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1、筑龙网 WWW.ZHULONG.COM1马钢新区拉森钢板桩支护工程实践 一、工程概况 一、工程概况 马钢 500 万吨高附加值板卷产品生产线位于马鞍山市慈湖工业园内,主要包括新建 1 条 2250 热连轧线、1 条 2130 酸洗冷连轧线、3条热镀锌线、2 条彩涂线以及相配套的炼铁、炼钢及全部公辅设施。 本文介绍 2130 酸洗冷连轧线地下排水管廊拉森桩围护工程，地下管廊单侧长度 251.8m，采用双面拉森桩围护总延长米 503.6m，地下管廊宽度包括结构施工工作面，217 轴至 226 轴 6.8m，226 轴至 229 轴， 2A 轴至 2C 轴 8.45m， 基坑平均开挖深度包括垫层内0
2、.00以下-7.4m，局部廊段最大开挖深度-8.6m，拟采用长度 12m的拉森IV 钢板桩实施双面围护，以确保基坑安全开挖，管廊结构顺利施工。 二、地质概况 二、地质概况 根据区域地质报告，自上而下土层分布为： 表层为回填矿渣，并不均分布积存一定量块石，积存一定量的天然降水，该层土层厚度约 33.5m。 次层沉桩段为含少量粉煤灰的软塑状粉质粘土，土层厚度为57m。 桩端持力层段为粉质粘土。 筑龙网 WWW.ZHULONG.COM2见下图 三、钢板桩方案 三、钢板桩方案 1、钢板桩的选用 1、钢板桩的选用 根据工程所在地场地特点，结合钢板桩的特性、施工方法等方面进行考虑，选用拉森号钢板桩，拉森号
3、钢板桩宽度适中，抗弯性能好，依地质资料及作业条件决定选用钢板桩长度 12m长，要求钢板桩入土深度达桩长 0 .5 倍以上。 2、打桩设备 2、打桩设备 拟采用 Z550 型液压振动沉桩机，作为沉设拉森桩主要动力，为确保基坑开挖安全，并采用 250*250 的 H 型钢实施围囹加固，必要时可沉设锚桩，对围护实施拉锚加固。投入钢板桩打拔桩机 4 台用于施工。打拔桩机为挖掘机（日立 550）加液压高频振动锤改装而成，为台湾仿荷兰产振动锤，激振力 220kN。 0.00 回填矿渣 -3.5 软塑状粉质粘土 -10.5 筑龙网 WWW.ZHULONG.COM3四、钢板桩设计方案 四、钢板桩设计方案 1、
4、计算拉森桩入土深度 1、计算拉森桩入土深度 根据钢板桩入土的深度，按单锚浅埋板桩计算，假定上端为简支，下6.8m (8.45)m 2C 轴 1A 1A 503.6m 4#拉森桩 A-A 剖 面 -7.4m（8.6m）25#H 型钢围令 2C 轴 217 轴 I I 排水沟 12m 2.5m 0.00 25#H 型钢直撑 5m 5m 5m 筑龙网 WWW.ZHULONG.COM4端为自由支承。这种板桩相当于单跨简支梁，作用在桩后为主动土压力，作用在桩前为被动土压力，压力坑底以下的土重度不考虑浮力影响，计算简图如下。 主动土压力 ()()211 22aaaEeHtHtK=+=+被动土压力 211
5、22pppEe tt K=式中： ae主动土压力最大压强，()aaeHt K=+； pe被动土压力最大压强，apetK=； aK主动土压力系数 0 20202045450.4922aKtgtg=； pK被动土压力条数 0 20202045452.0422pKtgtg=+=+=； 土的内摩擦角 020=； 土的重度 317.5/kN m=； H基坑开挖深度 6Hm= 筑龙网 WWW.ZHULONG.COM5为了使钢板桩保持稳定，在 A 点的力矩等于零，即0AM=，亦即 ()22033aappapE HE HEHtEHt=+=将以上数据代入上式中，可得下式 3218334590ttt+= 整理后即
6、可求得所需的最小入土深度 3.89tm= 所以钢板桩总长度为： 63.899.89Lm=+= 故选择 12m拉森桩作为围护桩是合理的。 2、钢板桩稳定性验算 2、钢板桩稳定性验算 板桩入土深度除保证本身的稳定性外， 还应保证基坑底部在施工期间不会出现隆起和管涌现象。 在软土中开挖较深的基坑， 当桩背后的土柱重量超过基坑底面以下地基土的承载力时，地基的平衡状态受到破坏，常会发生坑壁土流动，坑顶下陷，坑底隆起的现象（如下图） ，为避免这种现象发生，施工前，需对地基进行稳定性验算。 . qABCOXXGh (a) (b) 筑龙网 WWW.ZHULONG.COM6如图 b，假定在坑壁土重力 G 作用下
7、，其下部的软土地基沿圆柱面 BC 产生滑动和破坏，失去稳定的地基土绕圆柱面中心轴转动，则： 转动力距 ()222OVxxMGqrh=+稳定力距 0rMxxd=土层为均质土时，则2 rMx= 式中地基土不排水剪切的抗剪强度，在饱和性软粘土中，0=。 地基稳定力矩与转动力矩之比称抗隆起安全系数，以 K 表示，若 K 满足下式，则地基土稳定，不会发生隆起。 1.2rOVMKM=当土层为均质土时,则 21.2cKqh =+式中c内聚力地质报告提供23.5ackP=； q坑侧上部荷载回填土取25.0/qkN m=； 223.5147.61.341.25 17.5 6110K=+1.2K 故地坑不会产生隆
8、起。 式中rM未考虑土体与板桩间的摩擦力以及垂直面 AB 上土体的抗剪强度对土体下滑的阻力，故偏于安全。 五、钢板桩施工工艺 五、钢板桩施工工艺 1、钢板桩施工的一般要求 1、钢板桩施工的一般要求 钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于排水管廊基础施工，即在基础最突出的边缘外留有支模、拆模的余地。 筑龙网 WWW.ZHULONG.COM7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。 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
