水中钢板桩围堰设计

2024-06-14

水中钢板桩围堰设计(通用9篇)

水中钢板桩围堰设计 篇1

0 引言

钢板桩围堰是水中墩施工常用的阻水围护结构。钢板桩围堰是水中墩施工成败的关键, 涉及到施工人员的人身安全及施工能否顺利进行。有些技术人员在一味强调安全的情况下, 又出现钢板桩长度过长、重量增加等问题, 造成措施费用增加。

粉砂土河床大多呈松散状态, 围堰底部以下河床所能提供给钢板桩的被动土压力较小, 常有一些技术人员在钢板桩围堰设计时为保证堰底以下钢板桩有足够的被动土压力, 采取增加桩长的做法, 增加了施工的难度与措施费。笔者结合海洋铁路掘苴河大桥水中墩钢板桩围堰的设计过程, 系统介绍粉砂土河床地质钢板桩围堰的设计, 对类似工程有一定的参考作用。

1 工程概况

1.1 工程简介

掘苴河大桥位于如东站以东, 如东县苴镇境内, 为跨越掘苴河和掘苴路而设。掘苴河河道顺直、水流顺畅, 与线路夹角92°, 河面宽86 m, 最大水深4.4 m。掘苴河上游150 m左右与长角河相通, 为七级航道, 最高水通航水位3.01 m, 通航净宽18 m, 净高3.5 m;百年一遇洪水位4.01 m。2009年7月29日测量高水位2.894 m, 流速0.5 m/s;8月25日测量水位为1.741 m, 流速0.2 m/s;10月22日测量水位为1.988 m, 基本为静水。设计平均流量150 m3/s, 最大排涝流量282 m3/s。

桥梁起讫里程:DK68+094.465~DK68+251.40, 全长:156.935 m。全桥孔跨布置为:4×32 m简支梁+1-9×4.7 m框架。桥墩基础为钻孔灌桩群桩基础, 设计为低桩承台, 圆端形桥墩。每个桩墩基础设计为5根桩, 桩径1.0 m, 承台尺寸为5.0 m×6.7 m×2 m。

1.2 水文地质情况

本桥所经地区为长江入海口滨海平原, 地层成因主要为冲海积、海冲积, 具有海陆相互交替沉积的特点, 地层岩性变化较大。地层主要为第四系松散堆积层。河床以下土质以粉土、粉砂为主, 松散~稍密、饱和, 基本承载力在100 k Pa左右。本桥所处氯盐环境作用等级为L2, 环境类别为无影响。

设计院分别在DK68+125.63线路中心 (1号墩附近) 与DK68+229.3线路中心 (海安台附近) 有一处地质钻孔, 1号墩附近探孔自上而下为粉土, 松散, 饱和, σ0=100 k Pa (2.8 m~-0.2 m) ;粉砂, 稍密, 饱和, σ0=80 k Pa (-0.2 m~-7.7 m) ;粉质粘土夹粉砂, 软塑, σ0=120 k Pa (-7.7 m~-10.4 m) ;粉砂, 中密, 饱和, σ0=100 k Pa (-10.4 m~-21.30 m) 。海安台附近探孔自上而下为粉质粘土, 软塑, σ0=100 k Pa (5.5 m~2.5 m) ;粉土, 松散, 饱和, σ0=100 k Pa (2.5 m~-0.8 m) ;粉砂, 稍密, 饱和, σ0=80 k Pa (-0.8 m~-5.65 m) ;粉质粘土夹粉砂, 软塑, σ0=120 k Pa (-5.65 m~-10.1 m) ;粉砂, 中密, 饱和, σ0=100 k Pa (-10.1 m~-23.70 m) 。

2 围堰平面尺寸与标高的确定

2.1 平面几何尺寸的确定

承台的几何尺寸为:5.0 m×6.7 m。考虑模板安装、钢板桩围堰内支撑所需空间, 每侧加宽1.5 m, 围堰内尺寸确定为8.0 m×9.7 m, 见图1。

2.2 钢板桩围堰顶标高

根据水位的观测情况与施工图纸提供的水文资料, 同时考虑到施工期间处于枯水季节, 将钢板桩围堰顶标高确定为3.01 m, 计算水位取3.01 m。

3 钢板桩围堰设计与验算

3.1 计算模型建立的依据

3号墩完成钻孔灌注桩后, 拆除部分钻孔操作平台, 打设钢板桩围堰, 用吸泥机清除承台与封底混凝土范围的土方, 进行水下混凝土封底。水下混凝土达到设计强度后, 边抽水边安装支撑。3号墩处的围堰深7.319 m (堰顶至封底混凝土顶) 。

围堰计算模型考虑静水压力、动水压力、河床底的土压力等。根据施工顺序, 混凝土内支撑考虑封底混凝土的受力。对各种工况时钢板桩安全、围堰底管涌、围堰整体抗浮进行验算, 设计钢板桩的入土深度、封底混凝土厚度、支撑的方式。

3.2 钢板桩选型

根据现场情况结合我公司水中墩施工经验综合考虑, 拟选择拉森Ⅲ型钢板桩, 查《桥涵》表5-14 (人民交通出版社) , 拉森Ⅲ型钢板桩宽400 mm, 高123.5 mm, 每延米62.0 kg, 每延米宽断面模量1 363 cm3, [σ]=180 MPa。

3.3 地质相关参数与支撑位置确定

围堰下部为粉砂土, 褐灰色, 稍密, 饱和, 基本承载力σ0=80 k Pa, 查《桥梁施工工程师手册》表3-9, γ=19.0 k N/m3, γ'=9.0 k N/m3, φ=24°。

第一层支撑中心设置在标高2.50 m处, 第二层支撑设置在标高0.00 m处, 第三层支撑设置在标高-1.900 m处。

3.4 封底混凝土厚度设计

在围堰封底抽水后, 封底素混凝土将受到产生的向上最大水压力的作用, 要求封底混凝土不应出现折裂致使围堰穿孔, 即封底混凝土抗弯满足要求。

1) 按照周边简支支撑的双向板, 承受均布荷载时, 计算跨中弯矩。

参考《路桥施工计算手册》附录二中双向板在均布荷载作用下的内力及变形参数:

lx=2.90 m, ly=4.60 m, lx/ly=0.630, 查表ax=0.077 8, ay=0.025 94;

2) 封底厚度h计算。封底混凝土拟采取C25混凝土, 查《路桥施工计算手册》附表3-8, C25混凝土设计抗拉强度Rl=1.55 MPa, 拟在达到设计强度的80%时开始抽水, 因此Rl=1.55×80%=1.24 MPa。

其中, k为安全系数, 取1.5;M为取跨中弯矩的最大值;b为最大弯矩方向, 4.6 m。

根据计算结果, 参考以往工程的经验, 封底混凝土厚度取1.0 m。

3.5 一般冲刷计算

采用《路桥施工计算手册》表4-28安德烈也夫公式计算一般冲刷深度:

其中, V1为当水深为1 m时, 裸露出来的河滩土的容许不冲刷流速, m/s, 查表4-29, 取0.4 m/s;Bn为河道压缩后河滩部分宽度, m, 取60 m;Qn为河道压缩后河滩部分通过的流量, 因掘苴河流量受限于掘苴河闸, 压缩后河道断面依然大于河闸断面, 因此流量与河闸流量相等, 取150 m3/s;hmax为设计断面冲刷前的最大水深, 取7.309 m;hj为设计冲刷前的平均水深, 取5.300 m;hp=7.2 m, 因此, 不考虑一般冲刷深度。

3.6 动水压力计算

动水压力为作用水面以下1/3水深处的集中力。动水压力是由板桩一定入土深度所取得的被动土压力来平衡的。

其中, P为每延米钢板桩壁上的动水压力总值, k N;H为水深, m, 取5.319 m;v为水流速度, 采用平均流速, m/s, 取0.5 m/s;g为重力加速度, 取9.81 m/s2;B为板桩宽度, 取1 m;γ为水的容重, k N/m3;K为系数, 槽形钢板桩围堰K=18.0~20.0, 该处取19.0。

代入式中, P=12.88 k N。

3.7 钢板桩入土深度的设计

根据计算模型建立的依据, 围堰入土深度计算取水下清基完成, 水下封底混凝土前, 此时仅完成围堰顶第一层支撑。堰内水位为2.00 m, 堰外水位3.00 m。以每延米宽钢板桩进行计算。此时钢板桩承受静水压力、河床底的主动土压力、流水的动水压力。令桩端距封底混凝土顶面距离为t。

应用朗金理论求主动土压力系数Ka与被动土压力系数Kp。

主动土压力系数:, 被动土压力系数:。

静水压力公式:p=γ·h, 主动土压力公式:pa=γ·h Ka。绘出钢板桩受力图见图2。

根据弯矩平衡原理求得t=2.8 m。

为了确保安全, 实际入土深度取计算值的1.2倍, 即取t=3.4 m。为确保安全, 选用钢板桩长度为15 m, 钢板桩实际入土深度为6.7 m。

将入土深度t=2.8 m代入以上各式, 根据静力平衡方程求得Ra=47.31 k N。

3.8 各工况时钢板桩围堰的验算

1) 工况一:吸泥机清基完毕, 水下混凝土封底前, 围堰仅完成第一层支撑。为简化计算, 同时提高围堰的安全系数, 对钢板桩围堰进行验算, 将图2简化为跨径8.81 m, 承受梯形荷载的简支梁, 见图3。

