深水基础钢板桩围堰施工工法.pdf

第 3 6卷 第 1 6期 2 0 1 0年 6月 山 西 建 筑 s hanxi archi tecture vo i 3 6 no 1 6 j u n 2 0 1 0 7 7 文章编号 ： 1 0 0 9 6 8 2 5 ( 2 0 1 0 ) 1 6 0 0 7 7 0 3 深 水 基 础 钢 板 桩 围 堰 施 工 工 法 彭 亚 飞 摘要： 以京沪高速铁路沧德特大桥工程为例， 对深水基础钢板桩围堰施工工法进行了介绍， 分别对工法特点， 适用范围， 工艺原理， 施工工艺， 质量控制， 安全措施及效益作了具体阐述， 为今后深基坑施工提供了丰富的计算数据和施工经验。 关键词： 深基坑， 钢板桩围堰， 稳定性， 施2 k _t _ 艺， 安全措施 中图分类号 ： t u4 7 3 5 文献标识码 ： a 1 概述 近年来， 随着我国铁路建 设事业的飞速发展， 各种基础建设 项目相继增多， 基坑开挖的支护是铁路承台施工的重要环节。对 于一些跨越地方河流的承台设 计比较深， 随之基坑开挖深度较 深， 加之地下水特别丰富， 基坑开挖安全成了一个很重要的问题。 对于地下水位丰富、 开挖 比较深的基坑， 采用钢板桩支护可以有 效阻止地下水， 确保施工安全， 加快施工进度， 缩短工期。由中铁 十八局集团第六工程有限公司施工的京沪高速铁路沧德特大桥 ， 在 d k 2 2 1 +7 1 1 d k 2 2 2 +2 0 2段跨越小流津河 ， 采用筑岛围堰施 工， 其中5个 1 0 5 m深基坑采用 1 5 i n钢板桩支护 ， 确保了施工 安全， 有效的阻止了地下水 ， 加快了施工进度 ， 缩短 了工期 ， 取得 了良好的社会效益和经济效益。为便于推广应用 ， 总结成工法。 2工 法特 点 1 ) 深基坑开挖采用钢板桩有效的阻止了地下水 ， 确保基坑开 挖的安全。2 ) 设备、 人力投入少， 劳动力强度低 ， 安全性强。3 ) 施 工简单 ， 施工速度快 ， 可以缩短工期， 周转材料利用率高， 施工成 本低。 3 适用范围 本工法适用基坑开挖比较深 、 地质比较差， 且地下水特别丰 富的深基坑支护。可以确保施工安全 ， 加快施工进度， 缩短工期。 第一道支撑筑 岛标 高 l 蠡 量 箜 三 堕 塑 钢 板 桩 箜三堕 湖底标高 塑登 围 檩 l l 设 计 承 台 底 标 高 壁 垄 封底混凝土 图 1 钢板桩 围堰 断面 图( 单位 ： e r a ) 4 工 艺原 理 4 1 钢板 桩 围堰设计 以京沪高铁沧德特大桥跨小流津河施工为例， 承 台尺寸为 1 2 5 m8 1 m矩形尺寸 ， 承 台基 坑开挖前 ， 选用 1 5 m 拉森 型 钢板桩( 型号为 4 0 0 m r n x1 7 0 i t l m1 5 5 mm) 进行围堰施工， 确保 钢板桩入土深度不小于 5 m， 围堰设置要求大于承台尺寸 2 0 m， 钢板桩围堰尺寸定为： 1 6 5 it i 1 2 1 1 t i 矩形尺寸。围堰 自上而 下设置 4道内部支撑， 采取“ 分层开挖、 分层支撑” 设置原则； 内部 支撑由围囹、 纵 向支撑和斜撑组成； 围囹采用 3 5 h型钢， 纵向支 撑、 斜撑采用壁厚 1 0 it lr n的似2 6螺旋钢管。基坑开挖至承台底标 高以下 0 5 1t i 处， 基坑底部浇筑0 5 m厚 ( 2 5 封底混凝土( 见图1 ) 。 4 2 钢板桩支护结构验算 4 2 1 内部支撑验算 最大悬臂长度 ： 一 2 。 其中， 厂 为钢板桩抗弯强度设计值， f=2 0 0 1 v i p a ； w 为截面 抗弯模量， w=2 2 7 0 c m 3 ； y 2 为土压力容重， y 2 =1 8 k n m3 ； k 为土压力系数 ， k =0 3 3 3 ( 见土压力计算) 。 