9、上搁置重物。 2、钢板桩施工的顺序 2、钢板桩施工的顺序 根据施工图及高程放设沉桩定位线实施表层回填矿渣土剥离根据定位线控设沉桩导向槽整修平整施工机械行走道路沉设围护桩将围护桩送至指定标高焊接围囹支撑挖土排水管廊施工填土拔除钢板桩。 3、钢板桩的检验、吊装、堆放 3、钢板桩的检验、吊装、堆放 钢板桩的检验 钢板桩运到工地后，需进行整理。清除锁口内杂物(如电焊瘤渣、废填充物等)，对缺陷部位加以整修。 锁口检查的方法：用一块长约 2 米的同类型、同规格的钢板桩作标准，将所有同型号的钢板桩做锁口通过检查。检查采用卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾作锁口通过检查。对于检查出的锁口扭曲及“死弯”进行
10、校正。 为确保每片钢板桩的两侧锁口平行。同时，尽可能使钢板桩的宽度都在同一宽度规格内。需要进行宽度检查，方法是：对于每片钢板桩分为上中下三部分用钢尺测量其宽度， 使每片桩的宽度在同一尺筑龙网 WWW.ZHULONG.COM8寸内，每片相邻数差值以小于 1cm为宜。对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。对于超出偏差的钢板桩应尽量不用。 钢板桩的其它检查，对于桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等都要做全面检查，并采取相应措施，以确保正常使用。 锁口润滑及防渗措施，对于检查合格的钢板桩，为保证钢板桩在施工过程中能顺利插拔，并增加钢板桩在使用时防渗性能。每片钢板桩锁口都须均匀涂以混合油，其体积配合比为
11、黄油：干膨润土：干锯沫5：5：3。 钢板桩吊运 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。 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
12、直线上，堆放的总高度不宜超过 2 米。 筑龙网 WWW.ZHULONG.COM94、导向架的安装 4、导向架的安装 在钢板桩施工中，为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，一般都需要设置一定刚度的、坚固的导向架，亦称“施工围檩”。导向架采用单层双面形式，通常由导梁和围檩桩等组成，围檩桩的间距一般为2535m，双面围檩之间的间距不宜过大，一般略比板桩墙厚度大 815mm。 安装导向架时应注意以下几点： 采用经纬仪和水平仪控制和调整导梁的位置。 导梁的高度要适宜， 要有利于控制钢板桩的施工高度和提高施工工效。 导梁不能随着钢板桩的打设而产生下沉和
13、变形。 导梁的位置应尽量垂直，并不能与钢板桩碰撞。 5、钢板桩打设 5、钢板桩打设 钢板桩施工要正确选择打桩方法、打桩机械和流水段划分，以便使打设后的板桩墙有足够的刚度和良好的防水作用，且板桩墙面平直，以满足基础施工的要求，对封闭式板桩墙还要求封闭合拢。 根据现场施工条件，采用单独打入法。 此法是从一角开始逐块插打， 每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。因此，桩机行走路线短，施工简便，打设速度快。但是，由于单块打入，易向一边倾斜，累计误差不易纠正，墙面平直度难以控制。 先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线， 可每隔一定距离设置导筑龙网 WWW.ZHULONG.COM10向桩，导向桩直接使用钢板桩，然
14、后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线，在轴向法向要求搞的情况下，采用导向架。 准备桩帽及送桩：打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。 单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大。 在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过 2%，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。 6、挖土 6、挖土 土方开挖应分层分区连续施工，并对称开挖，土方开挖至板桩顶以下 1 米处，进行围囹支撑施工。 围囹制做安装：围囹及支撑设置在板桩墙顶以下 0.5 米处，根据设计位置在钢板桩内壁上焊围囹托架， 然后吊装 H 型钢围檩并焊接加固。 土方开挖前在基坑外进行井点降水，保持基坑内无水，便于挖土，机械进出口通道及
15、四周采用换填并铺垫钢板以扩散压力，减小侧压力。 基坑周边（约一倍桩长）范围内严禁堆载。 地面及坑内设排水措施。 开挖过程中注意支护体系的变形观察。 基坑内作业时，有专职安全员负责。 在基坑开挖过程中需要注意的问题： 由于工程在地下水位很高的软土地基中施工，所以钢板桩的垂直度及搭接就十分重要， 当钢板桩未贴靠在围囹上部分， 需作加垫处理，筑龙网 WWW.ZHULONG.COM11使钢板桩的压力传到围囹及支撑上，支撑的材料、制作、焊接必须严格按图施工。 其次是挖土和支撑的架设施工过程必须紧密配合，挖土过程要保证安全的前提下，迅速为支撑施工创造工作面，支撑结构必须能较快地产生整体刚度或预紧力， 两者配合就能较好地利用软土施工中的时空效应，有效地控制围护体系在受力后的变形。施工中切不可超挖和不及时施加支撑，土方施工要求分层均匀高效，以使支护结构处于正常的受力状态。 7、钢板桩的拔除 7、钢板桩的拔除 基坑回填后，要拔除钢板桩，以便重复使用。拔除钢板桩前，应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间，否则，由于拔桩的振动影响，以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移， 会给己施工的地下结构带来危害，并影响临近原有建筑物、构筑物或底下管线的安全。设法减少拔桩带土十分重要，目前主要采用灌水、灌砂措施。 先用打拔桩机夹住钢板