根据静力平衡方程得:Ra=47.31 k N, Rb=69.66 k N。

从受力图可以看出, 最大弯矩发生在2段~3段, 令最大弯矩发生在距A点0.5+x处, 得梁弯矩方程:M1=-5.05x2+29.33x+38.20。

解方程得, x=2.904 m, 此时钢板桩的弯矩为最大值M1=80.79 MPa。

2) 工况二:水下混凝土封底强度达到设计强度的80%, 抽水至第二层支撑下50 cm, 安装第二层支撑前, 将水下混凝土封底简化为集中力支撑, 支撑点距封底顶面以下0.5 m处。根据堰内外的静水压力与土压力绘制工况二状态下钢板桩受力图, 见图4。

为方便计算, 将合力图简化为两跨的简支梁, B点支撑承担相邻两跨各半跨的压力与部分动水压力, 得Rb=122.00 k N。

以第一跨为简支, 对B点取矩, 得Ra=18.18 k N。

同理, 以第二跨为简支, 对B取矩, 得Pc=97.86 k N。

从受力图可以看出, 最大弯矩发生在B段~C段下部的梯形段, 令最大弯矩发生在距C点x处, 得梁弯矩方程:M1=-2.817x3-17.56x2+97.86x。

对弯矩方程两侧微分, M'1=-8.451x2-35.12x+97.86。

取微分方程等于0时, x=1.91 m, 此时梁的弯矩为最大值M1=103.22 k N·m。

3) 工况三:抽水至第三层支撑下50 cm, 安装第三层支撑前, 将水下混凝土封底简化为支撑, 支撑点距封底顶以下0.5 m处。根据堰内外的静水压力与土压力绘制工况三状态下钢板桩受力图, 见图5。

为方便计算, 将合力图简化为三跨的简支梁, B, C点支撑承担相邻两跨各半跨的压力与部分动水压力, 得Rb=71.99 k N, Rc=121.44 k N。以第一跨为简支, 对B点取矩, 得Ra=21.99 k N。

同理, 以第三跨为简支, 对得C取矩, 得Pd=86.18 k N。

从受力图可以看出, 最大弯矩发生在CD段下部的梯形段, 令最大弯矩发生在距D点x处, 得梁弯矩方程:M1=-2.8x3-27.31x2+86.18x。

对弯矩方程两侧微分:

取微分方程等于0时, x=1.315 m, 此时梁的弯矩为最大值M1=59.73 k N·m。

4) 工况四:将围堰内水抽完, 围堰的受力情况见图6。

计算方法与工况三相同, 得Rb=71.99 k N, Rc=126.0 k N, Ra=21.99 k N, Pd=107.19 k N。

列出弯矩方程:M1=-8.915x3-26.6x2+107.19x。

对弯矩方程两侧微分, 取微分方程等于0时, x=1.24 m, 此时梁的弯矩为最大值M1=75.02 k N·m。

从各工况受力情况看, 钢板桩最大弯矩发生在工况二时, 最大弯矩为M1=103.22 k N·m。

因此, 采用拉森Ⅲ型钢板桩受力满足要求。

4 各层支撑设计

选取各工况受力情况, 支撑受力最大时进行设计, 受力长度取9.7 m。各层支撑简图与受力图见图7。

4.1 第一层支撑

第一层支撑受力最大发生在工况一受力情况下, 承受均布荷载47.31 k N/m。

根据受力图计算:

M跨中=21·q· (-x2+lx-a2) =97.52 k N·m。

选用工字钢作为横梁, 工字钢容许弯曲应力[σw]=140 MPa。

查《路桥施工计算手册》附表3-31, 选用1根Ⅰ36a工字钢, Wx=877.6 cm3。

[σw]=140 MPa, 长l=2.83 m。

由受力图根据静力平衡方程得:Ra=324.56 k N。

, 斜撑拟选择两根28a槽钢对焊而成。查《路桥施工计算手册》附表3-32, Iy=218.0 cm4, A=31.42 cm2。

则组合焊接后图惯性矩:Iy=2× (218+31.42×6.12) =2 774 cm4, 则组合后的回转半径。

m=1, , 不属于细长压杆。槽钢每侧用3块15 cm宽的钢板焊接, 两端一块, 中间一块。

4.2 第二层支撑

第二层支撑受力最大发生在工况二受力情况下, 承受均布荷载122.0 k N/m。同第一层支撑计算相同, 得:Ra=Rb=591.7 k N。

根据第一层支撑的计算原理, 第二层横梁选用2根Ⅰ36a工字钢, 斜撑选用两根28a槽钢对焊而成。

4.3 第三层支撑

第三层支撑受力最大发生在工况三受力情况下, 承受均布荷载126.0 k N/m。同第一层支撑计算相同, 得:Ra=Rb=611.1 k N。

根据第一层支撑的计算原理, 第二层横梁选用2根Ⅰ36a工字钢, 斜撑选用两根32a槽钢对焊而成。

4.4 水下封底混凝土强度验算

水下混凝土在工况四时承受压力最大, 每米封底混凝土承受最大压力107.19 k N, 查《路桥施工计算手册》附表3-8, [Ra]=14.5 MPa。

, 符合要求。

5 围堰抗浮验算

1) 钢板桩自重。共89片钢板桩, 每根长15 m, 拉森Ⅲ型钢板桩每根每延米62 kg/m, 总重:827.7 k N。

2) 支撑自重。共10根9.7 m长Ⅰ36a工字钢, 10根7.3 m长Ⅰ36a工字钢, 每根每延米62 kg/m, 总重:96 k N。

共20根1.83 m长28槽钢横撑, 每延米长31.4 kg/m, 总重:11.5 k N。

支撑总重:107.5 k N。

3) 混凝土自重:8×9.7×1×23=1 784.8 k N。

4) 钢板桩与土的容许摩阻力。

查《路桥施工计算手册》表11-58, 粉砂土容许力τi=20 k Pa。

钢板桩与土接触面积: (6.7+9.68) × (9.7+8) ×2=580 m2。

摩阻力:580×20=11 600 k N。

5) 总浮力:8×9.7× (3.01+5.309) ×10=6 455 k N。

6) 根据建筑施工计算手册公式3-173计算整体抗浮稳定安全系数:

因此, 围堰整体抗浮满足要求。

6结语

笔者通过掘苴河大桥3号墩钢板围堰设计的介绍, 对钢板桩围堰的设计做了系统介绍, 计算时充分考虑了封底混凝土的水平支撑作用, 有效的减少了钢板桩长度, 降低了施工难度与措施费用。

掘苴河大桥3号墩的施工顺利完成, 见图8。验证了笔者所采取设计思路与工况选择符合现场实际, 希望对类似工程起到一定参考作用。

摘要:以海 (安) 洋 (口港) 铁路掘苴河大桥3号墩为例, 系统介绍了粉砂土地质河床水中墩钢板桩围堰的设计过程, 充分考虑了封底混凝土的水平支撑作用, 有效减短了钢板桩入土深度, 降低了措施费;通过现场施工验证, 完全满足安全要求, 可供类似工程参考。

关键词:粉砂土,钢板桩,设计

参考文献

[1]交通部第一公路工程总公司.桥涵 (上下册) [M].北京:人民交通出版社, 2010.

[2]周水兴, 何兆益, 邹毅松.路基施工计算手册[M].北京:人民交通出版社, 2009.

[3]杨文渊, 徐犇.桥梁施工工程师手册[M].北京:人民交通出版社, 2011.

[4]JGJ 120-99, 建筑基坑支护技术规程[S].

[5]掘苴河大桥施工图 (海洋施修-37) [Z].

水中钢板桩围堰设计 篇2

某桥主桥承台钢板桩围堰施工方案设计及施工

以山东鄄城黄河公路大桥为工程实例,详细阐述了钢板桩围堰技术在大型桥梁深基坑的应用,对钢板桩围堰工艺参数设计、施工要求和注意事项进行了细致分析,指出钢板桩围堰施工进度快、安全、占地空间小,一次性投入低,对于深水墩施工切实可行.

作 者:杨中镜 曾卫兵 YANG Zhong-jing ZENG Wei-bing 作者单位:湖南省有色地质勘查局247队,湖南长沙,410129刊 名:山西建筑英文刊名:SHANXI ARCHITECTURE年,卷(期):35(25)分类号:U443.16关键词:钢板桩围堰 施工方案 流程 对策

圆形钢板桩围堰施工技术 篇3

关键词:圆形钢板;围堰施工;施工技术

钢板桩围堰凭着较好的防水性能,良好的防渗效果,快捷方便的施工进度,较强的穿透能力等优点,已被广泛的应用于水中围堰施工。在一般桥梁工程基坑施工中,浅基多用矩形及木导框,较深基坑多用圆形及型钢。钢板桩围堰适用于浅水低桩承台并且水深4m以上,河床覆盖层较厚的砂类土、碎石土和半干性,钢板桩围堰作为封水、挡土结构,在浅水区基础工程施工中应用较多,粘土,风化岩层等基础工程。

一、圆形钢板桩围堰施工技术概述

(一)钢板桩围堰施工技术工艺

在施工过程中,常采用钢套箱、钢板桩围堰两种施工工艺,两种施工方法优缺点:钢套箱施工技术较成熟,可借鉴的工程经验较多,但施工工序多,吊装较困难,钢板桩围堰施工工序简单,钢板桩可周转使用,但因为钢板桩接缝多,单层钢板桩围堰止水效果差,且由于潮差影响大,为保证围堰结构的安全性,需安装的围檩多,焊接工作量大。两种方案各有优劣。

(二)圆形钢板桩围堰的主要特点

围堰平面为圆形,对比其他形状的围堰,具有受力均衡、材料用量少特点。围堰无内支撑,内部操作空间大,减少了改装内支撑的时间,为承台施工提供了方便条件。钢板桩的围檩为H型钢焊接成的圆形,外侧土、水压力传递到围檩,靠围檩的自身抗压来达到围堰的受力平衡。相比较钢筋混凝土围檩,H型钢围檩制作快,完成焊接后即可进行下道工序的施工。

