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水中墩钢板桩围堰施工方案,钢板桩围堰的设计与施工

日期: 2019-12-14 03:16 浏览次数 : 199

目前,对于钢板桩围堰的设计主要是沿用《公路桥涵施工手册》和教科书中的经验算法。由于经验算法带有很大的近似性,并不一定能够真实反映钢板桩围堰的实际受力状况,有时会出现较大的偏差,给围堰的使用带来很多不安全因素。笔者在洪泽苏北灌溉总渠大桥施工中,为避免出现较大的变形,在对钢板桩围堰设计时采用了理论算法。经实践检验,理论算法能够较为精确的反映围堰的实际受力状况,对于合理设置内支撑和减小封底厚度起到了重要的保证作用。

钢板桩围堰的设计与施工具体包括哪些内容呢,下面本网为大家带来相关内容介绍以供参考。

摘 要:介绍临海大桥主塔横系梁钢板桩围堰设计计算和应用,供同类型桥梁施工借鉴。

下面是本网给大家带来关于水中墩钢板桩围堰施工的相关内容,以供参考。

下面就钢板桩围堰的设计与施工做详细论述:

目前,对于钢板桩围堰的设计主要是沿用《公路桥涵施工手册》和教科书中的经验算法。由于经验算法带有很大的近似性,并不一定能够真实反映钢板桩围堰的实际受力状况,有时会出现较大的偏差,给围堰的使用带来很多不安全因素。笔者在洪泽苏北灌溉总渠大桥施工中,为避免出现较大的变形,在对钢板桩围堰设计时采用了理论算法。经实践检验,理论算法能够较为精确的反映围堰的实际受力状况,对于合理设置内支撑和减小封底厚度起到了重要的保证作用。

关键词:潮汐地区;水中钢板桩围堰;设计计算;应用

一、设计概述桥址处水文资料

1、已知条件

下面就钢板桩围堰的设计与施工做详细论述:

1、概况

Q1%=4659m /s,H1%=5.004m,V1%=2.20m/s.该河道为Ⅲ级通航河道,线路法线与水流夹角为9.8°。通航净高为12m,净宽为120m,桥址处最高通航水位4.744m.该桥墩位于河道之中,墩位处水深9m多,桩径为2.3m,每个墩12根桩,桩间距4.6m,桩长65.5m.承台尺寸12.90m×17.5m×(5m 3m加台)。

1.1承台尺寸:10.3m×6.4m×2.5m,底部设计有10.7×6.8m×1.0m的封底砼。

1 已知条件 1.1 承台尺寸:10.3m(横桥向)×6.4m(纵桥向)×2.5m,底部设计有10.7×6.8m×1.0m的封底砼。

1.1工程概况

地质资料:由上至下依次为淤泥质粉砂(9.553m)、淤泥质黏土(7.7m)、粗砂(6.2m)、全风化岩带(32.7m)、强风化岩带(6.0m)、弱分化岩带(10.3m)。

1.2承台及河床高程承台顶面设计高程为h=5.0m,河床底高程为5.5m,河床淤集深度约为30cm。

1.2 承台及河床高程 承台顶面设计高程为h=5.0m,河床底高程为5.5m,河床淤集深度约为30cm。 1.3 水位情况 正常水位:h常=10.8m(此时水深5.3m),最高水位hmax =11.5m(水深6.0m),围堰设计时按最高水位考虑。

临海大桥位于浙江省临海市区中心,横跨灵江,是临海市江南分区与老城区的交通要道。桥梁总长度746m,其中主桥306m,北引桥216m,南引桥224m。主桥采用(36+110+160)m预应力砼独塔单索面斜拉桥,桥面宽31.2m。

二、施工方案

1.3水位情况正常水位:h常=10.8m,最高水位hmax=11.5m,围堰设计时按最高水位考虑。

1.4 水流速度 因该桥位于水电站下游,水流较为湍急。设计时速V=1.0 m/s,不考虑流速沿水深方向的变化,则动水压力为: P=10KHV2×B×D/2g=53.2KN 式中:P-每延米板桩壁上的动水压力的总值; H-水深; V-水流速度(1.0m/s); g-重力加速度(9.8m/s2); B-钢板桩围堰的计算宽度,B=10m; D-水的密度(10KN/m3); K-系数,(槽形钢板桩围堰K=1.8~2.0,此处取1.8)。(参照《公路施工手册》,假定此力平均作用于钢板桩围堰的迎水面一侧。)

