黄冈桥南引桥陆地承台钢板桩围堰施工技术

黄冈桥南引桥陆地承台钢板桩围堰施工技术
高盛锦

【摘要】 钢板桩是一种带锁口的型钢，钢板桩围堰是用钢板桩拼装而成的，大都使用在水中承台，而本承台钢板桩围堰是使用在陆地上的，即在无水的条件下插打钢板桩、焊接内支撑、开挖，对开挖基坑做支护，从而进行承台施工。
【关键词】 承台 钢板桩插打 内支撑 施工技术
【Abstract】Interlocking steel sheet pile is a mouth of steel, steel sheet pile cofferdam is made ​​of steel sheet pile assembly, most use the cap in the water, and this cap is the use of steel sheet pile cofferdam on land, that in the anhydrous Inserted to play under the conditions of steel sheet pile, welding the support, excavation, foundation excavation done on the support, so the pile cap construction.
【Keywords】Caps Plug play steel sheet pile Internal support Construction Technology
一、工程概况
黄冈公铁两用长江大桥南引桥下部桥墩编号为S1#～S41#，共41个桥墩，其中S1#～S10#墩为公铁合建桥墩，S11#墩为公铁合建与公铁分建的过渡墩，S12#～S41#墩为铁路单建桥墩。
承台的基坑开挖深度均超过5m，属于深基坑开挖，对安全防护要求高。
二、工程地质概况
长江大桥南岸段线路位于冲洪积平原及湖积平原区，线路跨越长江一级阶地和高阶地。一级阶地，地势低平、平坦、开阔，带状分布。覆盖层主要为第四系全新统地层，厚度较大，高阶地，呈垄岗地貌，波状起伏，“梳状”坳沟发育，地表以第四系上更新统黏土为主，厚10至25米，具弱膨胀性，阶地区及湖区表层软土层强度低、压缩性高。
三、主要技术难题
黄冈桥南引桥S1～S41#墩，墩位大部分在池塘中，池塘淤泥层厚，地质情况复杂，基坑开挖深，红线征地较窄，承台施工常规的放坡开挖方法不适合本桥，而且工期紧、任务重。因此，为确保承台施工的快速进行，采用钢板桩围堰的施工方法是解决这一问题的关键。选择钢板桩施工的主要理由：
1、承台尺寸大，挖深深度深。最大的承台尺寸为27.2×11.8×3.6m，挖深为5m。
2、地质情况复杂，软土地层厚度不一，具有弱膨胀性。大部分为淤泥，不成型，极易造成塌方、滑坡等事故。
3、征地红线较窄，采用放坡开挖需增加征地。
4、放坡开挖承台需要的工期长、机械多、弃土外运大。开挖土方量增加超过1000m3。
四、钢板桩围堰施工技术
1、插打钢板桩前的准备工作
1）、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、剔除撞伤、弯扭及锁口变形钢板桩。并对其长度、截面尺寸进行复核。
2）、插打钢板桩的导向设备按照常规施工方法，一般先打定位桩，在定位桩上安置导梁，组成框架式的围笼作为插桩时的导向设备。由于本桥承台为陆上，基本无水，且钢板桩围堰作支护使用，要求精度不高，因此在施打前不必制作繁琐的导向架，只需用一根Ⅰ56型钢即可，在两端用小型钢插入土中，固定Ⅰ56，保证钢板桩围堰的精度。
2、施工技术
1）、钢板桩的插打
钢板桩由厂家运送到施工现场，钢板桩插打采用机械手打桩机。由打桩机吊起插正，然后开启振动锤一边振动，一边插打。在插打钢板桩之前，为保证钢板桩顺利合拢，应先放置、固定导向。在插打钢板桩时，第一根钢板桩必须插正、打正，作为以后插打的钢板桩的竖向导向，且可以避免影响到后面钢板桩的插打的垂直度。在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，到剩下最后十几片时，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉使之合拢，合拢后，再逐根打到设计深度。
2）、钢板桩内支撑焊接、基坑开挖
在钢板桩围堰合拢后，将设置内支撑，本桥为矩形围堰，因此采用平面型钢支撑，四周由四组3工28a的工钢组形成矩形框，矩形框内四个角设置为三角形，矩形框中间设置两道横称（小承台可设置一道横称），其稳定性较好，安全系数高。内支撑的安装先四周边框、四角斜撑再中间横称。首先清除围堰范围内1米深度的土，为内支撑安装提供平台，然后根据承台顶面标高安装内支撑（内支撑底面标高必须高于承台面标高），其数量根据土压力计算决定。钢围堰内基础开挖，采用的方法是：内支撑安装完成后，采用两台挖机（一长臂挖机、一正常挖机）进行配合开挖。开挖时挖机及运土车辆离钢板桩距离为1.5米，禁止挖机挖斗撞击内支撑。
3）、围堰内排水
围堰内排水是利用抽水机进行排水，其排水量应大于围堰内渗水量的1.5-2倍，抽完围堰内水，要留有1台抽水机备用。
4）、拔桩
围堰内承台承台模板拆除后，处理完拉杆孔，回填土至承台顶面，割除内支撑后才能进行拔桩。拔桩时，可以借助千斤顶松动钢板桩，减少钢板桩与土、钢板桩之间的摩擦力，然后由打桩机拔起，当钢板桩还有较大的摩擦力，打桩机不能拔起时，应在钢板桩上设立支点，用千斤顶继续向上松动，直到能拔起为止。
3、钢板桩的插打作业步骤和技术要点
1）、在钢板桩锁口内涂黄油。
2）、钢板桩就位下插，第一片钢板桩沿水平导向下插是整个围堰的基准，要反复测量检查，使其方向垂直，位置准确，必要时可加辅助设施，控制桩在导向内的左右位置。
3）、将钢板桩下插稳定后，进一步复核桩的垂直度、位置，检查合格后进行插打。使钢板桩（第一片）下沉到设计标高，其它钢板桩则以插打好的桩为准。对准锁口，控制好方向，利用打桩机振动下插。
4、钢板桩围堰合拢措施保证
钢板桩围堰插打至合拢面时，应精确丈量尺寸，考虑到钢板桩锁口的间隙和钢板桩本身的性能，合拢面尺寸应大于理论尺寸15-20厘米为宜，避免合拢口尺寸过小的出现：同时与合拢口相邻的10-15片钢板桩采取先插至桩的稳定标高，主要是有利于钢板桩的调整，并且合拢口两侧钢板桩具有高差，便于插桩，待合拢后，再将桩打至设计标高。合拢口解决措施如下：
1）、钢板桩合拢口尺寸上下都大时
a、当尺寸上大下小时，在合拢口两侧钢板桩上下平行吊耳，位置根据尺寸大小的差值而定，利用倒链或转向滑轮进行对位，直至符合要求合拢为止。其优点是：钢板桩对向平行受拉能保证桩的两侧锁口在同一平面内，通过对拉，使两侧钢板桩连接有利于稳定，便于插桩合拢。
b、当尺寸下大上小时，钢板桩上设置的吊耳，应尽量向桩的下部安置，直至合拢。
2）、合拢口尺寸上下都小时，此时应将合拢口的位置设置在合拢面一侧的角桩附近。用千斤顶在钢板桩顶端顶推和设置吊耳，将合拢口向两侧张拉，调整上下尺寸，但要采取保证两侧钢板桩锁口在同一平面内，一般是在桩内外安置水平导向，迫使钢板桩在导梁平面内移动。钢板桩围堰布置示意图见下图；钢板桩围堰安装工艺标准见下表。