i z 3 6 1 0 3 0 3 3 3 6 9 m。 1 8 一 u 儿 根据表 1 计算各支撑的跨度。 表 1 支撑跨度表 支撑跨度 与h的比值 h1 l 1 1 h2 0 8 8 h3 0 7 7 h4 0 7 0 h5 o 6 5 6 0 6 1 h7 o 5 8 h8 0 5 5 h 1 =1 1 1 7 6 9 =8 5 4 m2 5 m， 满足要求； h ， =0 8 8 7 6 9=6 7 7 m2 5 i t i ， 满足要求； h 0 7 7 7 6 9 =5 9 2 m2 5 m， 满足要求； h =0 7 0 7 6 9 =5 3 8 m2 5 m， 满足要求。 4 2 2钢板桩入土深度验算 采用盾恩近似法求板桩入土深度。 ( k 一k ) iz 一k 。 hzk 皿 =0 ( 简明施工计算手册) 。 其中， h为开挖深度， h=1 0 m； l为最底层支撑距基坑底距 离， l=3 0 m。代入公式， 得 z=2 6 6 m； 取 k=1 5系数的 z= 3 9 9 1 5 ， 满足规范要求。 5 施工工艺 5 1 工艺流程 场地平整一测量放线一打桩机就位一振动打桩一基坑开挖 第一层土方一安制第一层支撑一开挖第二层土方一安制第二层 支撑一开挖第三层土方一安制第三层支撑一开挖第四层土方一 安制第四层支撑一开挖最底层土方一施工承台一 回填土方至承 台顶面一拆除第四道支撑一施工加台一 回填土方至加台顶面一 自下而上拆除剩余三道支撑的纵向顶管一施工墩柱一回填至第 三层支撑处一拆除第三层支撑一回填至第二层支撑处一拆除第 二层支撑一回填至第一层支撑处一拆除第一层支撑一回填至原 地面一拔钢板桩， 进入下一个循环。 5 2 操作要 点 1 ) 施工准备。将新旧钢板桩运到工地后， 详细对其检查 、 丈 量、 分类、 编号， 同时对两侧锁口用一块同型号长 2 m3 m的短 桩作通过试验， 锁口通不过或桩身有弯曲、 扭曲、 死弯等缺陷， 采 用冷弯 、 焊 补 、 割 除 、 接 长等 方 法加 以整修 。为保证 插打 过 程顺 利 ， 在锁 口处涂以适量 的黄油 。 2 ) 插打方法。插打钢板桩之前必须进行测量放样， 放出钢板 桩围堰尺寸， 并撒出灰线， 钢板桩采用单根插打， 钢板桩插打顺序 即先从远离便道侧向便道侧进行插打。将钢板桩运至指定位置， 然后用吊车的两个吊钩吊起 ， 使钢板桩成垂直状态， 脱出小钩， 用 液压钳夹住钢板桩移向安插位置， 插入已就位的钢板桩锁口中。 与合龙口相邻的 1 0片1 5片钢板桩先插打至桩的稳定标高， 利 用钢板桩调整桩的位置， 而且合龙 口两侧钢板桩具有高差， 便于 插打， 待合龙后， 再将钢板桩打至设计标高。 3 ) 钢板桩围堰支撑的安设。基坑采用挖掘机进行开挖。结 合本基坑工程的特点， 嗣堰 自上而下设置四层支撑， 在确保安全 的前提下 ， 基坑支撑的施工与基坑开挖同步进行， 采取“ 分层开 挖、 分层支护” 的原则， 围堰内部支撑由四周围檩、 纵向水平支撑、 斜撑组成 ， 其连接处全部采用焊接 ， 必须焊接牢固。基坑开挖时， 由于钢板桩的咬合不紧密会出现漏水现象， 现场采用棉絮、 再生 棉等物品进行堵塞。 4 ) 钢板桩围堰支撑的拆除。钢板桩围堰支撑拆除与安制是 一 个相反的过程。支撑必须严格按照“ 自下而上、 分层回填、 分层 拆除” 原则进行。即先给围堰 内回填土， 回填至要拆除的内支撑 的位置， 拆除该层内支撑。回填时， 要保证回填的土顶面低于围 囹 3 0 c m， 严禁回填土过高， 给拆除支撑带来不便； 拆除支撑后， 为 了防止钢板桩和未拆除支撑 的变形过大 ， 回填土要求必须是干 土， 严禁回填淤泥等软土。 