主塔基础位于灵江江心,采用分离式承台钻孔桩基础,两承台之间设横系梁连接。横系梁按预应力构件设计,施加预应力用以平衡倾斜塔柱的水平推力,系梁为矩形截面,宽度为6.0m,高度为3.0m,长31.532m。

1、方案比选备选方案主要有两种:钢套箱方案;钢板桩围堰方案。经比较,钢套箱方案钢材投入多、回收率低,下沉时设备及人员投入多,工序复杂;钢板桩围堰方案能够迅速展开施工,速度快,周期短,且支护材料可回收利用,经济性较钢套箱方案好,只是必须加强止水措施,所以选用钢板桩围堰方案。

1.4水流速度因该桥位于水电站下游,水流较为湍急。设计时速V=1.0m/s,不考虑流速沿水深方向的变化,则动水压力为:P=10KHV2×B×D/2g=53.2KN式中:P-每延米板桩壁上的动水压力的总值;H-水深;V-水流速度;g-重力加速度;B-钢板桩围堰的计算宽度,B=10m;D-水的密度;K-系数,(槽形钢板桩围堰K=1.8~2.0,此处取1.8)。

1.5 河床水文地质条件 河床土质良好,多为粘土、亚粘土,局部有亚砂土,承载力较强。围堰基底至河床部分土质为粘土(层厚约2m)、亚砂土(硬塑状态,很湿,层间无承压水,层厚约为1m)。

1.2水文地质情况

2、总体方案大桥主墩深水基础采用钢板桩围堰进行支护施工,钢板桩采用拉森IV型钢板桩,长18m,钢板桩围堰范围15.9m×20.5m,比承台周边尺寸大1.5m.钢板桩周圈咬合紧密,有止水措施。围堰内侧四周圈采用双层工钢分上、中、下三层以围檩形式支护,顶层采用2I40工字钢,底下两层采用2I50工字钢,中间纵向支承采用外径300mm壁厚10mm圆钢管,按一定间距布置,四角采用工字钢2I30斜撑。为增强工钢围檩抗弯强度,在每根钢管两端用2I30型工钢作为斜撑加强。承台底面位于河床以上,围堰基底先用片石回填50cm,然后回填砂找平,基底采用C30混凝土封底,封底厚度50cm.抽水采用4台大功率抽水机,分层抽水,分层支护,周圈50cm以内设汇水渠、积水坑。承台施工分三次浇筑,按大体积砼考虑,钢板桩围堰内支撑同样分三次拆除。钢板桩施工采用一艘25t浮吊实施插打及拔除。

1.5河床水文地质条件河床土质良好,多为粘土、亚粘土,局部有亚砂土,承载力较强。围堰基底至河床部分土质为粘土、亚砂土(硬塑状态,很湿,层间无承压水,层厚约为1m)。

2 拟定方案

桥址段灵江为典型半日潮,既受洪水控制,又受潮水控制。5年一遇最高水位为+5.0m。横系梁顶面标高+1.8m,河床顶面标高-2.5m,地质报告中河床顶面以下约11m为淤泥质粘土。

三、设计计算土的物理参数

2、拟定方案

结合河床地质情况及施工要求,拟采用日本产钢板桩进行围堰施工,长度为15m,宽度为40cm,厚度为18cm。 围堰顶面标高拟定为12.5m,高出最高水位1.0m。围堰设计图3,所有内围囹均采用56b工字钢制作,节点采用焊接(施工中严格执行钢结构施工规范)。为确保整个围囹的刚度和稳定性,对每层中间一道工字钢上面加焊型钢并将上下四道工字刚用25#槽钢焊接连接。在施工期间安排专人值班以防吊物碰撞。