钢板桩是一种带有锁口的型钢,其截面有槽形、直板形和Z形等几种,有各种尺寸大小和联锁形式,常见的联锁形式有拉尔森式和拉克万纳式两种。钢板桩的优点包括:强度高,很容易打入坚硬土层;可以在深水中施工,加斜支撑可以成为一个围笼;具有良好的防水性能,且可多次重复使用;能够按照需要组成多外形、尺寸的围堰。

二、圆形钢板桩围堰的施工准备

在进行圆形钢板桩围堰施工前,需要做好各项施工准备工作,主要包括以下几项工作:首先,要对钢板桩进行分类,保证钢板桩的整齐,如,企业在购买钢板桩或生产钢板桩时,要对钢板桩的质量、型号等进行检测,保证其符合工程项目要求;检测完毕后,相关管理人员可以将符合要求的钢板桩进行分类等级,不符合标准的返厂或退货。其次,对钢板桩的锁扣进行检查,在对钢板桩锁扣进行检查过程中,相关人员需要明确锁扣的规格与标准,然后按照相应标准进行有效监测,保证钢板桩能够符合工作要求。此外,对钢板桩锁扣进行检查后,那些锁扣不符合工程要求的,或因外力因素发生变形的情况时,相关工作人员要对其进行修复,要么采用热敲,要么采用焊补的方式对这些不符合要求的钢板桩进行处理。再次,在使用过程中,由于工艺需求,一些钢板桩可能无法达到使用要求,这里说的使用要求只是长度、高度和宽度等外形的要求,这时就需要对钢板桩进行对接,保证其尺寸能够满足工艺需求。最后,在施工过程中,要预留吊桩孔和拔桩孔,这样可以有效提高钢板桩的应力,避免其在使用过程中发生应力变形的现象。此外,对钢板桩进行组桩插打也是提供钢板桩使用性能的手段,如:利用油灰和旧棉絮将其嵌塞,可以提高钢板桩的防渗能力。

三、圓形钢板桩围堰施工技术

(一)钢板桩拔桩

钢板桩在拔桩过程中需要注意以下几点:要保证围堰内外的水压平衡,即在围堰内注水时,要求水位高出围堰外水位1-1.5m左右,消除板桩的挤压力,并将其与部分混凝土进行脱离。最后分两侧从下游开始向上游依次拔除钢板桩,对于桩尖打卷和锁口变形的桩,可以将相邻的桩一同拔出,如果出现困难,可以选择水下切割方式。

(二)导框安装

安装导框前,首先要进行定位测量,如果水中导框距离岸边或施工便桥比较远,可以使用前方交会法进行定位。其次,导框的安装需要先打定位桩和搭建临时的施工平台。在工厂或者现场分段制作的导框,在临时施工平台上组装,最后固定在定位桩上。施工时,如果不设置定位桩,可以在插打入少量钢板桩后再将导框固定到钢板桩上。

(三)插打和钢板桩合拢

围堰的钢板桩插打方式有三种,分别是:逐块或逐组插打、先插合拢再打桩、一部分逐块插打,一部分先插合拢再打桩。逐块或者逐组插打方式桩架移动的线路短,插打速度快,但是合拢的误差大;先插合拢后再打桩桩架移动的线路长,插打速度较慢,但是合拢误差小;第三种方式比较灵活,既可以保证进度,又能控制合拢误差,一般的工程都采用第三种方式插打,灵活处理。围堰的钢板桩在插打过程中,一定保持钢板桩垂直。第一根钢板桩的插打垂直度最重要,可以从两个垂直方向控制第一根钢板桩的垂直度,尽量保证第一根钢板桩的垂直,为后面钢板桩的插打提供基准。

四、结语

圆形钢板桩围堰施工技术在应用过程中,为了保证其技术的应用效果,企业需要应用该技术前要做好准备工作,做好钢板桩拔桩和导框安装,保证插打和钢板桩合拢技术水平。

参考文献:

[1]李仁民,刘伟,陈晓凤.大直径圆形钢板桩围堰施工技术[J].施工技术,2013,13:33-37.

[2]殷国栋,刘伟,刘开之,汤兴旭,梁思益.大型圆形钢板桩围堰施工监控[J].公路,2014,03:80-83.

[3]苑继洲,张增强, 张清华,等.大直径圆型钢板桩围堰装置:,CN203755324U[P].2014.

水中承台钢板桩围堰施工技术研究 篇4

小榄水道特大桥为广州—珠海城际快速轨道交通工程,桥址位于广东省中山市小榄镇境内,跨越小榄水道。主桥北向于广州,全长421.7 m。主桥跨布置为100 m+220 m+100 m V构—拱组合桥,主墩承台尺寸为17.6 m×22.6 m×6 m,底标高为-4.413 m,顶标高为+1.587 m。小榄水道宽度300 m左右,流速1.38 m/s,水深受潮汐影响6 m~10 m不等。桥位处地层情况按岩土分层特征自上而下为细砂厚度0.9 m左右,淤泥质土厚度8.3 m左右,粉质粘土含中细砂。根据现场实测,承台位置河床平均高程为-3.5 m左右。

2 施工方案

根据河道及承台设计情况,主墩承台采用单层钢板桩围堰施工,钢板桩合拢后,主墩整平基底至-4.713 m高程,然后下铺0.3 m混凝土垫层。

承台钢板桩围堰内撑采用角撑与对撑结合的方案。支撑体系由三层组成:第一层采用2Ⅰ32a工字钢纵向对撑,第二层、三层采用ϕ530 mm×8 mm钢管纵向对撑,2Ⅰ32a工字钢为角部支撑。各层支撑的高程分别为:+2.0 m,-0.2 m和-2.4 m。

完成顶层内撑后,抽水下降30 cm~50 cm,用棉条堵塞钢板桩间的缝止水;内侧回填石粉反滤层,分层抽水,在低水位时安装内撑;抽干围堰内河水,设导渗盲沟引水至四周排水沟、集水坑,干浇筑混凝土垫层;若水不能抽干,则采用浇筑水下封底混凝土。

承台分三层浇筑,第一层厚1.6 m,第二层厚2.2 m,第三层厚2.2 m。采取耐久性大体积混凝土施工技术措施,包括优化配合比、分层浇筑、循环水冷却、潮湿养护、温度监控等。钢板桩围堰平面图见图1。

3 钢板桩围堰施工

3.1 钢板桩围堰简介

钢板桩选用日本产FSP-Ⅲ型,桩长18 m,围堰平面尺寸为25.35 m×20.6 m(横桥向×纵桥向),每侧宽出承台1.5 m左右。为确保围堰安全可靠,钢板桩围堰内中间设桁架式水平对撑、四角设桁架式角撑,并设竖向支撑。水平支撑每个围堰设三层,从上往下算,纵桥向支撑,第一层为2Ⅰ32a,第二层、三层为ϕ530 mm×8 mm钢管;角撑,第一层~三层为2Ⅰ32a;围檩,第一层、二层为2Ⅰ32a,第三层为3Ⅰ32a,上下加钢板形成箱形结构,竖向支撑为ϕ530 mm×8 mm钢管;钢板桩桩尖标高为-13.5 m。为保证钢板桩墙的整体性,顶部内外贴[20a槽钢,将钢板桩连成整体。

桩基平台钢管桩为ϕ630 mm×8 mm钢管桩,桩长22 m,桩基平台外侧的护筒在平台支架拆除后,作为钢板桩施工定向用。桩基护筒在冲孔桩基施工完毕后,可作为钢板桩下、上围檩安装及下放用。

3.2 插打钢板桩

钢板桩运到工地后,先进行检查及整修。钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均应整修,按具体情况分别用冷弯、热敲、补焊、割除或接长等方法进行整修。钢板桩接长采用同类型钢板桩等强度焊接接长,焊接时先对焊或将接口补焊合缝,再焊加强板。

测量定位放出钢板桩的内外线位置,利用桩基平台钢管桩设置钢板桩导向装置,然后采用逐桩插打从上游开始、在下游合拢的方法进行;插打钢板桩时,严格控制好桩的垂直度,第一根钢板桩垂直度从两个相互垂直方向同时控制,确保垂直不偏。钢板桩垂直度的纠偏可采用手拉葫芦进行。在合拢侧应由一侧向另侧逐桩施打、靠拢。在即将合拢时,开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离,再根据钢板桩的宽度,计算出所需钢板桩的片数,按此确定钢板桩的下一步如何插打,并在施工最后几根桩时,要严格控制相对距离,保证顺利合拢。

打桩机具采用45 t振动打桩机,此机具具有液压夹桩装置,能与钢板桩自动作刚性连接,既能打桩又能拔桩,操作简单,能克服对桩的摩阻力,下沉较快且桩尖不致卷口,提高了防水性能和钢板桩的完好率。

根据设计每个钢围堰内设6根竖向支撑,插打竖向支撑时,可利用龙门吊或打桩机根据测量位置直接插打。

3.3 围堰内支撑安装

1)水平支撑结构形式。

围堰内纵向支撑,第一层为2Ⅰ32a工字钢,第二层、三层为ϕ530 mm×8 mm钢管。

2)水平支撑按从上到下,依次进行抽水安装每道支撑。

每层先安装托架,然后安装围檩,再安装纵横撑。注意每个节点位置纵横撑的轴向对接,并控制好各水平支撑的标高一致。

3)内撑安装。

在竖撑上放出横梁的安装标高位置,在钢板桩内壁放出围檩的安装标高位置;先安装围檩,纵横向围檩应位于同一水平面上,并与钢板桩点焊连接;吊装横撑,放于竖撑牛腿上,从一端向另一端安装,低水位时合拢焊接。先安装角撑,后安装对撑。

