鋼板樁圍堰施工工藝及理論計算簡介

永泰長榮

通過對南通市北城大橋主墩承臺鋼板樁施打、加固、吸泥、鋼板樁防滲漏措施的介紹，總結(jié)了鋼板樁圍堰的施工工藝和技術(shù)措施， 同時對鋼板樁入土深度進(jìn)行了理論計算和分析。鋼板樁圍堰工藝和傳統(tǒng)的鋼吊箱、沉井施工工藝相比具有費用省，工期短的優(yōu)點。鋼板樁圍堰  工藝在北城大橋承臺施工中的成功應(yīng)用，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，為類似深承臺的施工提供了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：鋼板樁圍堰施工；鋼板樁理論計算

1工程概況

北城大橋在南通市通呂運河一號橋以東約600m處跨越通呂運 河，大橋全長為466.96m,分左右兩幅，橋梁橫斷面寬30m,由主橋及南 北引橋組成。主橋采用62m+98m+62m 三跨連續(xù)箱梁，每幅橋采用單

箱單室預(yù)應(yīng)力砼直腹板箱梁，南北引橋均為4×30m 單箱雙室斜腹 板箱梁，全橋采用板式橋墩，配以鉆孔群樁基礎(chǔ)。

主橋下部結(jié)構(gòu)共有4個墩臺，其中5#、8#墩為岸上交界墩； 6#、7#墩為水中主墩。5#、8#墩承臺高2.5m;6#、7# 墩承臺高

圖1主橋設(shè)計布置圖

度 3m,承臺底標(biāo)高-4.8m,頂標(biāo)高- 1.8m,承臺埋入河床面以下，承 臺覆蓋層較厚。5#、8#交界墩承臺為岸上明挖法法強(qiáng)排水施工，施 工工藝相對簡單。主墩承臺為水中施工，如何快速去除覆蓋層進(jìn)行承 臺施工是關(guān)鍵，考慮到本橋施工工期緊、任務(wù)重，采用沉井施工、鋼吊 箱施工等常規(guī)的水中承臺施工工藝無法滿足工期要求，決定采用鋼 板樁施工工藝。

圖2主墩設(shè)計布置圖

2工程地質(zhì)

2.1 地形地貌

主墩施工區(qū)域位于通呂運河內(nèi)，場地地貌類型屬長江三角洲沖 積平原區(qū)，地貌單一。擬建場地橫跨通呂運河南北兩岸，現(xiàn)通呂運河 寬約130m。

2.2水文地質(zhì)

勘察期間進(jìn)行了地下水水位測量，初見水位在標(biāo)高240m 左右， 穩(wěn)定水位在標(biāo)高2.20m左右，水位受通呂運河水位變化影響較大，隨  季節(jié)及降雨量也有波動變化，變幅一般在200m 左右，即在標(biāo)高  1.50~3.50m 之間變化，抗浮設(shè)計水位可取標(biāo)高3.50m。第 I 承壓水水  頭標(biāo)高約位于85國家高程0.50m。

3主墩承合鋼板樁施工情況簡介

3.1 鋼板樁圍堰現(xiàn)場施工控制數(shù)據(jù)

①鋼板樁圍堰頂標(biāo)高：+2.5m;

②鋼板樁長度：12m

③鋼板樁圍堰內(nèi)空尺寸：11.3m×11.3m。

選擇日本拉森式N 型鋼板樁，力學(xué)性能簡要介紹如下：

N型鋼板樁：b (寬)xh  (高)=400×170mmm, 單根截面積 A=96. 99cm2,慣性矩Ix=4.67cm4, 截面抵抗矩Wx=362cm3。

3.2鋼板樁施打

3.2.1鋼板樁的定位與施打順序

鋼板樁定位：鋼板樁的定位系統(tǒng)主要利用鋼護(hù)筒設(shè)置，在鋼護(hù)筒 外側(cè)焊接鋼板樁內(nèi)限位型鋼，確保鋼板樁圍堰內(nèi)空尺寸。

施打順序：首先施打靠近河堤面中間一根鋼板樁，然后沿首節(jié)鋼 板樁兩邊鎖口分別插打，兩側(cè)插打數(shù)量保持大致相等，最多允許相差 10片。

3.2.2鋼板樁插打施工

(a)鋼板樁施打前準(zhǔn)備

鋼板樁施工區(qū)域回填有磚渣，施工前測量放點后挖機(jī)將鋼板樁 施打位置及附近1m 范圍全部開挖，磚渣全部挖出后方可進(jìn)行鋼板 樁施打。

(h)鋼板樁的轉(zhuǎn)運、插打施工

準(zhǔn)備工作完成后，將鋼板樁轉(zhuǎn)運到墩位處，用55t 履帶吊吊起40 型振動錘斜插到鋼板樁頂口，整體起吊振動錘和鋼板樁，利用自重順 鎖口下插，然后測量觀測鋼板樁垂直度和平面位置，滿足要求后開啟 振動錘一邊振動， 一邊插打下沉。

