钢板桩围堰是基坑支护的常规方法.doc

虽然钢板桩围堰是基坑支护的一种常规方法，但在具体施工环境下对其进行仔细研究和认真总结，将为今后在近似环境下施工提供借鉴和参考。一、工程概况 佛山市南海区谢叠大桥拓宽工程分南、北两桥，分别位于老桥的南、北两侧。新桥主线以原谢叠大桥老桥轴线为设计线，全长1179米,其中桥梁长868.06米，桥梁宽度2m18.05m（不含老桥宽度）。主桥部分跨佛山水道，两桥26#主墩均位于佛山水道水中。主桥长176米，从24墩至28墩，其跨度为20+70+70+16m，主跨设计为挂篮悬臂浇筑的单箱单室后张预应力钢筋混凝土箱梁。主墩为单箱双室空心结构。主跨和主墩形成T构。主墩承台为平行四边形，长15.686米、宽7米、厚3.5米，承台横向轴线与本桥主线夹角84。由于主桥采取悬臂浇筑，故主墩施工成为本桥施工的关键工序和工期控制点，而水中作业的承台围堰施工则更是难点。 其中，承台围堰施工难点主要为：（1）处于深水中，水深约4米；（2）基坑较深，最高水位距封底混凝土底近8米；（3）离主航道较近，约20米；（4）受潮汐影响大。二、钢板桩围堰施工方案的确定 1.围堰形式的选择。26#主墩位于佛山水道距河东岸约30米，距离河中心的航道约20米。佛山水道是佛山市的重要水运通道，且是重要的泻洪河流。因而承台围堰形式的选择就尤为重要。 承台底面标高为-4.524m，最大水面标高为2.31米，因而承台底距水面最大深度为6.834m；河底标高-1.5m，因而水深约3.8米。但是，土围堰只实用于水深1.5米以内，而土袋围堰实用于水深3.0米以内，且这两种方法都会堵塞河道，影响通航和泻洪，因此不可取。同样，套箱围堰也不适合如此深的水中基础。采用竹、铅丝笼围堰也不可取，因为此法也会堵塞河道。 河底的地质情况为约1.5m厚淤泥，其下是砂土和粉砂土，比较适合钢板桩围堰。由于主墩离航道很近，一侧靠近旧桥主墩，并且水深随潮汐的影响在1.5m3.8m间变动，因而只能搭设平台进行主墩钢板桩围堰施工。2.钢板桩围堰的设计方案。主墩承台底面标高为-4.524m，最大水面标高为2.31米（即承台底距水面最大深度为6.834m），平面设计尺寸为15.686m7.00m的平行四边形，厚度为3.50m。采取打设单层钢板桩围堰的避水施工方法。整个钢板桩围堰由长度为12m标准槽形钢板桩构成，围堰长16.8m、宽8.0m，钢板桩围堰的位置为斜向布置，与主墩承台轴线平行（见图1-1所示）。本桥施工周期内佛山水道最高水位2.31m，按照围堰高度应高出施工期间可能出现的最高水位50cm70cm原则，并结合现场实际情况钢板桩桩顶高程确定为3.30m。 钢板桩围堰内设三道支撑。其中，第一道支撑设在围堰钢板桩顶部处，第二道支撑设在第一道下3.6m处，第三道支撑为围堰底部的C20封底混凝土。内部支撑的形式为用双拼360的工字钢围囹作为内部框架，然后用600钢圆管作为横撑（支撑图见图1-2和图1-3所示）。通过对河道水压力和土侧压力计算可知这种支撑完全满足受力要求。 当围堰内已封底并抽干水后，在封底混凝土的底面因水头差而受到向上作用的静水压力，发生向上挠曲而折裂，因此封底层应有足够的厚度，以保证围堰施工的安全。通过保守计算，确定封底层厚度应为1.1m。但是根据过去施工经验，认为C20封底混凝土厚80cm即可。 三、钢板桩围堰的施工由于主墩灌注桩施工中采取了插打钢管桩搭设施工栈桥和工作平台的方法，待灌注桩施工完毕，仍利用原有施工栈桥和平台，进行钢板桩围堰施工，钢板桩的施工采用50t吊车和振拔机与现场施工、测量人员配合进行。 1.施工设备和材料。