第一层支撑在低潮位时安装。第二层、三层支撑分别抽水低于支撑位50 cm后安装。内撑构件及其接点焊接必须按设计图要求精心加工,确保焊接质量。斜撑接点连接必须牢固,严格检查,严密观测。

3.4 抽水堵漏及基底处理

首先抽水清基整平至-5.013 m高程,内填0.3 m厚的石粉反滤层至-4.713 m(主要196号墩)。197号墩可根据实际情况直接整平浇筑垫层混凝土。

试抽水时,采用每侧两台720 m3/h,一台345 m3/h水泵抽水,此时由于钢板桩接缝没有复力咬合,漏水严重,对于锁口不密而产生漏水现象时,潜水工水下探索找到漏水位置,采用湿棉布、海绵等材料进行阻塞,经处理阻漏效果良好,只会有微量水渗入。

抽干水后,四周设排水沟、集水井,基底的渗水汇入集水井后全部抽出。整平基底,沿钢板桩60 cm高度周边满铺废薄木板,以方便封底混凝土浇筑时封底混凝土与钢板桩隔开,浇0.3 m厚C20混凝土垫层,作为承台施工垫层。

3.5 钢板桩围堰施工监测

1)桩身的变形监测。

采用测斜管、测斜仪监测,为了真实反映支护结构的挠曲状况,将固定测斜管的3寸镀锌钢管焊接在钢板桩上,随着钢板桩的打设就位于相应的位置;然后把测斜管放入镀锌钢管中,并在测斜管与镀锌钢管之间填入细砂固定。测试时,将测斜仪探头伸入测斜管内上下滑移,即可在测读仪显示屏上读得相应数据,经过计算分析后可得钢板桩的变形量。在196号,197号围堰横桥向方向每边布置3个观测点,顺桥向方向每边的中点布置1个观测点,每个围堰布置8个观测点,共计16个观测点。

2)钢支撑轴力监测。

钢支撑轴力采用与钢支撑材质相同的测杆测试,测杆安放在两个固定在钢支撑上的支座上,支座之间相距1 m,测杆一端与一个支座固定,不可移动;另一端放置在另一个支座上,可以沿着测杆的轴向自由伸缩。测试时只需测杆自由伸缩端与该端支座之间的相对位移即可推算出钢支撑的应变,进而计算出钢支撑轴力。在各围堰中均选取一个顺桥向方向的对撑断面进行监测,每个支撑布置两个观测点,每个围堰布置6个观测点,共计12个观测点。

3)水位监测。

在围堰与施工栈桥连接处设置水尺,每次进行桩身变形及钢支撑轴力监测时测量对应的水位。

4 承台施工

每个承台混凝土为2 387 m3,属于大体积混凝土,因此承台共分三层浇筑,并且每层预埋冷却水管。承台第一层浇筑1.6 m,混凝土约636.4 m3;第二层浇筑2.2 m,混凝土约875.1 m3;第三层浇筑2.2 m,混凝土约875.1 m3。

5 结语

目前,小榄水道特大桥水中承台采用此方法均已经施工完毕,从钢板桩围堰设计到围堰水中施工,漏水堵漏,承台混凝土施工均取得了不错的效果,为以后水中承台钢板桩围堰施工,提供了一条在工程实践中切实可行的方法。当然,水中混凝土除钢板桩围堰施工技术外,还有钢套箱、沉井等,具体情况要结合现场实际,在满足质量的前提下,求得最佳的施工组织及经济效益。

摘要:通过在广珠城际轨道交通工程小榄水道特大桥主桥桥墩承台的施工,对水中钢板桩围堰施工承台的技术进行了总结,从而为以后类似工程施工提供借鉴。

关键词:钢板桩围堰,围檩,支撑

参考文献

[1]岐峰军.钢板桩围堰施工[J].山西建筑,2006,32(19):105-106.

水中钢板桩围堰设计 篇5

钢板桩因其施工简单、快捷、成本低廉在我国桥梁及水工深水基础施工中被广泛的采用,施工实例表明,钢板桩围堰的难点是带桩、精度的保证、异形桩的制作和密封堵漏防渗问题。带桩影响钢板桩标高的控制及板桩是否能插打到位等质量问题,精度的控制直接影响到最后是否能合龙及整个结构的稳定,密封堵漏防渗问题直接影响后期干施工。因此,解决以上问题是围堰施工的关键。

1 工程概况

上海引水三期取水泵站位于陈行水库北堤外缘,长江南岸的滩地及水域地带。其结构组成包括:泵站及配套工程;取水头及基础;重力进水管;出水管;引桥;消力池等。泵房为内径46 m的圆形钢筋混凝土结构。泵房围堰采用卢森堡AU25单排钢板桩作为施工围堰兼作泵房的永久围檩,钢板桩围堰以四道环向钢环梁作为内支撑体系,钢环梁为内径46.40 m、外径50.40 m、宽2.00 m、高1.00 m的环形水平桁架式钢拱梁结构。围堰完成后进行混凝土封底,抽水后进行泵房主体结构干施工。

2 施工工艺与方法

2.1 钢板桩施工工艺和方法

2.1.1 施工准备

钢板桩施工前,应对到场的钢板桩进行检查并做好施工前的准备工作:

1)观察其是否变形,对变形的钢板桩要进行纠偏调平,可用千斤顶进行纠偏调平。

2)在相应锁口下端塞上铁塞,防止泥砂进入锁口,形成“砂塞”。

3)将钢板桩锁口中的锈渣、杂物进行彻底的清除。

4)选择1根钢板桩,在钢板桩上割一个25 cm×40 cm的孔,用2 cm钢板做封板,用12根M18螺干固定(作为补水孔),主要为围堰封底后减少围堰内外水压差给围堰补水使用[1]。

2.1.2 钢环梁的施工

钢环梁共有四道,单道钢环梁最重达153 t,内径为46.40 m,外径为50.40 m,工厂分8片制作好船运至施工现场并按照设计的位置安装好钢环梁。因第一道、第二道钢环梁顶标高在水面以上,故在第一道、第二道钢环梁上准确测量放线,安装钢板桩沉桩的导向装置。

2.1.3 沉桩导向装置的设置

钢板桩沉桩时利用第一道、第二道钢环梁外边线作为定位内导向装置。外导向装置在第一道、第二道钢环梁上各设置一个型钢制作的导向架,控制钢板桩的外边线。用开口向内的钢板桩当导向桩时,还需在上下两层钢环梁上用型钢将钢板桩焊接固定,使板桩不发生偏移[2]。

2.1.4 钢板桩沉桩

根据本工程的设计要求和实际情况,选用屏风法进行钢板桩的沉桩施工[3]。钢板桩沉桩分两步进行施工,先统一沉桩至标高+9.0 m(桩顶标高),合龙后再进行第二步,按照沉桩施工至设计标高+4.0 m,第二次沉桩施工阶梯进行,避免带桩使钢板桩低于设计标高。钢板桩施工时利用第一道、第二道钢环梁作为钢板桩施工的内导架兼作施工围檩。

1)定位桩与合龙位置的选择。根据现场条件(风向、水流),确定第一根定位桩的位置在上游侧,合龙口选择在下游侧。

2)定位桩施工。钢板桩定位:在第一层、第二层钢环梁上焊接一个临时导向架,用塔吊起吊一根钢板桩(挑选外观、锁口顺直)通过导向架下插,自重下沉,直至稳定。用垂线和经纬仪检查垂直度,要求垂直度不超过1/500,如达不到要求,进行调整,直至满足要求。30 t起重船配90 kW振动锤静压(或振动下沉)至+9.0 m标高,用垂线和经纬仪检查垂直度,满足要求后,再与第一层、第二层环梁焊接固定,作为定位桩。

3)起吊。起吊前,用钢丝绳和斜扣将钢板桩连接好,起重工指挥塔吊从驳船上起吊穿好钢丝绳的钢板桩,由工作平台上的施工人员配合塔吊依次插入,插好后,人工解扣,再起吊下一根。

4)插桩施工。打桩操作人员在工作平台上利用插桩缺口使板桩进入锁口。打桩人员根据锁口的变化情况指挥塔吊,尽量使两板桩锁口不产生摩擦。松主钩,使钢板桩由自重贯入土中而停止。再用90 kW振动锤静压(或振动下沉)至+9.0 m标高。如果遇到钢板桩下插不顺利(钢板桩靠自重不能下插入土)的时候,先解除塔吊锁扣。在钢板桩上焊一个开口向上的吊钩,用振动锤配重把板桩向下拉。有的钢板桩一下就下滑到位,有些板桩需要重复几次才能到位。每插完一根桩都要检查其垂直度,偏差大时立即调整,偏差不大时继续下插。以10根~20根桩为一组,每插完一组都要进行垂直度调整,以防累计误差过大。

5)异形桩制作。钢板桩施工至最后一根时,调整两侧钢板桩的垂直度,使钢板桩缺口在同一平面上,且上下大小一致,准确测量出异形桩的尺寸,利用备用桩制作一根异形钢板桩。

6)沉桩。钢板桩合龙后,采用30 t全回转浮吊上配备一台DZ90型振动锤,按阶梯形施打,沉桩采取每次1根依次施打的方式进行。每次下沉1.5 m~2 m,直至打到设计标高。

2.2 围堰封底施工

钢板桩围堰合龙插打到位后,按照设计要求进行围堰水下吸泥清基工作,清基完成后,灌注厚度为2.5 m的C30水下混凝土进行封底。待混凝土强度达到设计强度的100%后进行围堰抽水;同时一边抽水一边进行钢板桩与钢环梁之间的焊接加固工作,使每根钢板桩与钢环梁形成一个整体防止因潮水的涨落破坏围堰。对于局部漏水的位置进行特殊的堵漏处理。抽水完毕后进行泵房的现浇底板混凝土的施工及后续的泵房主体结构的钢筋混凝土施工。

