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1、第 2 期 1钢板桩围堰施工工艺和技术措施 摘要：摘要：通过对南通市 XX 大桥水中超深覆盖层主墩承台采用钢板桩围堰施工的实践，介绍了钢板桩施打、加固、吸泥施工及钢板桩防渗漏措施。总结了钢板桩围堰的施工工艺和技术措施。通过相关理论计算确认本工程钢板桩围堰施工工艺的合理性。实践充分证明钢板桩围堰工艺在亚砂土夹粉砂为主的覆盖层桥梁超深承台施工中是可行的。关键词：关键词：钢板桩；围堰；施工工艺；摘自：摘自：中国市政工程。2008.第 1 期1 工程概况南通市 xx 大桥桥梁总长 533.62m ，分上、下行两幅，桥梁总宽 39.6m ，由主桥及南北引桥组成。主桥采用 78m+138m+110m+58
2、m 四跨不等跨连续箱梁，每幅桥采用单箱双室预应力混凝土箱形结构；南引桥为 2x28m 现浇箱形刚构桥，北引桥为 3x30m 连续箱梁桥。全桥采用双柱式桥墩，配以钻孔群桩基础。主桥下部结构共有 5 个墩台，其中 2 号墩为水中主墩，位于分水岛以下。2 号墩承台高度 3.5m（按 1985 年国家高程基准，以下同） ，承台底标高-8.3m，顶标高-4.8m，承台埋入河床面以下，河床面标高-1.5m，承台覆盖层厚。2 号主墩承台位于本桥工期的关键线路上，快速去除覆盖层进行承台施工是 2 号墩承台施工的关键。考虑到本桥施工工期紧、任务重，采用沉井施工、钢吊箱施工等常规的水中承台施工工艺无法满足施工要求
3、，经过多次方案讨论，决定采用超长钢板桩围堰施工工艺。2 工程地质2 号墩施工区域场区浅部岩性主要为亚砂土、亚豁土、粉细砂、中粗砂。根据 xxx 水文站资料，本段历年潮汐特征值为：最低潮位-1.504m，最大潮差 4.01m，涨潮最大流速为 0.58m/s，落潮最大流速为 1.33m/s。施工期最高水位为 3.5m 。3 超深承台钢板桩施工要点3.1 钢板桩方案及型号选定由于 2 号墩承台深入河床面，采用常规施工工艺都存在工期长、吸泥进度慢等缺点，为了迅速形成承台施工环境，所以采用超长钢板桩施打形成封闭围堰的施工方案。钢板桩围堰平面尺寸 19.1m x 15.2m，钢板桩长 20m 。通过其他工
4、程钢板桩使用经验，选择日本拉森式型钢板桩的效果较好。第 2 期 23.2 钢板桩施打1）钢板桩的定位。钢板桩的定位系统包括两层定位架。下层定位架在水面上 0.5m 处，采用 I24a 型钢焊接于工作平台的钢管桩上，上层定位架固定于钢管桩上，两层定位架间距4m 。2）施打顺序。首先施打角上的钢板桩，施打完成后测量检测平面位置和垂直度，满足要求后利用锁口导向和定位导向依次施打其余钢板桩。3）钢板桩接长。2 号承台钢板桩长度 20m，顶标高4.0m，底标高-16.0m 。常规施工钢板桩长度模数为 16m、12m、10m 等，因此需要对现有模数钢板桩进行接长。钢板桩接长采用坡口对焊， “U”形内侧焊接
5、加劲板，焊接完成后，用 2m 长钢板桩从焊接钢板桩一端插人、穿出到另外一端，检查锁口质量。4）钢板桩插打。将钢板桩用自航驳船运到墩位，用 5Ot 履带吊吊起 40 型振动锤斜插到钢板桩顶口，整体起吊振动锤和钢板桩，利用自重顺锁口下插，然后测量观测钢板桩垂直度和平面位置，满足要求后开启振动锤一边振动，一边插打下沉。插打钢板桩时，第一根钢板桩必须插正、打正，以免影响后面的钢板桩。整个钢板桩围堰施打过程中，开始时可插一根打一根，即将每一片钢板桩打到设计位置；到剩下最后20 片时，要先插后打；若合龙有误，用倒链或滑车组对拉，使之合龙；合龙后，再逐根打到设计深度。钢板桩的插打详细步骤如下。（1）在预施打
6、的钢板桩锁口内涂黄油，并在桩的下端系两根缆风绳。（2）安绑主副吊点，其中副吊点未焊吊环，用钢丝绳捆扎时，应垫以木枋，以防滑移和受力后吊点处锁口变形。（3）起吊一定高度后，慢慢放松副吊点，使钢板桩接近垂直状态，并利用风缆控制正反方向。（4）钢板桩就位下插。第一根钢板桩系沿导向木下插，是整个围堰钢板桩的基准，要反复挂线检查，使其方向垂直位置准确。其余各桩，则以插桩为准，对好锁口后，利用自重下插。当自重不能迫使其下插时，可利用滑车组进行加压。（5）安设桩锤进行振动锤击，使钢板桩下沉到河床预定标高位置。（6）将已插好的钢板桩点焊固定于顶层内支撑导向架（用短钢筋） 。（7）拆除悬挂外导环吊杆的挑梁。按上