2、钢板桩围堰结构

1、根据钢板桩允许抵抗弯矩,计算板桩悬臂部分的最大允许跨度。

结合河床地质情况及施工要求,拟采用日本产钢板桩进行围堰施工,长度为15m,宽度为40cm,厚度为18cm。围堰顶面标高拟定为12.5m,高出最高水位1.0m。围堰设计图中,所有内围囹均采用56b工字钢制作,节点采用焊接(施工中严格执行钢结构施工规范)。为确保整个围囹的刚度和稳定性,对每层中间一道工字钢上面加焊型钢并将上下四道工字刚用25#槽钢焊接连接。在施工期间安排专人值班以防吊物碰撞。

3 围堰内力计算

钢板桩围堰沿横系梁两侧设置,两端与承台钢套箱连接,围堰长31.532m,宽10.6m,钢板桩长15m。钢板桩围堰顶面标高设置为+5.5m,高出最高施工水位0.5m。钢板桩施工完成并抛填片石挤淤至-2.5m左右后,然后浇筑50cm封底混凝土。围堰内设置一层水平支撑梁和支撑柱,支撑梁采用2I40,支撑柱采用直径22.5cm、壁厚5mm的钢管。考虑到横系梁施工和施工后支撑拆除方便,支撑尽量设置在横系梁顶面以上。

2、计算板桩墙上水土压力强度等于零的点离挖土面距离y,在y处板桩墙前的被动土压力等于板桩墙后的主动土压力与水压力之和。即:

3、围堰内力计算

3.1 确定受力图式

3、设计计算

钢板桩围堰施工方法

3.1确定受力图式

3.1.1 钢板桩嵌制形式 河床底部土质较为密实,假定钢板桩底部嵌固于(钢板桩入土深度)t/3=1.5 m处,即承台底2.0m处。(封底砼厚度采用50cm)

3.1设计说明

1、施工准备将钢板桩运到工地后,钢板桩在拼组前必须对其进行检查、丈量、分类、编号,同时对两侧锁口用一块同型号长2~3m的短桩作通过试验,以2~3人拉动通过为宜,或采用卷扬机拖拉。锁口通不过或桩身有弯曲、扭曲、死弯等缺陷,采用冷弯,热敲(温度不超过800~1000℃),焊补、铆补、割除、接长等方法加以整修。同时接头强度与其它断面相等,接长焊接时,用坚固夹具夹平,以免变形,在焊接时,先对焊,再焊接加固板,对新桩或接长桩、在桩端制作吊桩孔。

3.1.1钢板桩嵌制形式河床底部土质较为密实,假定钢板桩底部嵌固于t/3=1.5m处,即承台底2.0m处。(封底砼厚度采用50cm)

3.1.2 动水压力 P=10KHV2×B×D/2g=53.2KN

3.1.1计算水位取+2.5m; 钢板桩采用IV 型拉森桩,重量75kg/m,每1米宽截面模量W=2037cm3,允许应力为[σ]=180Mpa 。

插打钢板桩之前须检查振动锤。振动锤是打拔钢板桩的关键设备,在打拔前一定要进行专门的检查,确保线路畅通,功能正常。且功率达到40KW以上,而夹板牙齿磨损不宜太多。

3.1.2动水压力P=10KHV2×B×D/2g=53.2KN

3.1.3 河床土质为亚粘土,为不透水层,但考虑到钢板桩施工中会引起板侧土体的扰动,缝隙里充满水,所以考虑水压力的影响。土压力计算取用浮容重, Υ'=19.4-9.8=9.6KN/m3,ιj=30~50Kpa,σ=100KPa。

3.1.2土质按地质报告提供参数。

2、第一层支承设置在插打钢板桩前需设定位桩及定位横梁。定位桩采用钢管桩,定位桩可利用水上施工平台四周的钢管。定位横梁延承台外侧四周,距承台边沿1.5处布置,也是钢板桩围堰的第一层围菱支护,采用2I40工字钢。定位横梁的位置须严格遵照设定的标高布置。定位横梁安放在定位钢管四周侧,与钢管相连接,四角设两道2I30斜撑,斜撑与横梁呈45度夹角,采用焊接固结连接,然后安装纵向φ300内支承钢管,钢管支承两端头处加焊钢板作为支承面,直接支撑在定位横梁上,钢管与横梁连接设一定的加劲块。