3 钢板桩围堰施工的关键技术

3.1 沉桩时带桩的处理措施

“带桩”的主要原因是由于两桩的锁口阻力过大将邻近的桩拖带下沉所致。影响锁口阻力的因素大致有如下几个方面:砂塞现象,由于沉桩时,泥砂进入锁口形成;锈塞现象,沉桩前,没有将锁口中锈渣进行彻底的清除,从而在沉桩过程中使剩余的锈渣不断集中,形成严密的“锈渣”;扇形变形现象,由于在沉桩时,两侧锁口阻力不相等,钢板桩有向沉桩方向倾斜的趋势,随着倾斜的不断增大,最后形成“扇形”变形;锁口变形现象,由于吊运、存放过程中,没按规范进行堆放,而使锁口产生永久性变形。“带桩”现象施工前应尽量避免。若发现带桩时则立即停锤,采取焊接的方式将所带板桩与邻桩焊在一起,正反面均焊,焊缝厚12 mm,长各10 cm,然后继续锤击到设计标高。

3.2 围堰渗水与漏水处理措施

钢板桩主要依靠锁口的密实性来防渗抗漏,围堰的渗水主要由锁口渗水和桩底绕渗形成。因此钢板桩的防渗漏措施主要围绕锁口渗水和桩底绕渗来进行处理。

为减少锁口渗水,在进行钢板桩沉桩前仔细检查钢板桩的锁口情况,发现锁口变形、扭曲的钢板桩应及时进行校正。对于锁口破坏严重的钢板桩应予以剔除。在施打钢板桩前对变形的钢板桩要进行纠偏调平,锁口中的锈渣、杂物进行彻底的清除,进行锁口变形情况的检查,检查合格后的钢板桩在施打前锁口涂抹一道锂基黄油。钢板桩施打过程中严格控制其垂直度,不得进行强行沉桩而破坏钢板桩的锁口。围堰封底抽水后,随着围堰内外水压差的影响,钢板桩锁口会更加紧密,渗水量会减小,但是因该区域受潮水影响较大,潮水的周而复始涨落容易造成钢板桩锁口的严重变形甚至损坏,所以在围堰抽水过程中及时将每一根钢板桩与内支撑钢环梁进行焊接加固。考虑该施工区域风浪较大且经常伴有8级~10级左右的季风影响,光靠板桩与钢环梁焊接不足以抵抗频繁的风浪和季风的影响,同时采用每10根钢板桩作为一个阶段用一个5 t葫芦与环梁连接固定的措施保证围堰的整体稳定性,增强其抗风浪性能。

围堰抽水时对锁口不密造成漏水的区域用板条、棉絮、麻线等在钢板桩内侧进行嵌塞,或在漏缝外侧水中撒下大量的细砂、炉渣或木屑随水夹带至漏缝处进行堵塞。因涨落潮的影响,上述堵漏措施属临时措施,经历若干个涨落潮的影响后会又出现漏水的现象,所以通过上述措施将漏水堵住后及时进行钢板桩锁口间的焊接,永久的堵住钢板桩锁口间的漏水。桩底渗漏水时,观察研究打桩情况由潜水员下水找出漏水位置,采用袋装土或钢板桩外侧嵌塞板条、棉絮、麻线等进行水下人工堵漏[4]。

3.3 钢板桩施打过程中防止倾斜的措施

钢板桩的施打过程监控非常重要,尤其要注意钢板桩倾斜的监控和及时纠偏,这直接关系到异形桩的制作难度、板桩的合龙情况及后续钢板桩的施打等关键工作,最终影响钢板桩围堰的施工质量、封水效果和工期成本。

施工人员在施工过程中密切监视施打过程,对沉桩过程中可能造成的偏斜应及时预防和纠正,减少纠偏的难度和工作量,即在施打过程中做到“插打正直、分散纠偏、有偏即纠、调整合龙”的施工要领。

3.4 钢板桩围堰局部应力集中处理及监测

钢板桩围堰及钢环梁支撑局部应力比较集中,容易造成围堰及钢环梁支撑局部变形过大而发生失稳现象。在围堰施工中,围堰和钢环梁支撑应力集中部位应进行分散应力集中的处理措施,确保施工安全。同时在围堰施工和使用中应在钢板桩围堰和钢环梁容易出现应力集中的关键部位设置应力测验片,随时掌握钢板桩和钢环梁的应力应变数据,一旦发现异常应及时进行加固处理,确保施工围堰的安全[5]。

4 施工效果与结语

在围堰抽水的同时,实施适当的堵漏防渗措施,围堰抽干水以后,清楚地观察到钢板桩围堰的挡水和止水效果:围堰渗水比较小,围堰内设置一台比较小的抽水泵即可满足强排渗水的要求,可以满足围堰干施工的要求。定期对钢板桩围堰及钢环梁进行应力应变的监测,发现钢板桩最不利位置的变形为1 cm~2 cm的变形,钢环梁基本没有变形,堰体非常稳定。

通过施工实际效果表明,深水区域钢板桩围堰与其他围堰形式比较,施工简单、快速,所需施工设备简单,成本低廉,解决好钢板桩施工中的“带桩”问题,保证钢板桩的沉桩精度,解决好钢板桩围堰的合龙及防渗堵漏工作,钢板桩围堰是深水基础施工中一种比较好的围堰方式。

摘要:结合上海引水三期取水泵站钢板桩围堰工程实例,简要介绍钢板桩围堰施工的特点,详细阐述钢板桩围堰施工的工艺特点及施工技术要点,以期指导今后同类工程施工。

关键词:钢板桩围堰,施工工艺,技术要点,质量控制

参考文献

[1]黄红苑,李长顺,张彦,等.珠江大桥主墩承台钢板桩围堰施工[J].公路,2007(1):215-217.

[2]向道明.钢板桩围堰的设计和施工[J].桥梁建设,2003(3): 64-65,78.

[3]景兆德.京沪高速铁路济南黄河大桥钢板桩围堰设计与施工技术[J].铁道标准设计,2010(4):47-50.

[4]陶锴,张翔.番禺大桥钢板桩围堰的技术特点[J].华东公路,1999(2):9-11.

水中钢板桩围堰设计 篇6

大坦沙污水处理系统管网工程沿石井河干流两岸、潭涌两侧及环城高速南侧道路、张村涌建设DN3000截污管道及B×H=4.0×3.0~6.0×3.0、1.5×2.0截污渠箱, 截污管渠总长约20.2km。新建截污渠箱位于石井河中下游的石井河干流, 北起于京广铁路桥门口坦涌, 南至螺涌涌口, 途经石井街、同德街和松洲街, 河涌总长约为10.24km。石井河干流流域范围约为54.3km2。本工程拟实施截污管渠工程汇水面积约为34.3km2, 共分四段实施, 分别为石井河下游西岸 (PXA段) , 石井河下游东岸 (PDA段) , 石井河上游西岸 (PXB段) , 石井河上游东段 (PDB段) 。

2 场地工程地质条件

根据地质勘测资料, 岩土层的成因类型及岩性由上而下可划分为:a.全新统人工填土层:杂填土, 素填土;b.全新统海陆交互相沉积层:淤泥, 淤泥质粉、细砂, 粉质粘土, 粗、砾砂;c.上更新统河流相冲积层:粗、砾砂, 粉、细砂, 淤泥质粉质粘土, 粉质粘土, 粉质粘土、含砾粉质粘土, 圆砾、角砾;d.残积层:可塑粉质粘土, 硬塑粉质粘土。

3 基坑支护类型选择

本项目的水中深基坑支护类型分别为XA型、DA型、XB型、DB型、入流设施深基坑支护、过河围堰以及过桥支护。

由于不同地理位置的渠箱基坑深度、宽度、地质条件不同, 则支护材料的长度和支撑 (锚索) 的设置位置略有不同。XA型支护方式划分为XA-1~XA-8八种类型;DA型支护方式划分为DA-1~DA-10十种类型;XB型支护方式划分为XB-1~XB-4四种类型;DB型支护方式划分为DB-1~DB-3三种类型。其中, XA-1~XA-8, DA-1~DA-10, DB-3型为钢板桩+内支撑+外侧双排钢板桩围堰;XB-1, XB-2, XB-3, DB-1型为地下连续墙+锚索+外侧双排钢板桩围堰;XB-4, DB-2型为排桩+锚索+外侧双排钢板桩围堰。

4 钢板桩围堰施工

4.1 施工工艺

渠箱水中深基坑的“钢板桩+内支撑+外侧双排钢板桩围堰”此类型支护结构, 外侧双排钢板桩的水平间距为5m, 基坑宽度为6.8m (以净空4m的渠箱为例) , 反压平台外端与二级堤岸的水平距离为3~4m。则离岸最远的钢板桩与二级堤岸平台的水平距离有14.8m~15.8m。

水中深基坑支护靠河侧均为双排钢板桩加土袋围堰, 靠岸侧有钢板桩、地下连续墙、排桩等三种支护形式[1]。本方案只针对靠岸侧为钢板桩的支护形式来编制的。此类基坑主要分为两类, 第一类为渠箱基坑, 另一类为入流设施基坑。这两种基坑的钢板桩支护的施工工艺基本相同[2], 唯一区别为渠箱基坑主要布置在水中, 需设置反压平台, 施工时须搭设钢便桥及钢平台。而入流设施基坑主要布置在陆地上, 无需设置反压平台, 施工前须降土处理。现以渠箱基坑的XA-7型支护 (如图1所示) 形式作为例, 对该类型的支护施工进行介绍。