在插打鋼板樁之前，為保證鋼板樁順利合攏，應(yīng)先焊接內(nèi)支撐導(dǎo) 向型鋼。內(nèi)支撐導(dǎo)向型鋼與鋼護(hù)筒固定，距離設(shè)計鋼板樁位置約

50cm,然后焊接橫撐。鋼板樁內(nèi)輪廓線位置距離承臺設(shè)計輪廓線

50cm。

插打鋼板樁時，第一根鋼板樁必須插正、打正，以免影響后面的鋼 板樁。整個鋼板樁圍堰施打過程中，開始時可插一根打一根，即將每一  片鋼板樁打到設(shè)計位置，到剩下最后20片時，要先插后打，若合攏有 誤，用倒鏈或滑車組對拉使之合攏，合攏后，再逐根打到設(shè)計深度。

鋼板樁的插打詳細(xì)步驟如下：

①、在鋼板樁鎖口內(nèi)涂黃油。

②、安綁主副吊點。其中副吊點未焊吊環(huán)，用鋼絲繩捆扎時，應(yīng)墊 以木枋，以防滑移和受力后吊點處鎖口變形。

③,起吊一定高度后，慢慢放松副吊點，使鋼板樁接近垂直狀態(tài)， 并利用風(fēng)纜控制正反方向。

④、鋼板樁就位下插，第一根鋼板樁系沿內(nèi)導(dǎo)向下插，是整個圍 堰鋼板樁的基準(zhǔn)，要反復(fù)掛線檢查，使其方向垂直位置準(zhǔn)確。其余各 樁，則以插樁為準(zhǔn)，對好鎖口后，利用自重下插。當(dāng)自重不能迫使其下 插時，可利用滑車組，進(jìn)行加壓。

⑤、安設(shè)樁錘，進(jìn)行振動錘擊，使鋼板樁下沉到河床預(yù)定標(biāo)高位 置。

⑥、將已插好的鋼板樁，點焊固定于頂層內(nèi)支撐導(dǎo)向架(用短鋼 筋)。

⑦,拆除懸掛外導(dǎo)環(huán)吊桿的挑梁。按上述步驟逐根下插鋼板樁。

3.2.3鋼板樁圍堰的合攏

鋼板樁圍堰合攏段選在遠(yuǎn)離河堤的承臺面合攏，合攏時采取下 列措施進(jìn)行調(diào)整合攏。

(1)在鋼板樁頂端使用千斤頂或復(fù)滑車組調(diào)整平行。

(2)在合攏段采取先插合攏再逐根施打到位。

3.3 吸泥施工

(1)挖機(jī)圍堰內(nèi)開挖

鋼板樁圍堰施打完成后，首先用挖機(jī)在圍堰內(nèi)進(jìn)行開挖。挖機(jī)沿 圍堰外側(cè)道路行走，以挖機(jī)最大臂進(jìn)行開挖，開挖出來的泥土轉(zhuǎn)運到 堆場外棄。

(2)人工吸泥

首先準(zhǔn)備2臺大功率泥漿泵， 一臺泥漿泵抽吸運河水形成高壓水 沖洗圍堰內(nèi)泥砂，同時另外一臺泥漿泵將圍堰內(nèi)形成的泥砂與水的混 合液體抽出，抽出的混合液必須通過循環(huán)、沉淀后再排到運河內(nèi)。

3.4鋼板樁支撐施工

(1)支撐材料

鋼板樁圍堰的支撐包括圍檁及斜撐，采用兩層布置，兩層標(biāo)高分 別為+15m 、-1.5m 。圍檁及斜撐均采用HW500×300, 上下兩層，圍 檁固定于鋼板樁內(nèi)壁。

(2)支撐安裝順序

基坑支撐的順序如下：吸泥、抽水至+1.0m時 → 安裝第一層圍 檁 → 安裝第一層支撐 → 吸泥、抽水至-20m時 → 安裝第二層圍檁 → 安裝第二層支撐→吸泥、抽水至基坑底。

(3)圍檁安裝

由于鋼板樁在插打過程中受多方面的影響，整個圍堰的側(cè)面順 直度較差，圍檁安裝后與鋼板樁之間有較大的間隙。為防止圍堰的變 形，將工字鋼與鋼板樁之間的間隙全部用小型鋼連接。

(4)斜撐安裝

圍檁就位后，吊車吊斜撐就位現(xiàn)場焊接。

(5)三角加勁板焊接

圍檁與內(nèi)撐交接處、圍檁四角處均焊接三角加勁板。

3.5鋼板樁防滲漏措施

由于鋼板樁自身防滲水性能較好，圍堰內(nèi)抽水后，滲水量較小，

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