7、述步骤逐根下插钢板桩。第 2 期 35）钢板桩围堰的合龙。钢板桩围堰合龙段选在承台短边侧面，在合龙时，两侧锁口不一定会平行。为此要在钢板桩顶端使用千斤顶或复滑车组调整两侧锁口的平行，而且在合龙段采取先插合龙、再逐根施打到位，使钢板桩围堰合龙。3.3 钢板桩加固1）钢板桩加固措施。钢板桩围檩的支撑包括围檩及内撑，采用两层布置，两层标高分别为 0.0m、-4.8m。围檩采用 HW500mmx300mm 型钢，内撑采用800mm x8mm 钢管，上下两层，围檩固定于钢板桩内壁，钢管桩八字撑两端均用三角加劲板加固。钢板桩加固示意图(见图 1) 。2)钢板桩加固原则。在确保安全的前提下，基坑支撑的施工与
8、基坑内水位或泥面的下降按“先支撑后降水或吸泥，分层支撑分层降水或吸泥”的原则进行。具体支撑顺序如下：抽水至第一层支撑处加第一层围檩及内撑吸泥至第二层支撑处加第二层围檩及内撑吸泥至基坑底。3）钢板桩围檩安装。围檩型钢安装，首先在安装位置下方焊接承受围檩自重的临时短型钢，然后吊人围檩型钢就位。由于部分钢板桩侧面与围檩型钢之间存在空隙，将每片有空隙处的钢板桩用短型钢支撑在围檩型钢上并焊接固定，尤其注意钢板桩围堰四角与围檩型钢的固定。4）钢板桩内撑安装。按照设计图纸安装内撑，对围檩型钢和内撑接头位置用三角加劲板焊接，同时加强焊缝质量检查。3.4 吸泥施工由于工程地质以砂层为主，现场主要采用射水吸泥。先
9、将钢板桩围堰内水抽干后，用 2 台水泵进行高压射水，同时用 2 台泥浆泵吸出混合泥砂水进行吸泥施工。吸泥过程中尽量保持泥面均匀下降。吸泥到每层支撑面以下 lm 后，必须在安装好围擦和内撑后，方可继续吸泥施工下一层支撑。吸泥施工至泥面标高约-8.2m 时，基坑开始出现涌砂，于是停止围堰内干施工吸泥，向围堰内补水至-3.0m，进行水下射水吸泥，最后吸泥到设计标高-10.3m 。第 2 期 43.5 钢板桩防渗漏措施钢板桩主要依靠锁口自身密实性进行防漏，但是如果锁口不密、外侧水压力过大，钢板桩围堰会出现渗漏。根据 2 号墩施工经验，可采取如下措施进行预防和处理。1）施工时的预防渗漏措施。钢板桩渗漏一
10、般出现在锁口位置，因此施工过程中重点加强对锁口的检查。施工前用同型号的短钢板桩做锁口渗漏试验，检查钢板桩锁口松紧程度，过松或过紧都可能导致钢板桩施工后渗漏；施打前在钢板桩锁口内抹黄油；施打时控制好垂直度，不得强行施打，损坏锁口。2）施工后的小渗漏处理。抽水后发现钢板桩锁口漏水，但不太严重时，可用破棉絮或勃土对渗漏位置填堵。3）施工后的大渗漏处理。对于退潮后不渗漏但涨潮时渗漏较大时，则可用快速堵漏剂将锁口位置进行封堵；渗漏严重时，在钢板桩围堰渗漏外侧堵砂袋或散装细颗粒堵漏物（如木屑、炉渣、谷糠等）, 内侧用板条、棉絮、麻绒等在板内侧嵌塞。4 钢板桩施工工艺的理论探讨1）桩锤选择。根据公路施工手册
11、：桥涵一书中公式 6-5a进行计算的结果，选1用 40 型振拔桩锤（带液压钳）能够满足要求。2）钢板桩结构计算。根据简明施工计算手册一书中公式 4-50计算，可知钢板2桩人土深度 5.3m 可满足要求。参照公路施工手册：桥涵一书中图 5-46 的曲线 1-1计算，可知钢板桩强度满足1要求。5 社会效益及经济效益如果 2 号墩承台采用常规施工方案，参考其他类似工程，沉井施工工期约 80d；钢吊箱施工工期约 50d；现采用钢板桩施工，工期约 35d。可见本工程采用钢板桩围堰施工工艺对缩短工期有明显效果，具有良好的社会效益。2 号墩承台采用钢板桩施工，比传统施工工艺增加了措施成本，但是节约工期，降低
12、人工、设备成本和管理成本，总的算来节约工程成本 25.1 万元，具有良好的经济效益。6 结语南通市 xx 大桥 2 号主墩水中超深覆盖承台，由于采用钢板桩施工，从钢板桩施打、加固、吸泥直至浇筑封底混凝土的全过程，与传统的钢吊箱、沉井施工工艺相比，具有费用省、工期短的优点。钢板桩围堰工艺在亚砂土夹粉砂为主的覆盖层桥梁超深承台施工中的成功应用，取得了良好的社会效益和。经济效益，为类似超深承台的施工提供了经验。第 2 期 5新拉森钢板桩施工 本工程拉森钢板桩主要用于沙岗污水处理厂至建国路段排污渠的基坑基槽止水及支护结构 ，具体施工操作如下。 基坑开挖采用 型 90 米长拉森钢板桩支护。拉森钢板桩用升