岸边钢板桩类型为加强A型钢板桩, 长度为12米, 在桩顶水平位置设置第一排Ф500对撑钢管, 壁厚为8mm, 水平间距为5米, 腰梁为2工45b组合型钢;在桩顶往下3.0米, 设置第二排Ф500对撑钢管, 壁厚为8mm, 水平间距为5米, 腰梁为2工45b组合型钢。

4.2 具体施工流程

总体流程如图2所示。

4.3 围堰加固及保护

围堰内堆码土工袋后使其堆码密实, 用Φ20钢筋每隔2m设置作为对拉螺杆, 并沿两排钢板桩外侧纵向设置20#槽钢作为加肋钢带, 将围堰两排钢板桩进行加固, 再在围堰顶上铺筑一层150mm厚的C15素混凝土进行封面, 防止河水从围堰顶侵入围堰内, 保证围堰内的干燥。考虑到潮汐的影响, 必须加强巡查, 千万不可掉以轻心。为保证围堰结构的稳定性, 安全性, 围堰结束后为保证围堰结构的稳定性, 安全性, 应派专人对堰体随时进行观察、测量, 发现问题及时采取加固措施[3]。

4.4 钢板桩围堰打桩中产生的问题及解决措施

4.4.1 钢板桩倾斜

由于锤击力作用的位置与相邻钢板桩咬合摩擦力作用的位置不同以及土压力作用等原因, 钢板桩墙易向其定位轴线前倾。解决措施有:

a.利用绞车等工具将已打入钢板桩的顶部朝倾斜的反方向拉。

b.如采用单桩打入法, 应将打桩方法改为屏风式打入法来纠斜。

4.4.2 已打钢板桩被在打钢板桩拖着一起下沉

相邻已打钢板桩的承载力由桩侧摩阻力和桩端承载力组成, 当在打钢板桩的咬合摩擦力超过相邻已打钢板桩的承载力时, 发生“一起下沉”现象。应对解决措施:

a.当钢板桩发生倾斜时, 应首先进行纠斜。

b.如在软土中, 钢板桩应在高于设计位置处停止打入, 以预留空间防止“一起下沉”, 如果没有发生“一起下沉”, 应随后将钢板桩打入最终深度。

c.对相邻钢板桩采用现场锁扣焊接或螺栓连接的临时连接方法也是有效的。

4.4.3 钢板桩锁扣脱开

当钢板桩墙打入颗粒尺寸均匀的砂土层时, 由于打桩和接缝摩擦力的影响, 已打钢板桩锁扣处的砂土因脱水而变硬, 且逐渐变得密实, 这种现象称为楔现象 (堵塞) , 且可能导致锁扣脱开。采取的应对措施有:

a.在锁扣下部装上一个栓帽, 栓帽也可用小螺栓代替。

b.还应配合喷水, 以防止土壤进一步硬化。

c.用屏风式打入法, 每次入土深度应不超过2~3m, 这样通过减小土壤的脱水而减少打桩阻力。

4.5 围堰监测

基坑工程处于力学性质相当复杂的地层中, 在基坑维护结构设计和变形预估时, 一方面对地层和维护结构一般都作了较多的简化和假定, 与工程实际有一定差异;加之, 基坑开挖与维护结构施工工程中, 存在着时间和空间的延迟过程, 以及降雨、地面堆载等偶然因素的作用, 使得对结构内力计算以及结构和土体变形的预估与工程实际情况有较大差异, 因此, 在基坑施工过程中, 在施工过程中应对围堰进行全面、系统的监测[4]。主要检测土体沉降, 支护结构顶水平位移, 围堰水平位移, 支撑轴力等。

结束语

大坦沙污水处理系统管网工程对缓解城市现代化建设发展而引起的区域水环境污染问题有积极促进作用, 然而其渠箱施工占线长, 施工量较大, 工期又紧。通过采用水中深基坑 (钢板桩围堰) 专项施工方案后, 既保证了施工的安全与质量, 又缩短了工期, 为同类工程施工提供了借鉴作用。

摘要:该文通过大坦沙污水处理系统管网工程的实际案例, 详细介绍了水中深基坑深基坑钢板桩围堰施工技术, 并根据本工程特点难点, 结合施工现场勘察的实际情况、施工环境、施工条件和场地的交通运输条件及施工单位的现有施工技术力量和经验而确定了实际施工方案。

关键词:水中深基坑,钢板桩围堰,施工

参考文献

[1]张灵芝, 蔡汝一.水中深基坑钢板桩围堰施工技术[J].重庆电子工程职业学院学报, 2011.

[2]安维灰.水中深基坑钢板桩围堰设计与施工[J].山西建筑, 2007.

[3]李丰年.深基坑钢板桩施工技术[J].黑龙江交通科技, 2013.

单层钢板桩围堰设计与施工 篇7

334省道FX-11标段九圩港大桥位于江苏省如东县境内,九圩港大桥跨越九圩港及丰五线。桥梁中心桩号为K38+413,跨径组合为(2-25+33+55+33+2-25)m,主桥上部构造为三孔变截面预应力混凝土连续箱梁,采用挂篮施工,主桥水中墩为钢筋混凝土实体墩,承台顶面埋置于河流最低通航水位减船舶吃水深度以下,主墩承台几何尺寸为7.1m×6.4m×2.5m,低桩承台,左右幅共计4个,埋深在水下5m,河床下3m,采用4个围堰单独施工。墩身几何尺寸为4.3m×2.0m。主墩3#、4#位于九圩港河中,九圩港河属于国家V级河道,不能断航。平时水深保持在3m左右,雨季时水深在4m以上,地质情况自上而下依次为粉砂、亚砂土、细纱层等。地质-3.0~-0.5m为粉砂、亚砂土,正好处于承台下部和桩基顶部。

2 总体方案选择

根据此桥的水深、水文、地质等相关情况和我单位多年进行水中施工的经验,我们对各类施工方案进行综合比选后认为:采用钢板桩围堰施工方案与钢套箱围堰相比具有工期短、施工成本低、工艺简单、较少占用水面、安全、施工风险易于控制等诸多优势,拟采用10m×9.2m的钢板桩围堰进行施工,钢板桩长为12m,其尺寸见图1;同时考虑到地质情况为粉砂、亚砂土,容易引起涌砂现象,需要采用井点排水防止管涌现象。基坑设计采用先抽水再挖土的干挖法设计,即钢板桩施工完成后,边进行抽水,边进行支撑,然后挖土清淤,再进行混凝土封底,最后进行承台的施工。

3 井点降水

根据《九圩港大桥桥型布置图》中的地质勘探情况,基坑下部-2.74~-5.19m、-2.94~-8.76m为粉砂、亚砂土层,地下水埋深为1.2m左右。当开挖至-0.0时有承压地下水,在这些承压地下水层中,对基坑稳定有影响,势必采取一定的措施来防止基坑隆起。

开挖至基坑底-2.85m标高时,抗管涌安全系系数为1.4,能够满足要求,因此,将土的粘聚力和内摩擦力作为安全储备不予考虑,要防止基坑隆起,必须确保承压水层的压力水头降至-2.85m以下。

在基坑四周沿钢板桩内侧打入Φ48mm井点降水管,间距1.5m;降水管长9m,下部1.5m段(粉砂层、亚砂土层部分)设置20个Φ8mm过滤孔,打入后顶标高1.0m,底标高-8.0m;然后对承压水层进行减压降水,总管布置及抽水机数量根据实际减压效果确定,应能满足将承压水头降至-2.85m以下的要求。

4 钢板桩围堰设计

4.1 钢板桩材料

钢板桩采用德国拉森IV型钢板桩,长12m,顶标高3.5m,高出水位至少0.5m,钢板桩重量75kg/m,截面模量W=2037cm3,允许应力为[σ]=180MPa。

4.2 入土深度验算

本地土层为亚砂土、粉砂,且粉砂层较厚,为安全起见,现按粉砂中不出现涌砂的情况来验算。不出现涌砂情况时,如图2所示基坑内抽水后水头差为h′,由此引起的水渗流,其最短流程为紧靠板桩的h1+h2,故在此流程中,水对土粒渗透的力,其方向应是垂直向上。现近似地以此流程的渗流来检算坑底的涌砂问题,要求垂直向上的渗透力不超过土在水中的密度,故安全条件如公式所示:

式中:Ks—安全系数;

i—水力梯度;

ρw、ρb—分别为水的密度及土在水中的密度,g/cm3。

其中:G为土粒的比重;n为土的孔隙率以小数计。

土层按第3层粉砂层计算,入土深度等数值见地质剖面图,本基坑中:h′=6.65m、h1=8.5m、h2=5.35m、G=2.621g/cm3、安全系数取2。

由0.96<0.961

故钢板桩长度取12m,入土深度为5.35m,满足要求,不会出现涌砂现象。

4.3 土压力计算

按照静止土压力计算钢板桩后土压力:p0=K0rz

其中:K0—静止土压力系数,K0=1-sinθ′

a点: p0a=rw×3=10×3=30kPa

b点: p0b=K0(q+r′1h1)=0.577(30+8.0×5.19)=41.3kPa

C点: p0c= K0(q+r′1h1+r′2h2)=0.538(30+8.0×5.19+8.7×3.31)=54kPa

4.4 钢板桩计算

钢板桩顶标高+3.5m,入土深度5.35m,设置两道支撑,各支撑的中心标高分别为+2.5m、0.0m,计算水位为+3.0m。根据钢板桩承受土压力,截取板桩AD段,作力学分析如图3:

在土压力计算中A点的土压力为36.8kPa,如按水压力计算A点的压力为61.5kPa,为了简化力学计算模型,把在土层中的压力都按水压力计算,即钢板桩所受的侧压力是一个线性变化的关系。如图4所示,把钢板桩当成一个匀质的钢梁,其E和I相等。这样板桩受力就是一根均质不等跨度的连续钢梁。把板桩上部C点作为简支点,而基坑底部作为固定点计算(如图4)。