6 质量控制 1 ) 为了确保钢板桩围堰的垂直度， 打桩时， 安排两名技工配 合机械打桩， 打人时观察桩的前后左右的偏位， 发现偏位及时纠 正。2 ) 施工时， 严格按照审批方案施作， 严格控制每层支撑的位 置和上下层支撑的间距。3 ) 支撑的焊接必须由专业的熟练焊工 施作， 保证每个接头的焊接质量。4 ) 施工时， 安排专人检查每道 支撑围囹接头、 围囹与斜撑接头焊缝是否饱满， 焊接是否牢靠。 5 ) 严格三检制度， 换班或工序交接时要填写交接记录。6 ) 经常对 钢板桩、 围 进行检查， 如有变形， 应及时采取加固措施。 7安全措 施 1 ) 成立以项目经理为组长的安全领导小组 ， 施工前， 对施工 班组进行交底 ， 并签订安全责任状 ， 制定 奖罚措施 ， 责任 到人 。2 ) 现场施工人员必须正确佩戴安全帽， 配备防护用品， 安全员全程 跟班作业。3 ) 基坑开挖时， 基坑周围必须采用 + 4 8 m m钢管对基 坑进行防护。防护高度不小于 1 2 m， 水平钢管每3 m设置立杆， 立柱钢管距离基坑边缘不小于 0 5 m， 立杆外侧用防护网维护， 并 悬挂安全警示牌， 夜问要设置警示灯。4 ) 钢板桩连接紧密， 尤其 是转角处， 制作角桩， 防止漏水； 支撑严格按照“ 逐层开挖、 逐层设 嚣围囹和支撑” 原则进行， 围囹与钢板桩间隙用型钢顶紧、 焊牢 固 ； 支撑与围圈交接处必须加垫钢板 。5 ) 基 坑开挖的土方要及时 清运， 不得在基坑周围堆载 ， 以防增加基坑的侧压力。6 ) 起重有 专人指挥， 吊装前对吊具进行检查， 重点检查钢丝绳、 吊钩是否磨 损。7 ) 在基坑内施作支撑时， 每个基坑设置两把梯子 ， 并保证梯 子牢靠稳定 。8 ) 特种 作业 人员必须做到持证上岗。 8 效益分析 对于地下水比较丰富的深基坑开挖， 使用钢板桩支护可以使 施工 工艺简单 ， 劳动力 强度低 ， 施 工速 度快 ， 钢板 桩循环使 用 ， 节 约了大量钢材， 缩短 工期， 节约成本 ， 取得良好的经济效益。 第 3 6卷 第 1 6期 2 0 l 0年 6月 山 西 建 筑 s hanxi arc h i tecture v0 】 3 6 no 1 6 j u n 2 0 1 0 7 9 文章编号 ： 1 0 0 9 6 8 2 5 ( 2 0 1 0 】 1 6 0 0 7 9 0 2 滑 坡 失 稳 后 变 形 过 程 分 析 朱 承 鸿 摘要： 针对滑落体滑动过程的速度和变形的不均匀性、 变形能的积累与释放以及滑体与滑床的摩擦等， 建立了滑落体 运动的弹簧滑块模型， 分析了滑块运动过程， 结果表 明： 该模型通过数值方法可以计算滑落体滑动全过程的变形， 同时可 以计算滑落体每一条块在滑动全过程的速度和交形以及滑落体的滑动时间和最大运动距离。 关键词： 滑坡， 变形， 弹簧滑块模型， 活动强度 中图分类号： tu 4 5 7 文献标识码 ： a 0 引言 计算滑落体运动过程的能量转化是预测滑坡活动强度的关 键， 同时由于实际岩土体材料的复杂性和非均质性使得滑落体运 动过程分析具有一定的困难。近几十年来， 为了预测滑坡活动强 度， 国内外许多专家作了大量的研究和实践工作， 提出了多种预 测方法。例如， 潘家铮( 1 9 8 0年) 在 建筑物的抗滑稳定和滑坡分 析 一书中， 提出用条分法计算滑坡速度并给出了计算公式l 1 ； 刘 忠玉等( 2 0 0 0年) 基于对高速滑坡发生机理的认识及其运动特征 和堆积特征的分析， 建立了预测高速滑坡运动轨迹的块体运动模 型e 2 j ； 汪洋等( 2 0 0 4 年) 认为滑体中某一条块受到前后条块的作用 力矢量为零， 然后根据牛顿运动学公式建立滑体动力学平衡方程 求解每一块体在各个运动阶段的加速度e 3 ； 现行方法往往因忽略 的因素过多， 使得应用受到一定的限制。 