承台基坑钢板桩支护施工工法(初定稿)

承台基坑钢板桩支护施工工法 2008 11 GZGF 一 前言 在沿海地区开挖承台基坑时 由于地下水水面离地浅 地质层 多为河床覆盖层较厚的砂类土 淤泥质土 碎石土和半干性粘土或 风化岩层 地质情况不利于基坑开挖 所以在沿海地区进行基坑开 挖作业时 地下水水位下降 土层跨塌对邻近建 构 筑物造成危 害的事例时有发生 为此开发了多种挡土挡水支护结构体系应用于 深基坑施工 但是挡土挡水合并考虑的传统支护方式造价较高 为 此在适宜的场地条件下 合理采用拉森钢板桩支护 对保护坑外水 文环境 降低工程排水费用 节约工程造价 加快工程进度具有非 常显著的作用 是一项有积极推广应用价值的施工技术 二 拉森钢板桩的使用方法 1 钢板桩施工的一般要求 1 钢板桩的设置位置要符合设计要求 便于承台施工 即在承台 边缘外留有支模 拆模的场地 2 基坑围护钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐 避免不规则 的转角 以便标准钢板桩的利用和支撑设置 各周边尺寸尽量符合 板桩模数 3 整个承台施工期间 在挖土 吊运 扎钢筋 浇筑混凝土等施 工作业中 严禁碰撞支撑 禁止任意拆除支撑 禁止在支撑上任意 切割 电焊 也不应在支撑上搁置重物 2 钢板桩施工的顺序 1 钢板桩位置的定位放线 2 挖沟槽 3 安装导梁 4 打插钢板桩 5 安装水平支撑 或围檩 6 拆除导梁及围檩 7 基坑开挖 8 承台施工 9 回填土 10 拔除钢板桩 3 钢板桩的检验 吊装 堆放 1 钢板桩的检验 对钢板桩 应有材质检验和外观检验 以便对 不合要求的钢板桩进行矫正 以减少打桩过程中的困难 外观检验 包括表面缺陷 长度 宽度 厚度 高度 端部矩形 比 平直度和锁口形状等项内容 检查中要注意 a 对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除 b 割孔 断面缺损的应予以补强 c 若钢板桩有严重锈蚀 应测量其实际断面厚度 原则上要对全 部钢板桩进行外观检查 材质检验 对钢板桩母材的化学成分及机械性能进行全面试验 包括钢材的化学成分分析 构件的拉伸 弯曲试验 锁口强度试验 和延伸率试验等项内容 每一种规格的钢板桩至少进行一个拉伸 弯曲试验 每 20 50t 重的钢板桩应进行两个试件试验 2 钢板桩吊运 装卸钢板桩宜采用两点吊 吊运时 每次起吊的 钢板桩根数不宜过多 并应注意保护锁口免受损伤 吊运方式有成 捆起吊和单根起吊 成捆起吊通常采用钢索捆扎 而单根吊运常用 专用的吊具 3 钢板桩堆放 钢板桩堆放的地点 要选择在不会因压重而发生 较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上 并便于运往打桩施工现场 堆放时应注意 堆放的顺序 位置 方向和平面布置等应考虑到以后的施工方 便 钢板桩要按型号 规格 长度分别堆放 并在堆放处设置标牌 说明 钢板桩应分层堆放 每层堆放数量一般不超过 5 根 各层间要 垫枕木 垫木间距一般为 2 4 米 且上 下层垫木应在同一垂直线 上 堆放的总高度不宜超过 2 米 拉森钢板桩的堆放 4 导向架 导梁 的安装 在钢板桩施工中 为保证沉桩轴线位置的 正确和桩的竖直 控制桩的打入精度 防止板桩的屈曲变形和提高 桩的贯入能力 视工程地质 施工环境开挖深度等条件 设置一定 刚度的 坚固的导架 安装导架时应注意以下几点 1 采用经纬仪和水平仪控制和调整导梁的位置 2 导梁的高度要适宜 要有利于控制钢板桩的施工精度和提高施 工工效 3 导梁不能随着钢板桩的打设而产生下沉和变形 4 导梁的位置应尽量垂直 并不能与钢板桩碰撞 圆形导向架及围檩 5 打插钢板桩 拉森钢板桩施工关系到施工止水和安全 是本工程施工最关键的工 序之一 在施工中要注意以下施工有关要求 1 全线采用 6 0m 9 0m 长密扣拉森钢板桩 拉森钢板桩采用履 带式挖土机 带振动锤机 施打 施打前一定要熟悉地下管线 构 筑物的情况 认真放出准确的支护桩中线 履带式长臂液压打拔机 2 打桩前 对钢板桩逐根检查 剔除连接锁口锈蚀 变形严重的 钢板桩 不合格者待修整后才可使用 3 打桩前 在钢板桩的锁口内涂油脂 以方便打入拔出 4 在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过 2 当偏斜 过大不能用拉齐方法调正时 拔起重打 5 钢板桩施打采用屏风式打入法施工 屏风式打入法不易使板桩 发生屈曲 扭转 倾斜和墙面凹凸 打入精度高 易于实现封闭合 拢 施工时 将 10 20 根钢板桩成排插入导架内 使它呈屏风状 然后再施打 通常将屏风墙两端的一组钢板桩打至设计标高或一定 深度 并严格控制垂直度 用电焊固定在围檩上 