小止口拉森钢板桩阻水围堰施工工艺

小止口拉森钢板桩阻水围堰施工工艺

WaterBlockingCofferdamConstructionTechnologybyUsing

LarssenSheetPileswithSmallSeamAllowance

许　飏,辛　宇

XUYang,XINYu

(1.浙江省建筑科学设计研究院有限公司,浙江杭州310012;2.中国龙元建设集团,浙江杭州310012)

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摘　要:详细阐述了小止口拉森钢板桩阻水围堰施工工艺,从钢栈桥施工、导向支架(围檩)安装、钢板桩屏风式施打、降水和支撑施工、承台施工、钢板桩围堰的拔桩等方面进行说明,拉森钢板桩围堰是安全可行的,其经济合理、技术先进,取得了明显的社会效益和经济效益。关键词:拉森钢板桩;阻水;施工工艺

中图分类号:TU473.1+3　　　文献标识码:B　　　文章编号:1008-3707(2009)09-0050-03

　　随着我国公路建设的飞速发展,跨越江河湖泊的公路桥越来越多。采用小止口拉森钢板桩阻水围堰施工可以在不断流、不断航的条件下完成桥墩水下施工。该工艺主要采用“拉森钢板桩+钢支撑”方案。拉森钢板桩采用桩架锤击沉桩,定位桩与导向支架定位导向,屏风式插桩,冷锤沉桩。在保证材料的完整、平直以及良好工艺的施打条件下,加上多道钢支撑,形成强度和刚度较高的封闭围堰,并且可以有较好的隔水效果。在围堰成功合拢后,逐道抽水安装围檩、钢支撑,而后抽排泥浆,冲刷河床,挖除承台基底逐步完成桥墩施工。

水深6～6.5m,为泄洪河流。本工程桥墩的水下墩

承台,在深达10.5m的河道中施工,而且水流较急,大胆地采用了小止口拉森钢板桩进行围堰,通过对水压力的精确计算和施工过程质量控制,有效地保证了基坑安全,保证了工程的顺利完成。

2　工艺流程

本工程施工工艺流程见图1。

其中钢板桩导向支架安装、转角连接件的定位和打入垂直度控制是围堰施工的关键工序。

3　施工要点

3.1　钢栈桥施工

1　工程概况

某高速公路大桥全长1.1km,连续跨越105m宽的河道及河旁双向四车道的大道,大桥桥梁为6跨长

210m的预应力连续箱梁(1×30m+4×37.5m+1×30m),中心跨两桥墩位于河道1/3跨之中,中心跨度37.5m,构造为双桥墩,每桥墩为双柱、水下承台,承

钢栈桥一般沿河岸两侧分别设置,平台可呈T

型,栈桥的排架桩为工字钢(Ⅰ36),桩距1000,桩长18m,打桩机采用50t履带吊和40t船吊。桩顶铺设双拼[28槽钢,距桩顶1300处加设一道水平[28槽钢,并设一道水平剪刀撑。桩顶槽钢面间距500横向铺设双拼[28槽钢,上铺钢板,纵横槽钢与

台顶面低于河床底1.20m,承台长度为13.9m,截面宽2.9m,高度2.8m,两端头半圆形,各承台下部桩基为3根<1.85m钻孔灌注桩。河水水位2.88m,

工字钢立桩之间均焊接牢固。钢栈桥施工平面图见图2,操作平台剖面图见图3。

收稿日期:2009-05-15作者简介:许　飏(1979—),女,浙江湖州人,工程师,从事建筑结构检测鉴定工作。

第9期

许　飏等:小止口拉森钢板桩阻水围堰施工工艺51

图3　操作平台剖面图3.2　导向支架(围檩)安装导向支架(围檩)是钢板桩插入和定位的限位装置,是形成矩形围堰的重要前道工序,可保证钢桩的打入精度和沉桩轴线的准确,施工程序如下:

(1)先在围堰初步定位的外围施打控制钢桩,按水面以上700高度焊接成四边形定位钢梁,钢梁上标注导向支架(围檩)准确位置,导向支架的钢梁焊接后,在长边导向钢梁的中间,增设角撑与定位钢梁焊接,以加强导向支架定位的稳定。