本文考虑到滑落体滑动过程的速度和变形的不均匀性、 变形 能的积累与释放以及滑体与滑床的摩擦等， 建立了滑落体运动的 弹簧滑块模型， 该模型通过数值方法可以计算滑落体滑动全过程 的变形， 同时可以计算滑落体每一条块在滑动全过程的速度和变 形以及滑落体的滑动时间和最大运动距离。本模型具有简单实 用的优点， 计算结果对于边坡工程防治有重要的指导意义。 1 滑落体运动的弹簧滑块模型 建立如图 1所示的坐标系统， o y为竖直方向， z轴正向为水 平方向且与滑落体运动方向相同， 假设滑床各段几何形状已知且 只考虑平面问题。假定滑落体在滑动过程 中条块侧边始终保持 竖直， 条块底部始终 与滑床紧密接触， 且任意时刻每一条块的面积 9 工程实例 京沪高速铁路沧德特大桥， 在 i , 2 2 1 +7 1 1 -d k 2 2 2 +2 0 2段跨 越小流津河， 在 5 个 1 5 m深基坑和7 个 1 2 i t i 深基坑开挖中使用了钢 相等， 只是宽度 b 和高度 h 发生变化。将滑体分为 块， 其中时 刻任一滑块的受力情况如图2所示。 图 1 滑落体简化模型 图 2第 i 个条块受力分析图 如图 1 所示的弹簧滑块模型是高次超静定的， 为了求解滑块 运动速度， 本文采用不平衡推力法的假定 ， 即认为在滑落体滑动 期间， 条问力的方向与上一条滑块底面相平行。根据弹簧滑块模 型， t时刻第 i 个和第 i +1 个滑块之问水平条间力 与第 i 个 滑块的变形即宽度的改变量s ， ( 以压缩为正) 的关系为： = h 0 +k i s ( 1 ) h ， =p c o s 口 ( 2 ) 其中， k 为弹簧系数； 0 为滑落体突滑瞬间条块问的水平作 】 】 】 】 板桩支护， 有效的阻止了地下水， 确保施工安全， 施上工艺简单， 劳动 力强度低， 施工速度快， 周转材料利用率高， 缩短了工期， 取得良好的 经济效益和社会效益， 同时也为今后深基坑施工提供了丰富的计算 数据和施工经验。 co n s t r u c t i o n a l me t h o d s f o r t h e c o f f e r d a m o f s t e e l s h eet p i l e s o n t h e d eep - wa t e r f o u nd a t i o n peng ya - f e i ab s t r a c t ：wi t h t h e e n g i n e e r i n g o f ca n g d e e x t r a l a r g e br i d g e o n j i n g hu h i g h s p e e d r a i l wa y a s a n e x a mp l e ，t h e t h e s i s i n t r o d u c e s t h e c o n s t r u c t i o n al me t h ods f o r t h e c o f f e r d a m o f s t e e l s h e e t p i l es i n t h e d e e p - wa t e r f o u n d a t i o n，s e p a r a t e l y i l l u mi n a t e s t h e f o l l o wi n g a s p e c t s i n d e t a i l s ：t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c o n s t r u c t i o n a l me t h o d