元，而采纳新型锁口钢板桩围堰只需10万元，节约6万元。本项目共投入8套新型锁口钢板桩，分别周转一次，如采纳单壁钢套箱重则需投入16套，因此本项目围堰施工节约费用为：(56+16)×16-(54×8+10×16)=560万元。表6 经济效益分析表围堰类型长度(m)单位面积重(kg/m2)单个重(t)下沉, 吸砂, 封底(万元)回收, 重复利用状况单个承台围堰费用(万元)新型锁口钢板桩1227513510可完全回收, 可重复利用64单壁套箱1228514016局部回收, 不行重复利用72备注：同时，“新型锁口钢板桩”围堰可完全回收利用，因此可进行二次利用，而单壁套箱局部回收后已无法运用因此，进行二次周转运用时，费用将大大降低。制表人：* 2011年4月20日10, 巩固措施本QC小组成员在总结“新型锁口钢板桩”围堰施工工艺后，申请的“一种锁口式钢板桩围堰的锁口装置”已被授予国家好用新型专利，形成“双子母锁”钢板桩围堰水中承台施工工法，该工法已被评为浙江省省级工法。该工法可为今后的类似工程施工供应参考依据，“新型锁口钢板桩”可完全重复利用，既节约资源，也削减从头摸索施工的费用，同时，也给国内设计界供应了类似桥梁桩基胜利实例以及桥梁选型的设计依据，进一步推动了同类型桥梁技术进步和应用，留给今后同类型工程施工时的参考。11, 总结及准备1, 通过本次活动，使受涌潮影响水中承台围堰施工方案取得了圆满胜利，实现了汛期前完成水中承台施工的节点目标。2, 通过本次活动，小组成员对QC活动程序了解更深刻，并对该活动产生了深厚的爱好，在活动中增加了不少其他相关学问，理论水平，管理实力也得到增加，在活泼的活动气氛中，成员增加了独立思索的实力，使管理人员和队伍的面貌有了很大的改观，见雷达图： 表7 综合素养评价表 评 价 内 容活动前活动后团队精神45质量意识45个人实力34QC学问45自信念34图12 小组自我评价雷达图 3, 通过本次活动，小组成员工作干劲和工作热忱高涨，确定今后接着开展QC活动，活动题目选为“水下封底混凝土施工方案创新”。