钢板桩围堰施工

钢板桩围堰施工

摘要:钢板桩围堰适用于水深4 m以上,河床覆盖层较厚的砂类土、碎石土和半干性粘土,风化岩层等基础工程。文章以某特大桥水中墩施工为工程背景,介绍了钢板桩的施工方法,阐述了钢板桩施工的重点难点。

关键词:钢板桩围堰;IV型拉森桩;导梁;插打;内支撑;基坑清理

1工程概况

该特大桥中心里程DK262+058.93,全长6244.34 m,里程桩号宁波台尾DK258+936.76,温州台尾DK265+181.10。设计流量Q1%=29 996 m3/s,设计流速V1%=2.4 m/s,设计水位H1%=+5.93 m,设计图纸提供最高潮位H+4.25 m,最低潮位H-2.53 m,最大潮差6.78 m,内涝水位+5.57,施工水位+4.87 m。其中71#墩~86#墩处在漫滩上, 87#墩~101#墩在水中。

2钢板桩类型及适用条件

钢板桩围堰适用于水深4 m以上,河床覆盖层较厚的砂类土、碎石土和半干性粘土,风化岩层等基础工程。钢板桩围堰有矩形、多边形、圆形等。钢板桩有直形、Z形、槽形、工字形等,可作成单层与双层围堰。在一般桥梁工程基坑施工中,浅基多用矩形及木导框,较深基坑多用圆形及型钢。因其防水性能好,多用单层围堰。如用双层围堰时,在双层围堰的夹层中间一般填粘土,特殊情况下,在夹层下部灌注水下砼提高防渗能力,在钢板桩围堰的施工中,多用槽形钢板桩。

根据该特大桥地质与水文情况结合钢板桩类型及使用条件, 86#墩~97#墩及101#墩采用钢板桩围堰施工。钢板桩采用IV型拉森桩,长21 m,重量75kg/m,截面模量W=2 037 cm3,允许应力σ=180 Mpa,内支撑采用Φ500*10的圆钢管惯性矩I=461 964 650 mm截面面积A=15 386 mm,内导梁采用3根普工45b拼接而成截面模量W=1 500 400×3=4 501 200 mm3σ=141.11 Mpa<[σ]=190 Mpa。

3施工分析

①钢板桩整理及插打前准备。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。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。每块旧钢板桩需要纠正变形,使尺寸正确,锁口平滑无折弯(锁口平滑的标准是以一块3 m长钢钣桩来套各组钢板桩,顺利通过者即可)。钢板桩不够长时,应按规定尺寸拼接。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或沥青漆。

②导梁安装。在钻孔桩钢护筒上安装牛腿,用KH180型履带吊将制作好的工

45b内导梁放在已焊好的牛腿上,并用标准接头将其连接好,内导梁尺寸根据围堰尺寸确定。

③钢板桩插打。插打钢板桩要做到良好的效果,要求做到“插打正直,分散偏差,有偏即纠,调整合龙”。已101#墩钢板桩为例,钢板桩长度采用18 m,钢板桩威严顶高程为5.7 m,桩尖高程为-12.3 m,钢板 桩应严格按照施工图上平面尺寸插打,平面位置误差控制在±5 cm以内,同时钢板桩的整体线形应保持平顺,垂直度控制在1%以内,以保障威严内支撑能顺利下放到位。插打顺序:由上游导梁中间开始,沿平台周围分两侧对称插打至下游合龙。

④挡水结构。因为该处地质以粉砂,淤泥为主,局部冲刷较深,特设档水结构,由70根拉森IV型L=2000的钢板桩及钢管,型钢组成;连接支撑各钢管之间采用hf=8 mm的角焊缝,满焊,各钢管的切角由现场配焊,现场必须采取措施保证焊缝质量及钢管桩插打平面位置及垂直度;

⑤安装内支撑。下放内支撑到设计位置,用硬木契将内支撑抄牢,最后将内支撑导梁和钢板桩焊接成一体;内支撑焊接时应严格控制焊接质量,确保围堰受力安全。

⑥围堰内清基。钢板桩插打完毕后,经检查合格后,再进行水下基坑清理。水下清基采用气举法进行。测量人员用测量绳测量转堰基坑的标高,用水上浮吊将气举导管移至需清理的位置,起动空压机,上下提动导管,基坑内的砂石便被高速上升的气水混合物带出。潜水工进行水下检查和清理,重点对桩头(钢护筒)周围和围堰内壁附近的泥砂清理干净,并在基坑底散一层碎石。经检查合格后、浇灌封底混凝土。