采用“1.5版清华力学求解器”建模求解,弯矩和剪力如图5,使用超静定结构力学中的弯矩的分配法求得各变矩:

故:从以上验算结果来看,均满足要求。

4.5 基坑支撑结构

在钢板桩计算过程中不考虑水流动水压力,钢板桩内侧用1根40号工字钢焊接组成围囹(在钢板上每隔2m焊一牛腿作为围囹支撑),斜撑采用20号槽钢组合截面压杆,中间用600mm钢管作为支撑,钢管两端与围囹要焊接牢固,钢管中间用木桩作为坚向支撑。支撑位置的确定综合考虑施工操作空间及板桩应力的合理分布。

在确保安全的前提下,基坑支撑的施工与基坑内水位的下降按“先支撑后降水,分层支撑分层降水”的原则进行,结合本基坑工程的特点,共分二层支撑;基坑支撑的顺序如下:加入第一层导梁→进行第一层支撑→抽水至第二层支撑处→加入第二层导梁→进行第二层支撑→抽水至基坑底。

5 钢板桩围堰施工

5.1 施工准备

钢板桩经过装卸、运输,会出现撞伤、弯扭及锁口变形,钢板桩在拼组前必须进行检查,剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩;剔除钢板桩表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤;在钢板桩锁口内涂抹黄油以减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩围堰的渗漏。

5.2 钢板桩的插打

(1)导梁的安装

施打前必须先制作和安装导梁,可用若干钢管桩打入河床内,将内导梁焊接在钢管桩上面,用以导向,水上平台经检查平面位置后可直接作为外导向;导梁采用20号工字钢制作,具有一定竖向和侧向刚度,保证施打时不变形,正确导向;在打钢板桩时,采用两个夹具夹住钢板桩,夹具可采用10号槽钢制作。

(2)插打钢板桩

采用浮吊悬挂60kW(激振力60t)振动锤插打钢板桩。采用小锁扣扣打施工法,为了确保插打位置准确,第一片钢板桩是插打的关键;插打前在导向架上设置一个限位框架,大小比钢板桩每边放大1cm,插打时钢板桩背紧靠导粱,边插打边将浮吊钩缓慢下放;这时在互相垂直的两个方向用经纬仪观测,以确保钢板桩插正、插直,然后以第一根钢板桩为基准,再向两边对称插打钢板桩。

在钢板桩施工中,打设的允许误差一般为:桩顶标高偏差±100mm;钢板桩轴线偏差±100mm;钢板桩垂直度偏差为1%。在打设过程中,应监测是否在允许误差范围内,超出时及时纠正。

5.3 钢板桩围堰合拢

在即将合拢时,开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离,再根据钢板桩的宽度,计算出所需钢板桩的片数,按此确定下一步钢板材如何插打(是增加钢板桩,还是钢板桩插打时向外绕圆弧);为了便于合拢,合拢处的两片桩应一高一低。方形钢围堰有4个面,打完的每一片钢板桩都要沿导向架的法线和切线方向垂直,合拢应选择在角桩附近(一般离角桩4~5片),如果距离有差距,可调整合拢边相邻一边离导向架的距离。为了防止合拢处两片桩不在一个平面内,一定要调整好角桩方向,让其一面锁口与对面的钢板桩锁口尽量保持平行;如合拢困难,可采用异型钢板桩合拢。

5.4 安装内支撑

当围堰合拢后,抽水施工前还须进行内支撑的安装,以防水压力过大影响围堰内的施工安全。

内支撑的设置,除了考虑受力外,还应考虑不妨碍堰内施工。内支撑自上而下设置,一边抽水,一边安装,根据水压力和土压力计算决定支撑数量。内支撑周边梁采用40号工字钢,上下间距2.5m,支撑采用二道。围堰内排水用抽水机,抽水机采用大于围堰内渗水量的1.5~2.0倍(抽完后留1~2台备用)。

5.5 围堰挡水效果

基坑抽干水后,可清楚观察到围堰挡水止水效果:钢板桩围堰内表面基本没有漏水,只有少数较残旧的钢板桩由于接头不紧密导致少量漏水;基坑内也没有出现渗漏、管涌等现象,说明钢板桩围堰是成功的。

5.6 变形观测

在钢板桩围堰挡水期间,我们定期对钢板桩顶的位移进行观测,发现桩顶向基坑内的偏移量稳定在2cm以内,说明堰体是稳定的。

5.7 拔桩

水中墩施工结束,立即拔除钢板桩。拔桩前向围堰内灌水,自下而上拆除内支撑,先拆除下部支撑,将水灌进一层,再拆除上部支撑。拔桩时先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1~2min,使钢板桩周围的土松动,产生“液化”,减少土对桩的摩阻力,然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况,发现上拔困难或拔不上来时,应停止拔桩,先振动1~2min后往下锤0.5~1.0m再往上振拔,如此反复即可将桩拔出来;同时观察浮吊吃水情况,逐渐加快起拔速度。

6 结束语

九圩港大桥水中承台在水下5m,采用钢板桩围堰施工取得成功,同时在采用井点排水的条件下可以实现“干法施工”,不需要采取水下封底,在质量上易于保证,这对于运输繁忙、不能断航、水深相对浅的工程使用较为有利,具有工期短、施工方便、止水效果好、成本投入低等优点,取得了良好的经济效益。

摘要:九圩港大桥主墩承台采用单层钢板桩围堰方案进行施工,结合现场情况对钢板桩围堰的设计、施工作了具体分析。

关键词:钢板桩围堰,设计,施工

参考文献

[1]凌智平.基础工程[M].北京:人民交通出版社,1998.

[2]公路一局.公路施工手册[M].北京:人民交通出版社,2000.

[3]龚晓南.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

[4]李万华.深水基坑单壁钢板桩围堰设计与施工[J].现代交通技术,2004(1).

[5]梁海龙.深水承台钢围堰施工技术[J].北方交通,2010(3).

拉森IV钢板桩围堰设计与施工 篇8

某高架桥承台平面尺寸为7×6.8m, 承台高3m, 拟定采用拉森Ⅳ型锁口钢板桩施工。钢板桩顶标高+18.3, 钢板桩底口标高+9.3。

2 地质情况

根据工程地质勘察报告, 由上至下分别为粉质粘土、细砂、砾砂。粉质粘土容重为14.5k N/m, 固块粘聚力14.8k Pa, 摩擦角13°;细砂容重19.2k N/m, 固块粘聚力0k Pa, 摩擦角21°;承台处的地质情况见表1所示。

3 工艺流程图

工艺流程图见图1。

4 选型

根据承台地质情况, 选用拉森Ⅳ型钢板桩, 拉森Ⅳ型钢板桩截面参数见表2。

5 钢板桩受力分析

承台钢板桩主要受主动土压力及被动土压力、挖机自重, 根据《建筑基坑工程技术规范》TGT120-2012计堆载q=17k N/m2, 土压力按朗金理论计算。基坑开挖至坑底标高+13.2, 基坑开挖深度为4.8m。

5.1 土压力计算

其中:q—地面堆载, 取q=17k N/m2;h—计算基坑深度;γ外—基坑外侧土体的加权平均重度, γ外=17.84k N/m3;Ka—主动土压力系数, φ外为基坑外侧土加权平均摩擦角, φ外=18.68°;C外—基坑外加权平均固块粘聚力, C外=1.48k Pa。

其中:h—计算基坑深度;γ内———基坑内侧土的加权平均重度, γ内=19.2k N/m3;Kp—被动土压力系数, φ内为基坑内侧土加权平均摩擦角, φ内=21°;C内—基坑内加权平均固块粘聚力, C内=0k Pa。

5.2 围堰土压力系数计算

式中:Ka—主动土压力系数;φ外—为基坑外侧土加权平均摩擦角。

经计算得Ka=0.515

式中Kp—被动土压力系数;φ内—为基坑内侧土加权平均摩擦角。经计算得Kp=2.117。

5.3 入土深度计算

根据盾恩法计算入土深度, 设钢板桩入土深度为X m。

式中:Ka—主动土压力系数;Kp—被动土压力系数;H—基坑开挖深度, 取4.8m;X—板桩入土深度;λ—安全系数, 取1.5。解得钢板桩入土深度X=2.315m, 因此钢板桩桩长2.315+4.8=7.115m, 为增加钢板桩重复利用率, 选取9米 (标准件) 。

5.4 钢板桩入土支撑反力计算

承台处于河岸浅滩, 并且在旱季施工, 故不考虑水压力。钢板桩及其内支撑布置图见图4。

取钢板桩受力平衡进行计算, 并且考虑被动土压力1.25倍安全系数;

式中:Ea、Ep为最小入土深度1.543m时, 主动土压力和被动土压力的合力。

经计算求得RA=70.9k N。

5.5 围囹受力计算

设计内围囹采用2I25b, 斜支撑采用φ529壁厚8mm钢管。

根据图5-7受力图可知:

最大弯矩为

最大剪力为

2I25b的截面特性为W=844.4cm3, 腹板断面积A=50cm2。

由公式σ=Mmax/W=65.8MPa<[σ]=170MPa, 满足要求。

综上所述, 承台使用拉森Ⅳ型钢板桩围堰施工, 选用9m长钢板桩, 内围囹采用2I25b, 斜支撑采用529壁厚8mm钢管, 入土深度4.8m能够满足施工及安全需要。

6结束语

拉森钢板桩围堰用作桥梁承台施工不仅环保、绿色而且施工速度较快、施工费用低廉, 具有很好的防水功能。拉森钢板桩具有较大的前景和应用市场, 在高架桥施工中具有很大的推广应用价值。

摘要:拉森钢板桩作为一种新型的建筑材料被广泛运用于桥梁深水基础围堰工程。本文结合南环高架桥101号承台施工, 重点介绍钢板桩围堰施工的相关技术。

关键词:浅滩,拉森IV,钢板桩,设计,计算

参考文献

[1]陈仲颐.土力学[M].清华大学出版社.

