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        論水中拉森鋼板樁圍堰施工技術

        2021-05-08

                鋼板樁由于具有良好的擋土效果、較快的施工速度、可以周轉使用以及比較經濟等特點,在基坑支護工程中得到廣泛的應用。鋼板樁一般在基坑支護工程中主要起到擋土的作用,其止水的效果不大,故在土層含水量高的條件下不宜使用。而如果要在水中施工,就需對傳統槽鋼鋼板樁進行改進,采用拉森鋼板樁就是可以在有水作用下確?;影踩囊豁棻容^實用的技術。本文結合工程施工的實踐,介紹了拉森鋼板樁圍堰支護施工,對今后類似工程施工能起到一定的借鑒作用。
               1 工程概述 
               某大橋全長1893.06m,主跨為一孔80m的下承式鋼梁。河道中心常年保持在4m水深,兩側河岸水深在0.8~1.5m之間。1#、2#墩為該大橋主跨下的兩個主墩,結構為鉆孔樁基礎、混凝土承臺及雙柱式圓形混凝土墩身,需進行水上圍堰施工。兩橋墩位置的護岸標高在3.80~4.5m之間,承臺底面標高均為-2.12m,由地表至承臺底的開挖深度在6m左右,由河床底至承臺底的開挖深度在3.5m左右。
               2 施工方案選擇 
               本工程基坑圍護結構計劃采用鋼板樁圍堰,鋼板樁圍堰和鋼套箱相比有著可重復使用、施工周期短、較為經濟等優點。水深不大,堵漏及抽水工作量較小時,鋼板樁圍堰施工包括插打鋼板樁和安裝內支撐僅需5~7d,具備成熟的工藝,施工安全、快捷。
        施工時,利用導向圍籠在大于承臺各邊尺寸1m的四周外圍,插打鋼板樁形成鋼板樁圍堰,同時為了克服水土壓力,在板樁內設2道內支撐,支撐采用菱形框架式結構,外圍用彩條布包裹,采用高壓水槍配合砂石泵吸泥至設計標高,澆注水下封底混凝土硬化基底,然后進入圍堰內進行承臺及墩身施工。鋼板樁采用日本拉森式式槽型鋼板樁,根據地質情況、材質及所受的水土壓力計算板樁入土深度,選擇鋼板樁長度。
              3 施工方法及工藝 
              3.1施工準備
        先清除表層垃圾及障礙物,挖除基坑范圍內的護岸砌體。在陸上打樁處開挖寬1m、深0.5m,直至見到原狀土的溝,溝底若有障礙物,必須清除干凈。用素土(最好使用含水量低的粘土)將河岸邊坡填平,回填過程中應分層壓實。
              3.2設備選擇
        板樁采用振動打樁機下沉,振動打樁施工速度較快;拔樁時,效果更好;相對沖擊打樁機施工的噪聲小,不易損壞樁頂,操作簡單,無柴油或蒸汽錘施工所產生的煙霧。振動打樁機的原理是將機器產生的垂直振動傳給樁體,減少鋼板樁周圍的阻力,利于樁的貫入。
              3.3施工工藝
              3.3.1插打鋼板樁
              導向樁打好之后,以槽鋼焊接牢固,確保導向樁不晃動,以便打樁時提高精確度。為了確保鋼板樁插正及位置準確,在導向架上設了一個限位框架,大小比鋼板樁每邊放大1 cm,插打時鋼板樁靠緊導向架,一邊插打,浮吊一邊緩慢下鉤,并在互相垂直的2個方向用經緯儀觀察,發現偏移,用浮吊調整(浮吊的纜繩必須帶緊),直到鋼板樁底達到設計標高。定位示意圖見圖1。
        在鉆孔平臺上固定臨時導向架,在穩定的條件下安置樁錘。首先插樁到全部合攏,然后再分段、分次打到標高。插樁順序,從上游中間開始分兩側對稱插打至下游合攏。打樁時采用單根板樁施工法與屏風法打樁相結合。先將板樁一根根地打入土中,為防止傾斜,在一根樁打入后,把它與前一根焊牢,即防止傾斜又避免被后打的樁帶入土中。將10~20根板樁插入土中一定深度,使樁機來回錘擊,并使兩端樁先打到要求深度,再將中間部分的板樁順次打入,這樣可防止板樁的傾斜與轉動。
              3.3.2堵漏
              鋼板樁插打到位后,可在其外側圍一圈彩條布,在布的下端綁扎鋼管沉入河床,并用砂袋壓住,堰內吸泥時,外側水壓可將彩條布緊貼板樁,起到一定的防水作用,在板樁側鎖口不密的漏水處用棉砂嵌塞,堵塞效果明顯。較深處的滲漏,可將煤碴等沉送到漏水處堵漏。