3.1.3河床土质为亚粘土,为不透水层,但考虑到钢板桩施工中会引起板侧土体的扰动,缝隙里充满水,所以考虑水压力的影响。土压力计算取用浮容重,Υ‘=19.4-9.8=9.6KN/m3,ιj=30~50Kpa,σ=100KPa。

3.1.4 经分析可知迎水面为最不利受力面,以此为计算面。所承受荷载假定由两根工字钢平均承担,计算两根工字钢的共同受力。 由受力图式可知,此结构为四次超静定结构,因计算较为繁琐,计算过程不在此详细叙述,得出最大支撑力为2734.95KN,最大弯矩为1117.59KN。

3.2钢板桩入土深度验算

3、插打钢板桩在第一层定位支承安装完成后即可进行插打钢板桩施工。

3.1.4经分析可知迎水面为最不利受力面,以此为计算面。所承受荷载假定由两根工字钢平均承担,计算两根工字钢的共同受力。由受力图式可知,此结构为四次超静定结构,因计算较为繁琐,计算过程不在此详细叙述,得出最大支撑力为2734.95KN,最大弯矩为1117.59KN。

4 验算钢板桩的入土深度是否满足要求

钢板桩围堰结构如图所示,围堰内抽水后水头差为7.5m,由此引起的水渗流,其最短流程为紧靠板桩的2h,故在此流程中,水对土粒渗透的力,其方向应是垂直向上。对于较薄且面积较大的封底混凝土,按不考虑封底混凝土作用时的涌流问题近似进行计算比较偏于安全。现近似地以此流程的渗流来检算坑底的涌流问题,要求垂直向上的渗透力不超过土在水中的密度,故安全条件如公式所示:

在插打过程中,加强测量工作,发现倾斜,及时调整,为保证插桩顺利合拢,要求桩身垂直,并且围堰周边的钢板数要均分,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,到剩下最后一部分时,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,在用倒链或滑车组对拉时不要过猛,以防止合拢段缝隙过大。在整个钢板桩插打过程中必须保证合拢密实,以防漏水。

4、验算钢板桩的入土深度是否满足要求

钢板桩入土深度达4.5m,从桥位处地质勘探资料分析,持力层中无承压水,如经计算各道支撑的受力均能满足要求,可不验算钢板桩的入土深度。

式中: -安全系数; -水力梯度;

在施工过程中,钢板桩如需拼接时,两端钢板桩要对正,可先在一端上面焊接一块限位板然后将另一端缓缓放下并进行对焊,再焊接加强板。焊接时必须保证焊接面平整且焊缝有足够厚度。

钢板桩入土深度达4.5m,从桥位处地质勘探资料分析,持力层中无承压水,如经计算各道支撑的受力均能满足要求,可不验算钢板桩的入土深度。

5 根据求得的内力验算钢板桩的受力状态及变形情况

-分别为水的密度及土在水中的密度, ;

插打钢板桩要充分采取止水措施,以防钢板桩围堰大量漏水。

5、根据求得的内力验算钢板桩的受力状态及变形情况

5.1 应力 由内力计算结果可知,Mmax=1117.59KN·M。钢板桩外缘拉应力σ=Mmax/W=123MPa<340MPa(容许应力),满足要求。

,其中G 为土粒的比重;n 为土的孔隙率以小数计。

4、钢板桩围堰抽水及安装内支承安装内撑与抽水交替进行。

5.1应力由内力计算结果可知,Mmax=1117.59KN·M.钢板桩外缘拉应力σ=Mmax/W=123MPa<340MPa,满足要求。

5.2 变形 经计算,各单元跨中变形值如表1所示。

土层按淤泥质粘土,查地质报告中G=1.7、n=0.590,h=7m,安全系数取1.4。

第一次抽水后水面达到第一层支承底4m以下即可安装第二层内支承。安装第二层内支承前先按确定的标高位置在钢板桩内壁焊上三角托架,托架采用槽钢,安装托架一定要采取措施保证顶面位于同一水平面上。然后安装2I50工字钢内支承横梁及斜撑,最后安装纵向钢管支撑,安装方式同第一层内支承。