气举导管应进行水密试验,其压力应达到0.6 MPa以上,在导管的下端应开三个“V”形槽,以便于导管能顺利地插入细砂中。在气举清基过程中,应用缆风将导管出口拉好,防止导管口喷出物伤人或损伤用电设备。

⑦水下封底混凝土灌注。由于此桥所处流域潮差大,为防止在封底混凝土初凝前被潮水顶穿,在混凝土灌注前应在封底混凝土顶标高上约30 cm处开通对流孔。封底混凝土采用导管法施工。根据围堰结构计算,封底采用2 m的C20混凝土,封底底标高为-5.738 m,顶标高为-3.738 m。由于围堰面积较大,围堰内基桩较多,为使水下混凝土与钢板桩,钢护筒外壁有良好的结合,做到有效的防水,根据围笼结构的具体情况及导管灌注有效半径r=5 m等因素,共布置φ300 mm混凝土导管12根,导管在岸上先组拼做水密试验,试验压力应为导管入水深度压力的1.5倍,组拼时应用钢卷尺准确地测量导管长度并做好纪录。导管漏斗的容积应满足处灌要求。封底混凝土灌注前应做好充分准备,实验室应提前做好混凝土配合比试验,确保混凝土的流动性和和易性。照明、通讯设备应配备齐全,对重要的机械设备、材料、安全设施做好相应检查,确认一切就绪后方可开盘,并在开盘前做好技术交底。由于封底混凝土灌注面积较大,兼受混凝土生产和灌注速度的限制,因此,不能采用所有导管同时灌注以使全围堰混凝土面均匀升高的灌注方法,只能采用自围堰上游端逐渐灌至下游端的方法。灌注前应仔细测量围堰底标高确保每根导管悬

空约20 cm,每根导管漏斗应储备约5 m3混凝土。

拔球时,技术员应再次对导管悬空进行测量,在测量无误之后方能命令拔球。初灌后导管下端埋入混凝土内0.5m~1m可视为正常,灌注全程应连续,间歇时间不宜超过20 min,在灌注过程中应不断测量混凝土的扩散范围和标高,以指导导管移动。导管提升高度应由技术员根据测量结果决定,并严格控制不得将导管提出混凝土面。现场技术员应经常观察导管内情况,若发现导管内有水应立即停止对该导管的灌注并尽快查明原因,及时进行处理。未砍球开灌的导管,应随时注意其管底标高,不得埋入已灌注的混凝土面内。

封底高度接近设计标高时应缓慢灌注且密切测量,严格控制混凝土标高。

⑧围堰排水。当封底混凝土达到强度后,封填对流孔并对围堰进行抽水,排水设备可根据钢板桩围堰总渗水量准备。围堰内排水以汇水沟、汇水井的方式进行。为防止抽水过程中发生意外事故,保证围堰安全,应配备从堰外向堰内灌水的水泵。一旦发生异常情况,立即向堰内灌水,恢复内外平衡,经检查处理后再抽水。在围堰抽水过程中,派人专对钢板桩和内导环进行观察、嵌缝和堵漏工作。堵漏可在围堰内外同时进行,堰内用棉絮塞缝,堰外用木屑和煤渣的混和料倒入漏水部位,即可渗入钢板桩缝隙中起堵漏作用。

围堰内水抽尽后应对围堰底进行清理,割除钢护筒,凿除桩头,进行桩基检测,桩基经检测合格后便可进行承台施工。

4结语

如今钢板桩围堰施工越来越普及,已然成为一项较为成熟的工艺,但其在深水及潮汐水域施工仍然是一项重要的课题。如何保证钢板桩围堰的结构安全,如何保证钢板桩围堰封底成功,防止钢板桩围堰透底、漏水,仍是我们以后施工中需研究总结的重点。

参考文献:

[1] 岐峰军.钢板桩围堰施工[J].山西建筑,2006,(19).

[2] 杨文源,徐犇.桥梁施工工程师手册[M].北京:人民交通出版社,2006.

[3] 涂绪勋,杨理准.公路施工手册[M].北京:人民交通出版社,1985.