[2]JTG/T F50-2011, 公路桥梁施工技术规范[S].

水中钢板桩围堰设计 篇9

宁德特大桥是新建铁路温福线 (福建段) 站前工程第Ⅲ标段一座特大型桥梁, 全长8 162.5 m。桥梁跨越宁德海湾及其岸边农田、鱼塘, 并在其福州端跨越罗宁高速公路和104国道。宁德特大桥基础为ϕ1.5 m, ϕ1.25 m钻孔桩, 桩长为10 m~63 m;承台最大尺寸为10.4 m×14.3 m, 高3.5 m。墩身均为实心式, 墩身高度范围为3.35 m~20.35 m。上部结构为三联三跨连续梁及24 m, 32 m简支箱梁, 共236孔, 采用整孔预制、架设方案施工。

2水文及地质特征

桥址处海域为外海海域, 桥址处海滩每天都有一大一小两次涨落潮, 高潮时水深5 m~10 m。每月的月初、月中潮水较大。百年一遇高潮位为+5.5 m, 2008年最高潮位为+4.3 m。桥址内地层较简单, 上部为第四系海积成因的淤泥, 平均厚度约为20.0 m, 中部为冲洪积, 冲积成因的卵石土, 砂类土和粉质黏土等, 平均厚度约为16.0 m, 下部则为燕山晚期花岗岩及其风化残积土。

3钢板桩围堰设计 (以58号墩为例)

3.1 钢板桩选型

根据实际地质情况, 结合钢板桩的特性、施工方面进行考虑, 宁德特大桥水中墩承台及部分岸上承台选用拉森Ⅳ型钢板桩施工, 其主要技术参数为:W=2 043 cm3, I=31 950 cm4, Q=76.1 kg/m。

3.2 钢板桩设计检算

1) 设计概况。

宁德特大桥施工高水位为+4.5 m。钢板桩围堰所在土层为淤泥, 其物理性质指标为:内摩擦角φ=3.21°, 取等代内摩擦角φe=15°, 粘聚力ε=10.3 kPa, γsat=16.2 kN/m3。

承台顶标高-0.18 m, 承台底标高-3.68 m, 基坑底开挖至-5.18 m。承台厚度为3.5 m, 水下封底混凝土厚度取用1.5 m, 淤泥面标高-4.06 m。

2) 钢板桩最小入土深度t0。

因开挖深度较深, 又为单撑支护, 需钢板桩入土较深, 故按上端为自由支撑, 下端为固定支撑, 用等值梁法计算。板桩上土压力分布见图1。

以最不利工况:潮位至+3.8 m, 第一道支撑 (+2.5 m) 安装好, 抽水至+0.0 m, 安装第二道支撑 (+0.5 m) 计算最小入土深度t0。

a.土压力计算。

主动土压力系数:ka=tg2 (45°-φe2) =0.59

被动土压力系数:kp=tg2 (45°+φe2) =1.70

被动土压力修正系数:k=1.4, 则k¯p=kkp=1.4×1.70=2.38

主动土压力:q1=0;q2=γwh=10×7.86=78.6 kPa;q4=γh=40.6 kPa。

土压力为零点:

y=q2-q4r (k¯p-ka) =78.6-40.616.2× (2.38-0.59) =1.31m

b.支撑荷载计算。

计算时取一延米板桩条, 假定板桩在支撑间为连续梁 (见图2) 。

解得:A=129.21 kN/m;B=122.25 kN/m。

c.钢板桩插入深度的计算。

RBx=16rx3 (k¯p-ka) ;

x=5.03 m;

t=1.1 (x+y) =1.1× (5.03+1.31) =6.97 m

桩长:4.6+4.06+6.97=15.63 m;取桩长16 m

d.钢板桩弯矩计算。

最大弯矩 (B点) :Mmax=273.91 kN·m

钢板桩应力:σmax=ΜmaxW=273.91×1062043×1000=134.07MPa<[σ]=170 MPa。

钢板桩满足要求。

4钢板桩围堰施工工艺

4.1 钢板桩准备

1) 钢板桩。钢板桩无论是新购还是租赁, 进入施工现场前均需检查, 整理。新钢板桩验收时, 应备有出厂合格证, 机械性能和尺寸符合规范要求。经整修或焊接后的钢板桩, 应用同类型的钢板桩作锁口通过试验检查。验收或整修后的钢板桩, 应分类、编号、登记存放。2) 钢板桩的运输。对于处理好的钢板桩, 在堆存、搬运起吊时, 不得损坏锁口和由于自重而引起变形。钢板桩采用汽车或船只运输。3) 钢板桩的整理。钢板桩运到工地后, 需进行整理。清除锁口内杂物, 对缺陷部位加以整修。

锁口检查的方法:用一块长约2 m的同类型、同规格的钢板桩作标准, 将所有同型号的钢板桩作锁口通过检查。对检查出的锁口扭曲及“死弯”进行调整。

4.2 钢板桩插打

1) 设置导桩框架。钢板桩围堰施工前, 先搭设第一层内支撑, 作为简易施工平台。简易施工平台由型钢组成, 焊接在该墩位钢护筒上面。同时简易施工平台上兼作导桩框架, 在插打钢板桩时起导向作用。2) 钢板桩插打。钢板桩围堰采用逐片插打。桩锤一般采用振动桩锤。应用固定的临时导向架插打钢板桩, 在稳定的条件下安置桩锤。准备工作就绪后, 将事先加工好的定位桩精确垂直安设于上游中心, 并与HW400分配梁焊接牢固, 确保插打第一片钢板桩的垂直度。第一片钢板桩以HW400分配梁为定位、垂直插至设计标高。剩余钢板桩, 则以已插好的钢板桩为基准, 起吊后人工扶持插入前一片钢板桩锁口, 然后用振动锤振动下沉, 紧靠HW400分配梁。插打几片后, 将已插好的钢板桩与HW400分配梁用钢板连接。3) 钢板桩插打顺序。一般宜插桩到全部合龙, 然后再分段、分次打到标高。插桩顺序, 在潮汐河流, 有两个流向的关系, 为减小水流阻力, 可采取从侧面开始, 向上、下游插打, 在另一侧合龙。4) 钢板桩围堰合龙。合龙前的准备。在即将合龙时, 开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离, 再根据钢板桩的宽度, 计算出所需钢板桩的片数。钢板桩围堰在合龙时, 两侧锁口不尽平行, 两端相距在一定范围内时, 采取异型钢板桩合龙即可。钢板桩围堰完成后, 将钢板桩与内导框之间的空隙逐个以硬木塞紧。

4.3 定位内支撑与围囹制作安装

定位内支撑、围囹的加工制作安装, 对钢板桩围堰的垂直插打及整体稳定起重要作用, 必须准确稳固。安装围囹时, 应进行测量定位, 先打定位桩, 再在定位桩上挂装导桩框架, 在开始插打钢板桩后, 逐步将导桩框架挂在已打好的钢板桩上。

4.4 抽水堵漏

钢板桩插打到位后, 可在外侧围一圈彩条布, 在其下端绑扎钢管沉入河床, 并用砂袋压住, 堰内抽水时, 外侧水压可将彩条布紧贴板桩, 起到一定的防水作用;在钢板桩侧锁口不严密的漏水处用棉砂嵌塞, 堵漏效果明显。堵漏之后, 采用高压水枪配合泥浆泵吸泥至设计标高, 之后抛填块石。

4.5 封底混凝土施工

抛填块石之后, 采用高压泵把围堰内的水抽除。抽水后浇筑C20封底混凝土硬化基底。

4.6 钢板桩围堰拆除

在拆除工作中应注意:钢板桩围堰拆除工作与围堰施工程序应相反进行。首先采用水泵加水至最下一道内支撑标高处拆除最下一道内支撑, 其余按此步骤进行直至最顶一层内支撑拆除完毕。钢板桩拔除先由下游方向开始, 对称施工至上游方向, 采用振拔锤配浮吊进行施工。拆除过程必须时刻注意施工安全。

钢板桩拔除方法:先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1 min~2 min, 使钢板桩周围的土松动, 产生“液化”, 减小土对桩的摩阻力, 然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况, 发现上拔困难或拔不上来时, 应停止拔桩, 可先行往下施打少许, 再往上拔, 如此反复可将桩拔出来。

5结语

钢板桩围堰在宁德特大桥滩涂区成功的应用到施工中, 实践证明应用效果良好, 加快了施工进度, 节约了成本。钢板桩围堰在整个施工中较为顺利, 围堰整体性、安全性较好, 使基础按施工计划完成, 为全桥如期交工创造了有利条件, 可以为同类型桥梁基础施工提供施工借鉴。

摘要:结合宁德特大桥海湾区承台施工, 以58号墩为例, 对承台钢板桩围堰的设计与施工进行了研究, 详细介绍了钢板桩围堰设计及施工工艺, 总结了钢板桩围堰在海工领域内施工应注意的主要问题, 从而为同类桥梁施工积累了经验。

关键词:特大桥,承台,钢板桩围堰,设计,施工

参考文献

[1]陈仲颐, 叶书麟.基础工程学[M].北京:中国建筑工业出版社, 1993.

[2]刘陈伟, 李明, 张志国, 等.桥梁施工临时结构设计[M].北京:中国铁道出版社, 2002.

[3]江正荣, 朱国梁.简明施工计算手册[M].第3版.北京:中国建筑工业出版社, 2005.

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