5.2变形经计算,各单元跨中变形值如表1所示。表1各单元跨中变形值单元号横向位移υ

6 验算工字钢的受力状态

0.755<1.71 ,满足要求,即在不考虑封底混凝土的情况下钢板桩内外侧的土层不会发生涌流现象。

第二层内支承安装完成后,然后进行第二次抽水,接着进行第三层支护,最后进行第三次抽水,第三次抽水要全部将钢板桩围堰内的水抽干。

1 7 2 1 0 3 2 4 5 5 3 6 3

6.1 轴向受力 由计算可知,最大支撑反力发生在第二道围囹处,其数值为2734.95KN,因工字钢与钢板桩连接处均采用焊接,且角撑刚度较大,不考虑其失稳,仅考虑纵向挠曲,系数取ζ=2,此时其承载力 P=292.9×10-4m2×340×106N/m2/2=4980KN, 安全系数n=4980/2734.95=1.8,其承载力满足要求。

钢板桩内外侧的土层基本水平,无土压力计算。

钢板桩围堰内抽水完成后,将露出承台底面部分的钢护筒全部切割拆除。

6、验算工字钢的受力状态

6.2 横向工字钢的抗弯能力 假定支撑反力P=2734.95KN平均作用在横向工字钢上(长度按8.8m计算),荷载集度q=2734.95/8.8=310.8KN/M。经计算,对工字钢跨中产生的最大弯矩Ml/2=864.5KN·M。工字钢抵抗弯矩M`=1000KN·M。安全系数N=1000/864.5=1.15(此处未考虑钢板桩与工字刚的共同作用,实际情况应更为安全),承载力满足要求。

3.3钢板桩计算

钢板桩围堰抽水过程中要加强钢板桩的止水堵漏措施。

6.1轴向受力由计算可知,最大支撑反力发生在第二道围囹处,其数值为2734.95KN,因工字钢与钢板桩连接处均采用焊接,且角撑刚度较大,不考虑其失稳,仅考虑纵向挠曲,系数取ζ=2,此时其承载力P=292.9×10-4m2×340×106N/m2/2=4980KN,安全系数n=4980/2734.95=1.8,其承载力满足要求。

6.3 工字钢挠度 在上述弯矩的作用下,计算出工字钢的跨中挠度L=14mm,满足施工及使用要求。

钢板桩顶标高+5.5m ,入土深度7.0m,设置一道支撑,计算水位为+5.0m。围堰抽水后钢板桩承受水压力,钢板桩所受的水压力是一个线型变化的关系,计算按等弯距布置确定支撑的位置。把钢板桩当成一个匀质的钢梁,其E 和I 相等,这样板桩受力就是一根均质悬臂简支梁,把板桩上支撑梁作为简支点,而围堰底部封底混凝土作为简支点计算。取1m宽钢板桩作力学分析,采用Midas/Civil软件经过反复计算,当h1=4.25m、h2=3.75m时,支撑处及封底混凝土处的弯矩较合适且便于横系梁施工。

5、钢板桩围堰封底将围堰内水抽完后,将定位钢管拔出,然后进行基底处理。

6.2横向工字钢的抗弯能力假定支撑反力P=2734.95KN平均作用在横向工字钢上(长度按8.8m计算),荷载集度q=2734.95/8.8=310.8KN/M。经计算,对工字钢跨中产生的最大弯矩Ml/2=864.5KN·M.工字钢抵抗弯矩M`=1000KN·M。安全系数N=1000/864.5=1.15(此处未考虑钢板桩与工字刚的共同作用,实际情况应更为安全),承载力满足要求。

7 钢板桩竖向承载力的验算

经计算钢板桩在支撑点处弯矩最大为-87.89kN*m。

首先,由于承台底面悬空,先在围堰内基底抛填约30~50cm厚片石,然后回填一定量河砂找平基底面至承台底面下50cm,然后基底干封50cm厚C30砼。封底前在底部钢板桩四周用编织袋或土工布将钢板桩与封砼隔离,以便将来钢板桩顺利拔除。

6.3工字钢挠度在上述弯矩的作用下,计算出工字钢的跨中挠度L=14mm,满足施工及使用要求。

因此钢板桩围堰将利用作为钻机平台,其承受的竖向荷载有:

,满足要求。

封底后标高不能高于承台底设计标高,封底砼顶面保证基本平整。

7、钢板桩竖向承载力的验算

7.1 钻机及其配套设备自重:150KN;

3.4支撑计算

封底砼采用泵送,按一般砼施工进行。封底时由一边向另一边推进,但保证连续、不间断、不留接缝、一次性完成。

因此钢板桩围堰将利用作为钻机平台,其承受的竖向荷载有:

7.2 支架及其他施工荷载:100KN;

根据上述计算,支撑梁可简化为承受均布荷载q的简支梁或连续梁。考虑到施工现场钢板桩施打完成后很难在一个直面上,所以按简支梁进行简化计算。支撑梁选用2I40,W=1085.7cm3,q=172.72kNm。

6、内支承拆除与拔桩水中大体积混凝土承台根据实际情况计划分三次浇筑,最底下5m分两次浇筑,顶上加台部分另再进行性一次浇筑。内支承依次分三次拆除。第一层承台浇筑完成后,在承台与钢板桩间回填沙,然后拆除底层内支承;第二层承台浇筑完成后,在承台与钢板桩间回填沙,然后拆除第二层内支承;最后一层承台施工全部完成后,拆除底层内支承,最后拔除钢板桩。

7.1钻机及其配套设备自重:150KN;

7.3 钢板桩自重:1300KN;

则支撑梁的最大跨径 ,取l=3.5m,横系梁围堰共设9到水平支撑。

拔桩时,尽量使板桩下部与混凝土脱离,然后再进行拔桩。先略锤击振动各拔高1~2m,然后挨次将所有钢板桩均拔高1~2m,使其松动后,再挨次拔除,对桩尖打卷及锁口变形的桩,可加大拔桩设备的能力,将相邻的桩一齐拔出。

7.2支架及其他施工荷载:100KN;

7.4 围囹自重:300KN。 合计:1850KN 上述竖向荷载全部靠钢板桩侧摩阻力及其桩尖反力承担,查相关规范及工程地质报告,计算如下: 桩侧摩阻力P1=(13.8 9.6)×2×5.7×10=2668KN; 桩尖反力P2=117根×8.85E-3M2/根×100KPa=104KN 合计: =2668 104=2772KN 安全系数N=2772/1850=1.5,承载力满足要求。

每道支撑承受的压力为 。

质量控制及注意事项

7.3钢板桩自重:1300KN;

8 围堰整体稳定性验算

支撑柱采用直径22.5cm、壁厚5mm的钢管,A=35.34cm2。支撑柱最大自由长度为9.8m,参照路桥施工计算手册, , 。根据欧拉公式,支撑柱的稳定临界应力为:

1、在拼接钢板桩时,两端钢板桩要对正顶紧夹持于牢固的夹具内施焊,要求两钢板桩端头间缝隙不大于3mm,断面上的错位不大于2mm,使用新钢板桩时,要有其机械性能和化学成份的出厂证明文件,并详细丈量尺寸,检验是否符合要求。

7.4围囹自重:300KN.合计:1850KN上述竖向荷载全部靠钢板桩侧摩阻力及其桩尖反力承担,查相关规范及工程地质报告,计算如下:桩侧摩阻力P1=×2×5.7×10=2668KN;桩尖反力P2=117根×8.85E-3M2/根×100KPa=104KN合计:=2668+104=2772KN安全系数N=2772/1850=1.5,承载力满足要求。

钢板桩围堰的整体稳定性仅表现围堰在动水压力作用下的抗倾覆能力。该动水压力与钢板桩入土深度范围内所受的土压力相平衡。因钢板桩围堰底部嵌入地基中达4.5米,在动水压力作用下所能承受的土压力要比动水压力要大的多,此处可不必验算,其整体稳定性应能得到很好的保证。