然后在中间按顺 序分 1 3 或 1 2 板桩高度打入 屏风式打入法的施工顺序有正向顺序 逆向顺序 往复顺序 中分顺序 复合顺序 施打顺序对板桩垂直度 位移 轴线方向的 伸缩 板桩墙的凹凸及打桩效率有直接影响 因此 施打顺序是板 桩施工工艺的关键之一 其选择原则是 当屏风墙两端已打设的板 桩呈逆向倾斜时 应采用正向顺序施打 反之 用逆向顺序施打 当屏风墙两端板桩保持垂直状况时 可采用往复顺序施打 当板桩 墙长度很长时 可用复合顺序施打 总之 施工中应根据具体情况变化施打顺序 采用一种或多种 施打顺序 逐步将板桩打至设计标高 一次打入的深度一般为 0 5 3 0 米 6 保证钢板桩间的密扣 以便钢板桩顺利合拢 特别是工作井的 四个角要使用转角钢板桩 若没有此类钢板桩 则用旧轮胎或烂布 塞缝等辅助措施密封 7 打入桩后 及时进行桩体的闭水性检查 对漏水处进行焊接修补 每天派专人进行检查桩体 8 内支撑架设 经过计算拉森钢板桩支护可采用一至数道内支撑 见下附图 设置一层 H 型钢围檩支撑的情况 设置三层钢管柱围檩支撑的情况 6 钢板桩的拔除 基坑回填后 要拔除钢板桩 以便重复使用 拔除钢板桩前 应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间及土孔处理 否则 由于拔桩 的振动影响 以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移 会给己施 工的地下结构带来危害 并影响临近原有建筑物 构筑物或底下管 线的安全 设法减少拔桩带土十分重要 目前主要采用灌水 灌砂 措施 1 拔桩方法 本工程拔桩采用振动锤拔桩 利用振动锤产生的强迫振动 扰动土 质 破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力 依靠附加起吊力 的作用将桩拔除 液压打拔头拔除钢板桩 2 拔桩时应注意事项 拔桩起点和顺序 对封闭式钢板桩墙 拔桩起点应离开角桩 5 根 以上 可根据沉桩时的情况确定拔桩起点 必要时也可用跳拔的方 法 拔桩的顺序最好与打桩时相反 振打与振拔 拔桩时 可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的 粘附 然后边振边拔 对较难拔除的板桩可先用拔锤将桩振下 100 300mm 再与振动锤交替振打 振拔 有时 为及时回填拔桩 后的土孔 当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔 用振动锤振 动几分钟 尽量让土孔填实一部分 起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷 起吊力一般略小于减振器 弹簧的压缩极限 若使用电动拔锤 供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的 1 2 2 0 倍 对引拔阻力较大的钢板桩 采用间歇振动的方法 每次振动 5min 振动锤连续不超过 30min 7 钢板桩桩孔处理 对拔桩后留下的桩孔 必须及时回填处理 回填的方法采用填入法 填入法所用材料为石屑 三 适用范围 本工法适用于河床覆盖层较厚的砂类土 淤泥质土 碎石土和 半干性粘土或全风化岩层基础工程 地下水水面离地浅 水量丰富 的基础工程 四 机械设备配置 打钢板桩时选用履带自行式液压冲击打拔机 主要机械设备表 序号机械设备名 称 规格型号单位数量备注 1 长臂勾机 D32 台 1 2 50KW 发电机 TZH250 4 台 1 3 震动拔桩锤台 1 4 汽车吊 5T 台 1 装卸用 5 抽水机台 1 4 视水位情况定 6 电焊机台 2 7 切割机台 1 8 平板挂车 20T 16M 辆 1 运输用 五 质量控制 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 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 3 为保证插桩在转角处的顺利合拢 要求桩身垂直 并且周边 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作业 面支撑上的导向架 顺导向架下插 使第一组钢板桩桩身垂直 由 于钢板桩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 钢板桩在顺支护周边方向及其垂直方向的倾斜度均不大于 5 同 时为了使支护周边能为钢板桩数所均分 事先在地面或导梁上按钢 板桩的实际宽度画出各组钢板桩的位置 使宽度误差分散 并在插 桩时 据此调整钢板桩的平面位置 使误差不大于 15mm 当仍有 