设备：50t吊车1台，用于吊装打拔桩机；16t吊车1台，配合吊装钢板桩和内部支撑；电焊机2台，焊接内部支撑和钢板桩；水泵3台，抽围堰内的水；全站仪1台；水准仪1台。主要材料：长12m宽40cm的钢板桩130根；长10米的600钢圆管6根；360的工字钢100延米。 2.打桩准备。 （1）在施打钢板桩前，检查桩身是否完整，两端是否破裂或卷曲，钢板桩是否变形，或者弯曲。 （2）检查锁口是否破裂、扭曲、缺损、局部弯曲及电焊瘤渣。 （3）检查钢板桩的型号、宽度是否一致。 （4）安装导向设备：在插打钢板桩前先在岸上用双拼I360工字钢拼制围囹，然后利用吊车将其运到墩位处。围囹的作用首先是在打桩时做定位和导向，另外在围堰施工中可以作为钢板桩围堰的受力支撑，还可在其上安设施工平台，安放施工机具。当围囹到达指定位置后，沿围囹内边缘对称的先插打4-5根角桩至设计标高处，并将其作为定位桩用，围囹顶面距离水面约1m。然后将围囹挂在这几根定位桩上。在内支撑边梁上用粉笔标出各片桩的界线，以便在打桩过程中边打边纠正，防止出现大的偏差。 （5）钢板桩施工前将锁口用止水材料捻缝，以防漏水。 3.钢板桩的吊运和插打。 （1）将钢板桩运至河岸边，然后用吊车将钢板桩吊运至打桩位置。 （2）打桩时沿围囹周边从围堰的一角开始打起，先打入角桩。角桩的位置要准确、垂直、倾斜度要小于1%。然后在角桩两侧插入钢板桩，打桩过程中要随时以导向梁为准检查所打钢板桩的位置是否准确，垂直度是否合格，及时纠偏。钢板桩总体插打顺序是从老桥侧向施工栈桥侧插打，合龙处为栈桥侧。 （3）打桩时在板桩下端系缆风绳两根，吊车起吊钢板桩接近垂直状态时利用缆风绳控制桩的正反方向。 （4）钢板桩施打到河床以下稳定高度，摘掉吊车吊钩，进一步复核桩的垂直度、位置。位置准确后方可打入。 4.钢板桩的合龙。钢板桩围堰合龙选择在栈桥端。合龙面尺寸大于理论尺寸15cm20cm，避免合龙尺寸过小。同时与合龙口相邻的1015片钢板桩采取先插至桩的稳定高度，以利于钢板桩的调整，并且合龙口两侧钢板桩之间具有一定高差，便于插桩，待合龙后再将桩打至设计标高。 5.围堰内基坑开挖 。 （1）待钢板桩围堰合龙之后，首先进行基坑排水，现场利用2台水泵不间断抽水，同时专人检查钢板桩连接处有无漏水现象。对漏水地方，及时进行封堵，边抽水边封堵。如有少量透水，用锯末、炉灰、水泥加适量水搅拌，用铁抹子抹在透水处。如渗水量较大时，用薄铁片将棉絮塞于渗水处。 （2）进行施工测量和放样，确认承台平面位置及开挖深度。根据地质勘察资料主墩处河底标高为-1.50米，承台底面标高为-4.52米，河底尚有3.02米的淤泥层，围堰内排水完毕后现场利用长臂挖掘机挖泥。围堰内桩头密布，有碍挖掘机斗抓土的部位，现场配以吸泥机或人工挖泥的方法。挖泥的方向自老桥主墩方向到新桥方向，进行分层挖掘。最后一层挖掘机每前进34米，浇筑一层0.3米厚C20封底混凝土，以确保围堰底部不渗水。然后再浇筑上层C20混凝土并找平。并且在围堰内侧边缘处设置一排水沟和集水井，及时抽走钢板桩间渗漏的水。 （3）封底混凝土凝固后，将混凝土上面的一层浮碴凿去，同时将灌注桩混凝土凿毛，清洗干净，为验桩做好准备工作。 （4）放承台（纵横）中心线并及时作好护桩工作，进行承台施工。测灌注桩顶标高，再根据墩身钢筋位置画出预埋筋的位置，为以后墩身钢筋的就位做好前期工作。然后搭设脚手架，进行钢筋绑扎施工。 四、效果和结论 在施工中，钢板桩围堰未出现异常情况。南桥主墩承台和墩身施工时间为2005年6月初至2005年7月底，正是汛期。特别是6月20日至6月25日正逢天文大潮和北江洪水，围堰曾被洪水淹没，但经受住了考验，未造成损失，并且也未影响河道的泻洪。另外，南桥主墩承台基坑挖泥至坑底时，