(2)测量实际打入钢板桩的尺寸,在导向支架(围檩)上标注打入的定位标记。3.3　钢板桩屏风式施打3.3.1　沉桩前准备工作　(1)沉桩机械。采用较为常见的履带式打桩机及船吊配合,采用锤击施打工艺进行沉桩。桩帽根据桩截面形状焊接而成。

(2)沉桩前钢板桩外观检查,查出锁口不顺直部位,用标准钢板桩作为锁口整形胎具,采用慢速卷扬机牵拉调整处理或采用氧乙炔热烘和大锤敲击胎具推进的方法进行调直处理,同时对这些部位要加强除锈力度,减少沉桩阻力。

(3)对于表面缺陷矫正,通常预先清洗缺陷附近表面的锈蚀和油污,然后用焊接修补的方法补平,再用砂轮磨平。

(4)沉桩尽量选用保存完好的钢板桩,对于桩体变形较大影响止水效果的不予使用。3.3.2　屏风式打入　为保证围堰钢板桩施打的垂直度,采用屏风式打入法,可克服单根桩打入法的积累误差,不易使钢板桩发生屈曲、扭转或倾斜,打入精度高,易于实现封闭合拢。

(1)施打顺序:根据围堰长方形矩形的特点,施打顺序从矩形长边开始,精确控制转角桩的位置,根据导向支架(围檩)上标注打入的定位标记,先插转

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角桩和相邻的3～4根桩,并临时与围檩焊接,然后

再插入排桩。施打从长边→短边→长边,最后在长边结束,可充分利用钢板桩连锁转动幅度的特性,实现围堰合拢。

(2)插桩、垂直度校正:桩就位后桩锤、导向轮、桩身中心应在同一轴线上。每根桩在打桩初始时,必须再次校正桩身的垂直度和板桩的锁口,使桩对准桩位,两根桩锁口必须对准,利用45kW大锤的自重让其自由入土。最先打入的角桩和钢板桩的定位和垂直度,用经纬仪全程监测。待桩进入土中一定深度后(即桩身不易偏移时),适当增加振动力,并逐步提高振打重量,待接近标高时,应慢打、轻打,以便控制桩顶标高。

(3)钢板桩送桩施工:每组约7根钢板桩成排插入导架内,使之呈屏风状,将屏风墙两端的钢板桩先打至设计标高,然后长边采用往复程序,短边采用中分顺序施打,每次施打2～3m,一次打入深度1.5～2m左右。送桩时要观察沉桩过程中的变化情况,送桩杆上刻有进尺标志,且水准仪跟踪观察,确保桩顶标高控制。钢板桩送桩施工顺序图见图4。

3.3.3　钢板桩围堰合拢方法　(1)标准钢板桩施

工:施工时,选用有效宽度符合设计要求的标准钢板桩,并在导梁上标出各根板桩的定位标记,然后把闭合段插立于导架中。对于前期钢板桩施打偏差较小、宽度符合标准钢板桩的倍数,可采用此法实现围堰闭合。同时,可利用标准钢板桩联锁转动幅度的特性,但应注意轴线转角不能大于钢板桩允许的联锁转动幅度。标准钢板桩施工法见图5。

图5　标准钢板桩施工法

(2)轴线调整施工:通过钢板桩墙闭合段轴线

设计长度和位置的调整来实现闭合。施工时根据

实测的板桩有效宽度,在钢板桩轴线转角闭合处,合理调整轴线位置,以延长或缩短板桩闭合段长度的方法,来达到用标准拉森钢板桩实现闭合。转角处两侧轴线的调整段长度一般为10根钢板桩的宽度。

(3)转角桩施工:转角桩结构形式为割除钢板桩单边锁口,测量出转角线上桩身的位置,被割除的锁口安装在该位置上,通过电焊连接并加设劲板,增加转角腹板的强度。3.4　降水和支撑施工3.4.1　钢支撑施工　围堰施打每完成一面,即安装首道支撑的围檩,围堰施打合拢,立即安装第一道支撑。然后按工况:抽水→板桩锁口处石棉绳嵌缝→支撑施工→抽水→完成第二、三道支撑。河床面以下第四、第五道支撑,采用搅拌、冲刷方法,将河床以下泥浆用泵抽吸到河岸后进行安装。围堰共设多道支撑,最后一道支撑换撑,待500厚垫层完成后拆除。其余支撑待水下承台和柱子完成后,随河水回灌逐道拆除。3.4.2　降水止水作业　根据围堰形状,施工中配备足够的水泵。降低围堰内的水位,保持抽水速度,密切配合支撑施工,并随时注意观察围堰的变化情况。