              3.3.3吸泥、硬化基層
              采用高壓水槍配合泥漿泵吸泥至設計標高,隨后施做墊層,澆注水下混凝土封閉基底,進行承臺施工。水下封底混凝土厚度根據施工水位和承臺底高差計算確定。
              3.3.4混凝土封底澆注
              由于采用水下封底可能造成鋼板樁無法拔出,所以采用先抽水、支撐,后封底。當清淤達到要求后,即可按常規進行干封底施工。封底混凝土強度等級采用C20,經過計算,封底厚度為0.7m,分作兩次澆注,頭次封底厚度為0.5 m。
              3.3.5拔除鋼板樁
              承臺澆筑完畢后,要拔除鋼板樁。拔除鋼板樁前,應仔細研究拔樁方法、順序和時間。否則,由于拔樁的振動影響,及拔樁時帶土過多會引起地面沉降和位移,給己施工的地下結構帶來危害。拔樁前,先將圍堰內的支撐,從下到上陸續拆除。再在下游選擇一組或一塊較易拔除的鋼板樁,先略錘擊振動各拔高1~2m,然后挨次將所有鋼板樁均拔高1-2m,使其松動后,再從下游開始分兩側向上游挨次拔除,對樁尖打卷及鎖口變形的樁,可加大拔樁設備的能力,將相鄰的樁一齊拔出。
        拔樁時應注意事項:(l)拔樁起點和順序:對封閉式鋼板樁墻,拔樁起點應離開角樁5根以上??筛鶕翗稌r的情況確定拔樁起點,必要時也可用跳拔的方法。拔樁的順序最好與打樁時相反。(2)振打與振拔:拔樁時,可先用振動錘將板樁鎖口振活以減小上的粘附,然后邊振邊拔。對較難拔除的板樁可先用柴油錘將樁振下100~300mm,再與振動錘交替振打、振拔。(3)對引拔阻力較大的鋼板樁,采川間歇振動的方法,每次振動15min,振動錘連續不超過1.5h。
              4 技術保證措施 
        用兩根型鋼作導向控制夾具,將其位置放準固定好,遇有震動一定要重新校正后固定措施,打樁一般先將樁送至規定標高上,待導向夾具移開后,再逐步將樁送至設計標高。
        支架面的標高必須準確一致,每個節點需按節點圖加焊,連接加強,焊條等均應符合有關施工規范要求。
        焊接圍令整體上下一條線,應在同一平面上,以增強支撐體系的整體穩定性。鋼支撐安裝前要拉通麻線,并在圍令上標出中線。
        采用焊接拼接的鋼支撐,必須按規范采用破口焊接,焊縫滿焊,焊縫表面要求焊波均勻,不準有氣孔、夾渣、裂紋、肉瘤等現象,嚴格執行焊接質量和驗收制度。
        鋼板樁圍堰封底砼的強度達到90%以上方可抽水。鋼板樁圍堰里面的水位抽到支撐位置以下0.5m,停止抽水,待把支撐安設好后,再繼續抽水。抽水時,應注意鋼板樁與支撐的受力狀況。
        鋼板樁的支撐與鋼板樁要頂緊,各個桿件之間要連接牢固,在承臺施工過程中要經常檢查鋼板樁與其支撐的受力狀況。
              5 質量保證措施 
             (1)測量放線,并將軸線延至施工場外以利于觀測和檢驗。
             (2)鋼板樁圍堰所用的拉森樁材質必須合格。圍堰支撐位置必須滿足墩身承臺尺寸與支撐剛度的要求。
             (3)鋼板樁堆存、搬運、起吊時,盡量避免樁體的變形與碰損。
             (4)插打鋼板樁應注意:①插打前,在鎖口應涂抹防水混合料,組拼樁時應用油灰和棉絮捻塞拼接縫。②插打時必須有可靠的導向設備,宜先將全部鋼板樁逐根或逐組插打穩定,然后依次達到設計高程。③開始打的幾根或幾組鋼板樁,應檢查其平面位置和垂直度,當發現傾斜時,應即糾正。④當吊樁起重設備高度不夠時,可改變吊點位置,但不低于樁頂以下1/3樁長。
             (5)拔樁前應向圍堰內灌水,保持圍堰受力體系不發生變化。
             (6)優化拉森樁插打工藝:加強測量放樣頻次,采用夾板導向架,按照放樣結果提前焊接圍堰的轉角樁,提高合攏效率。
              6 結束語 
              實踐證明,拉森鋼板樁具有施工簡便、快捷、防水效果較好、且整體穩定性較強的特點,有效解決了工程中地質條件復雜、施工難度大、工期緊等難點,對以后類似的水利工程有借鑒作用。

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