安全系数 ,其承载力满足要求。

2、对组拼的钢板桩两端要平齐,误差不大于3mm,钢板桩组上下一致,误差不大于30mm,全部的锁口均要涂防水混合材料,使锁口嵌缝严密。

8、围堰整体稳定性验算

9 施工中注意事项

4、钢板桩施工及应用

3、为保证插桩顺利合拢,要求桩身垂直,并且围堰周边的钢板数要均分,为保证桩身垂直,于第一组钢板桩设固定于围堰支撑上的导向钢管桩,顺导向钢管桩下插,使第一组钢板桩桩身垂直,由于钢板桩桩组上下宽度不完全一致,锁口间隙也不完全一致,桩身仍有可能倾斜,在施工中加强测量工作,发现倾斜,及时调整,使每组钢板桩在顺围堰周边方向及其垂直方向的倾斜度均不大于5‰。

钢板桩围堰的整体稳定性仅表现围堰在动水压力作用下的抗倾覆能力。该动水压力与钢板桩入土深度范围内所受的土压力相平衡。因钢板桩围堰底部嵌入地基中达4.5米,在动水压力作用下所能承受的土压力要比动水压力要大的多,此处可不必验算,其整体稳定性应能得到很好的保证。

该钢板桩围堰在整个工程施工中极为顺利,经实测各单元的变形与计算结果相符。施工中要注意以下几点:

4.1钢板桩的堵漏

4、在使用拼接接长的钢板桩时,钢板桩的拼接接头不能在围堰的同一断面上,而且相邻桩的接头上下错开至少2m,所以,在组拼钢板桩时要预先配桩,在运输、存放时,按插桩顺利堆码,插桩时按规定的顺序吊插。

9、施工中注意事项

9.1 钢板桩的堵漏 一般的做法是在钢板桩施打过程中用棉絮、黄油等填充物填塞接缝。刚开始时我们也采用此法,效果不是很理想,后在钢板桩全部插打完毕开始抽水安装围囹时,采用一边抽水一边顺着钢板桩的接缝下溜较干细砂的方法,借助水压力将细砂吸入接逢内而达到堵漏的目的,对于变形较大的接缝在围囹安装后用棉絮塞填。经现场实施,效果非常明显,施工期间在围堰内仅设置一台潜水泵即可将漏水抽净。

一般的做法是在钢板桩施打过程中用棉絮、黄油等填充物填塞接缝;或者在钢板桩全部插打完毕开始抽水安装围囹时,采用一边抽水一边顺着钢板桩的接缝下溜较干细砂的方法,借助水压力将细砂吸入接逢内而达到堵漏的目的。由于受潮汐水的影响,在抽水前用棉絮填塞接缝后很容易在退潮时被冲走,经现场实施,在钢板桩施打完成后,退潮后抓紧时间将大的漏洞封堵好,涨潮时采用四台大的污水泵连续抽水,同时用塞棉絮和溜砂的办法堵漏,效果很好。

5、在进行钢板桩的插打时,当钢板桩的垂直度较好,一次将桩打到要求深度,当垂直度较差时,要分两次进行施打,即先将所有的桩打入约一半深度后,再第二次打到要求的深度。

该钢板桩围堰在整个工程施工中极为顺利,经实测各单元的变形与计算结果相符。施工中要注意以下几点:

9.2 围囹的安装 围囹的安装应随着抽水的深度逐层实施,安装过程中要密切注意河床水位的变化,并安排专人负责施工期间的抽水工作。值得注意的是工字钢与钢板桩的连接,由于钢板桩在插打过程中受多方面的影响,整个围堰的侧面顺直度较差,工字钢安装后与钢板桩之间有较大的间隙。为防止围堰的变形,要求将工字钢与钢板桩之间的间隙全部用型钢焊接支撑连接,围堰的四个角更应加强。

4.2钢板桩施打和支撑安装

6、打桩时必须在桩顶安装桩帽,以免桩顶破坏,切忌锤击过猛,以免桩尖弯卷,造成拔桩困难。

9.1钢板桩的堵漏一般的做法是在钢板桩施打过程中用棉絮、黄油等填充物填塞接缝。刚开始时我们也采用此法,效果不是很理想,后在钢板桩全部插打完毕开始抽水安装围囹时,采用一边抽水一边顺着钢板桩的接缝下溜较干细砂的方法,借助水压力将细砂吸入接逢内而达到堵漏的目的,对于变形较大的接缝在围囹安装后用棉絮塞填。经现场实施,效果非常明显,施工期间在围堰内仅设置一台潜水泵即可将漏水抽净。