13、降机就位后采用履带式液 压挖土机 KATO-1250 或 KATO-1430 带 VH-2000 或 VH-3000 的液压振锤的锤机施打，施 打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情况，认真放出准确的支护桩中线。 考虑到钢板桩较长，在施打中，钢板桩容易向一边倾斜，由于倾斜误差积累不易纠正，难 以控制钢板桩墙的平直度，所以钢板桩施工拟采用屏风式打入法。屏风式打入法不易使板 桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸，打入精度高，易于实现封闭合拢。施工时，将 10 20 根钢板桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再施打。 1、钢板桩施工的一般要求 （1）钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于方渠基础施工，即在基础
14、最突出的边缘外 留有支模、拆模的余地。 （2）基坑护壁钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便标准钢 板桩的利用和支撑设置。各周边尺寸尽量符合板桩模数。 （3）整个基础施工期间，在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业中，严禁碰撞 支撑，禁止任意拆除支撑，禁止在支撑上任意切割、电焊，也不应在支撑上搁置重物。 2、钢板桩施工的顺序 （1）钢板桩位置的定位放线 （2）挖沟槽 （3）安装导梁 （4）施打钢板桩瞩 （5）拆除导梁 （6）清理锚杆处标高的土方 （7）挖土 （8）排污管、渠箱施工 （9）回填石屑 （10）拔除钢板桩 3、钢板桩的检验、吊装、堆放 （1）钢板桩的检验 对钢
15、板桩，一般有材质检验和外观检验，以便对不合要求的钢板桩进行矫正，以减少打桩 过程中的困难。 外观检验：包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和锁口形状 等项内容。检查中要注意：a）对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；b）割孔、断面 缺损的应予以补强；c）若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度。原则上要对全部钢 板桩进行外观检查。 材质检验：对钢板桩母材的化学成分及机械性能进行全面试验。包括钢材的化学成分分 析，构件的拉伸、弯曲试验，锁口强度试验和延伸率试验等项内容。每一种规格的钢板桩 至少进行一个拉伸、弯曲试验。每 20-50t 重的钢板桩应进行两个试件试验。 （2）钢板
16、桩吊运 装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口第 2 期 6免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢索捆扎，而单根吊运常 用专用的吊具。 （3）钢板桩堆放：钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦 而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。堆放时应注意： 堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便； 钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明； 钢板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过 5 根，各层间要垫枕木，垫木间距一般为 3-4 米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过 2 米。 4、导架的