 

五、钢板桩围堰强度及土压力计算
1、工程概况
围堰采用拉伸Ⅲ型钢板桩，其截面模量W＝1600cm3。
承台基坑深度：H=5m
土的重度： r=18KN/m3。
内摩擦角度：φ=200。
钢板桩入土深度：t
距离钢板桩外侧1.5m处考虑1辆搅拌车荷载，搅拌车总重量（包括混凝土重量）取30吨，搅拌车长宽取8.8m×2.5m，则荷载为：q=30t÷8.8÷2.5=13.6KN/m2。
内导梁及内支承均采用3工28a制作。距离钢板桩顶部50cm。
钢板桩围堰结构图如下：

2、检算内容
1）、验算钢板桩围堰强度；
2）、内支承初步设计的强度。
3、计算荷载
1）钢板桩计算
钢板桩按照上端为简支，下端为固定支承，计算采用等值梁法。
①、计算钢板桩上的土压力强度

钢板桩上的土压力强度分布图见下图：

 

为保证施工的安全，基坑在开挖过程中，施工车辆距离围堰的距离必须大于1.5米，在围堰外1.5米以外方可堆土。在承台施工前，必须制定安全技术措施，进行技术交底，学习有关规定和相应的施工要求，按照相应的要求进行安全防护。
六、结语
黄冈大桥南引桥地质情况复杂，承台混凝土方量大，施工难度大。根据这一特点，使用钢板桩围堰施工承台的方案取得了成功，解决了施工用地有限的问题，并且确保承台施工的快速进行，在施工岸上承台时值得推广。为承台施工的顺利完成奠定了基础。

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