10 结束语

钢板桩采用汽车吊配合液压震动锤进行施打,施打过程中需采用型钢制作的导向梁架进行导向,以保证钢板桩施打到位后位置以及竖直度和顺直度较好。钢板桩施打完成后,抛填一定卵石挤淤,使围堰底部基本密实,随后浇筑封底混凝土。实际施工中封底混凝土能有效进入抛填的卵石中,能增强其稳定。支撑安装在退潮后或抽水过程中实施,安装过程中要密切注意河床水位的变化,并安排专人负责施工期间的抽水工作。值得注意的是工字钢与钢板桩的连接,由于钢板桩在插打过程中受多方面的影响,整个围堰的侧面顺直度较差,工字钢安装后与钢板桩之间有较大的间隙。为防止围堰的变形,将工字钢与钢板桩之间的间隙全部用型钢焊接支撑连接,支撑柱和支撑梁也相互焊接,围堰的四个角重点加强。

7、同一围堰的钢板桩只能用同样的锁口,按设计尺寸计算出使用钢板桩的数量,以确保够用;

9.2围囹的安装围囹的安装应随着抽水的深度逐层实施,安装过程中要密切注意河床水位的变化,并安排专人负责施工期间的抽水工作。值得注意的是工字钢与钢板桩的连接,由于钢板桩在插打过程中受多方面的影响,整个围堰的侧面顺直度较差,工字钢安装后与钢板桩之间有较大的间隙。为防止围堰的变形,要求将工字钢与钢板桩之间的间隙全部用型钢焊接支撑连接,围堰的四个角更应加强。

用理论算法进行钢板桩围堰的设计能够较为真实的反映钢板桩的实际受力状态,从而具有较大的安全性。采用逐层抽水加固的施工方案较为方便,在基底土质良好的条件下可以实现“干法施工”,不需要采取水下封底,在质量上易于保证。

5、结束语

8、剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩;

10、结束语

采用钢板桩围堰进行水中基础施工,具用施工速度快,安全可靠性较高的特点。运用设计计算软件Midas进行设计优化,提高了计算的效率和准确性,是施工设计中不可或缺的先进工具。临海大桥横系梁已成功施工完毕,进行优化设计的钢板桩围堰结构安全可靠,满足了施工需要。土压力、水流冲刷稳定、基坑底管涌或渗透等问题在此结构设计中不须考虑,但在不同类型的水中钢板桩围堰设计中的,须综合考虑各种情况,进行详细严密的设计计算,才能真正做到施工设计安全可靠且经济。这也是施工设计的出发点,也是落脚点。同时,也为以后类似桥梁水中基础施工积累了宝贵的经验。

9、剔除钢板桩表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤;

用理论算法进行钢板桩围堰的设计能够较为真实的反映钢板桩的实际受力状态,从而具有较大的安全性。采用逐层抽水加固的施工方案较为方便,在基底土质良好的条件下可以实现“干法施工”,不需要采取水下封底,在质量上易于保证

参考文献

10、在接长焊接时,相邻焊缝高度差不得小于1m.

[1] 《斜拉桥建造技术》陈明宪 编著 人民交通出版社

安全措施为确保施工中的安全,在进行钢板桩围堰施工时,必须将安全工作放在首位,预防为主

[2]《深基坑支护设计与施工》 余志成、施文华编著 中国建筑工业出版社

1、对操作人员进行安全思想教育,提高安全意识,实行持证上岗制度,不经培训或无证者,不得进行上岗操作。

[3]《桥梁深水基础》刘自明 主编 人民交通出版社

2、设专人负责日常检查和养护工作,在施工过程中设专人指挥,避免人多时乱指挥,出现安全事故。

3、拔桩时要先震动1~2分钟,再慢慢启动振动桩锤拔桩。在有松动后再边震边拔,防止蛮干。

4、对所有滑轮和钢丝绳每天进行检查,特别是要注意滑轮的轴和钢丝绳摩损情况,危及安全的要及时维修、更换。

5、水上作业操作人员必须穿救生衣,以防人员落水。

6、在钢板桩围堰外围靠主航道侧一定位置需设置防撞装置,以保证船舶撞击围堰,造成安全事故。