施工中做到钢板桩定位准确、垂直度保证,以及支撑及时,围堰的变形很小。降水和开挖到底部时,采用石棉绳即可阻水。

(下转第56页)

图4　钢板桩送桩施工顺序图

(4)沉桩测量控制:在沉桩过程中,应控制沉桩

速度。用经纬仪进行测量,随时注意调整桩的垂直

度,做好沉桩记录。若偏差较大,则应设置异形纠偏桩。

①围堰长边方向平行河岸,在轴线延长线上无法放置测量仪器,故选择在与长边平行的钢栈桥上设置轴线平行线,标出钢板桩外侧锁口位置,架设经纬仪进行垂直度监测。如果拉森钢板桩锁口处边线与仪器中“十”字线不吻合,说明钢板桩在轴线方向有倾斜。

②围堰短边方向垂直河岸,在轴线延长线上,即钢栈桥上可以架设经纬仪进行垂直度监测。轴线延长线上的仪器架设位置必须精确,使得仪器视线与钢板桩轴线一致。

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应保证一定间距,并在各个管子之间加道箍筋,采取

一定的构造手段来处理。

3　结　语

笔者通过走访的30多所学校建设工地现场,经历从基础验槽、标准层钢筋验收、主体结顶等整个主体建设过程,并结合自己的设计体会,分别从原材料、基础和挡土墙的施工、钢筋工程、混凝土浇筑等各个建设环节,讨论施工过程的重点和难点问题,并提出了一些见解和解决方法,希望对灾后恢复重建工作提供参考。

参考文献

[1]　王亚勇,戴国莹,许鸿业,等.GB5022322008建筑工程抗震设

防分类标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[2]　徐正忠,王亚勇,王迪民,等.GB5001122001建筑抗震设计规

范[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.

[3]　徐有邻,程志军,白生翔,等.GB5020422002混凝土结构工程

图6　水电预埋管穿梁施工质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

(上接第52页)3.5　承台施工

承台基底将近500厚的土方,采用人工开挖、铲

平,并且在开挖的当天,即进行垫层混凝土的浇捣。围堰内降水和土方开挖中,坑底钻孔灌注桩在人工凿除后吊出外运,桩顶修凿,安排在垫层施工完成以后。混凝土垫层浇捣完成后,形成坑底支撑,随即拆除最下面一道钢支撑,安排进行钢筋混凝土承台结构施工。3.6　钢板桩围堰的拔桩拔桩机仍采用50t履带吊及振动锤。拔桩起点与拔桩顺序应与打入桩顺序相反,即后打的先拔,先打的后拔。

拔桩起吊时应掌握起吊垂直度,以保持板桩不损咬口及不致桩身扭曲。起重机应随实际情况逐渐加载,起吊一般为略小于减振器弹簧的压缩极限。

拔桩时,对阻力较大的桩,可采取以下措施:(1)在板桩的咬口注以润滑油,以减少阻力。(2)先将桩锁口振活以减少土的粘附力,或先将桩打入100～300深,然后再起拔。

(3)采用间歇振动的方法,每次振动15min,振

动锺连续工作不得超过2h。

当把钢板桩拔到比基础底板略高时暂停引拔,用振动锤振动几分钟,以便振落粘泥,清洗板桩。

4　结　语

在泄洪、通航要求较高的河段通过采用拉森钢板桩围堰组织水下桥墩承台的深基础施工,既满足河道泄洪通航要求,又满足强度和止水要求,保证了工程进度。

而小止口拉森钢板桩阻水围堰施工工艺的材料成本、施工荷载和施工机械,均大大小于传统的钢套箱工艺。因此,选用拉森钢板桩围堰可以节省工程造价,保证工程顺利进行。

通过对压力的精确计算和施工过程质量控制,可以有效保证基坑的安全。实践证明,河道不断流的深水桥墩施工,采用拉森钢板桩围堰是安全可行的,其经济合理性、技术先进性,得到建设单位认可和业内同行的高度评价,取得了明显的社会效益和经济效益。