困难时 在悬挂状态下进行调整 在无法顺利合拢时 则根据合拢口的实际尺寸制造异形钢板桩 合拢 但要控制异形钢板桩上下宽度之差不超过桩长的 2 4 在使用拼接接长的钢板桩时 钢板桩的拼接接头不能在支护 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 按插桩顺序堆码 插桩时 按规定的顺序吊插 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 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 7 钢板桩支护在使用过程中 在基坑内抽水时 围护漏水可用 板条 麻布等楔入锁口内嵌缝 应经常检查各层支撑梁处与钢板桩 之间的缝隙 并用木楔楔紧或加焊连接钢板焊牢 使围檩受力均匀 8 围护基坑回填后 拔除钢板桩前 首先将钢板桩与支撑梁 围檩 焊接处切除 然后再选择一组或一块较易拔除的钢板桩 先 略锤击振动后拔高 1 2m 然后挨次将所有钢板均拔高 1 2m 使都松 动后 再挨次拔除 最好是以打入顺序的反方向挨次拔出 六 安全保证措施 为确保施工中的安全 在进行钢板桩围护施工时 必须将安全工作 放在首位 预防为主 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 2 设专人负责日常检查和养护工作 吊机 桩机等在作业时设 专人给信号 避免人多时乱指挥 出现安全事故 4 对打桩机大臂及连接杆件 销轴等 要按规定经常检查 检 修 防止桩架摇晃严重发现意外事故 5 地面辅助作业人员 必须戴好安全帽 严禁人员在吊装作业 面下站立或行走 严禁人员进入打桩机回转范围内 并靠近打桩机 工作部位 7 拔桩时要先振动 1 2 分钟 再慢慢启动卷扬机或举升大臂拔 桩 在有松动后再边振边拔 禁止蛮干 8 对所有机械设备的制动及外露的液压软管 接头每天进行检 查 存在摩损 损坏的要及时维修 更换 七 环境监测 1 确定监测对象 调查基坑周围相当于基坑开挖深度的 1 1 5 倍范围内地上的建 筑物 高耸塔杆 输电线缆 古建文物 道路桥梁 以及地下管线 应区别其属压力的或非压力的 人防等设施和障碍物 如发现既 有建筑物等已有裂损倾斜等情况 同时收集其详细资料 并在必要 处做出标记或摄像 绘图等 然后对调查对象承受地基变形的性能 做出分析鉴定 确定应加监护方法 2 监测方式与方法 地面沉降 水平位移 在观测部位按观测要求埋设观测桩 并作好观测前原始数据记 录和观测点位附近地形 建筑物的平面位置图 立面图 沉降观测 使用精密水准仪和铟合金水准尺 位移观测使用全站仪 在这里要 注意的是 要使用相同的仪器 在相同的位置上 由同一观测者按同一 方案施测 而且测量观测点要安全 其位置不要设在变形 位移区内 围护结构侧土压力 此项监测可选用 DKY 51 2 型振弦读数仪 a 土压力计的安 装测量侧压力时 土压力计的安置如图 1 所示 在围护结构的外面钻 孔埋设土压力计 并在孔中注入与土体性质基本一致的物质 填实空 隙 b 土压力计的工作原理 土压力计使用双膜钢弦式 工作原理 跟钢筋计基本相同 其接触面对变化不大的土压力较为敏感 受力时 引起钢弦振动或应变片变形 弦的自振频率也发生变化 利用脉冲激 励 使钢弦起振 并接收其频率 按事先标定的 压力 频率 关系曲 线 即得出作用在土压力计上的压力值 3 监测人员 针对监测的特点 应成立由 3 人组成的专业监测小组 其中 2 人 具备测量 土力学 结构力学 计算机等方面的知识 组长负责工 程监测计划 组织及监测的质量审核 八 效益分析 承台基坑钢板桩支护施工工法 是经多种方案进行技术经济分 析比较后提出的新型止水支挡开挖体系 该支护体系机理简单 材 料可多次循环利用 经工程实践证明 是一项具有实用价值 造价 较低 施工方便 能确保工程安全的防水支护结构体系 以广珠客运专线ZH 3标承台施工为例 1 采用该工艺能够做到坑内降水坑外不排水 对控制基坑周边位移 确保施工场地周边城市交通主干道 110KV电缆及其它管线安全 提 供可靠保证 社会效益显著 2 采用该工艺直接节省基坑排水费用100多万元 加快了施工进度 与其他支护结构类型相比 造价大幅降低 具有较高的经济效益 九 工程实例 1 2007 年3 12月 广珠城际轨道交通工程珠海市区段港昌路特大 桥承台工程 共计56个墩 桥梁墩台基础采用 1 25m钻孔灌注桩 基础 设计要求承台埋深为地面以下0 5m 承台基坑开挖深度 6 5 7 0m 桥梁位于市政道路中央绿化带中 且经现场勘察 沿线 路左侧距承台开挖线0 5m的距离埋设有珠澳110Kv供电电缆 故而要 求在在基础施工时进行施工围护 并派专人24小时观察 以确保既 有道路交通及管线的安全 场地不良地