钢板桩围堰工法.doc

围堰类型及使用条件围堰类型适用条件土石围堰土围堰水深1.5m；流速0.5m/s，河边浅滩，河床渗水性较小，如外坡有防护措施时，流速可大于0.5m/s土袋围堰水深3.0m，流速1.5m/s，河床渗水性较小，或淤泥较浅木桩竹条土围堰水深1.57m，流速2.0m/s，河床渗水性较小，能打桩，盛产竹木地区竹篱土围堰水深1.57m，流速2.0m/s，河床渗水性较小，能打桩，盛产竹木地区竹（铅丝）笼围堰水深4m以内，河床难以打桩，流速较大堆石土围堰河床渗水性很小，流速3.0m/s，石块能就地取材板桩围堰钢板桩围堰深水或深基坑，流速较大的砂类土、粘质土、碎石土及风化岩等坚硬的河床。防水性能好，整体刚度较强钢筋混凝土板桩围堰深水或深基坑，流速较大的砂类土、粘质土、碎石土河床。除用于挡水防水外还可作为基础结构的一部分，亦可采取拔出周转使用，能节省大量木材钢套箱围堰流速2.0m/s，覆盖层较薄，平坦的岩石河床，埋置不深的水中基础，也可用于修建桩基承台双壁围堰大型河流的深水基础，覆盖层较薄、平坦的岩石河床钢板桩围堰钢板桩围堰整体刚度大，防水性能好，在粘性土层深水河床桥墩基础施工中，甚至不需水下作业，打拔桩容易，回收率高，可节省大量现场加工构件，因此有一定的优越性。1 钢板桩围堰平面及结构形式钢板桩平面一般有：1）圆形：受力最理想、支撑结构较简单，但占河床面积大，增加河道通航困难；2）矩形：占河道面积较小，但受水流冲击大；3）圆端型：占河道面积较小，利于通航，受水流冲击力较小，但支撑结构复杂对基础开挖和墩身施工有一定影响。施工中需结合具体情况选定。钢板桩围堰结构又分单层（或称单壁）和双层（或称双壁）两种。单层结构形式由定位桩、导梁（或称导框、围笼）及钢板桩组成。定位桩可用木桩或钢筋混凝土管桩，导框一般多用型钢组成，对小型矩形基坑如果木料方便也可使用方木制作。浅基多用矩形及木导梁；中等深度基坑多用圆形及型钢导框；单层圆形及矩形钢板桩平面结构参见图5-19。当水深和流速较大时则须采用双层钢板桩围堰，参见图5-20。2 钢板桩类型规格按钢板桩横断面形状分为四类：平型（直型）、槽型、Z型、工字钢或槽钢。按钢板桩锁口形状分三类：阴阳锁口（防渗性差）、环形锁口、套型锁口（防渗性好）。在一个围堰内所用的钢板桩宜采用同类型同锁口的钢板桩，如用不同锁口钢板桩时，则需加制异型板桩连接。3 钢板桩围堰施工：3.1 钢板桩整理钢板桩运到工地后，应进行检查、分类、编号及登记。锁口检查：用一块长1.5m2.0m符合类型、规格的钢板桩作标准，将所有同类型钢板桩作锁口通过检查。检查是用绞车或卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾进行，见图5-25。凡钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均应整修，按具体情况分别用冷弯、热敲（温度不超过8001000摄氏度）、焊补、铆补、割除或接长。板桩长度不够时，可用同类型钢板桩等强度焊接接长，焊接时先对焊或将接口补焊合缝，再焊加固板，相邻板桩接长缝应注意错开，见图5-26。如需要有吊装孔及拔桩孔时（用震动打拔桩机附有夹具设备时则不需吊装孔及拔桩孔），应事先钻好孔，拔桩孔应焊加劲板，以免拔桩时拉裂。见图5-27。钢板桩采用组桩插打时，拼制组桩参照图5-28所示布置。组桩的嵌缝用油灰及旧棉絮填塞紧密。组桩及单块桩两侧锁口均在插打前涂以黄油或热的混合油膏（质量配合比为：黄油：沥青：干锯末：干粘土=2：2：2：1），以减少插打时的摩阻力，并增加防渗性能。组桩拼接后，每隔4m5m加以道夹板，使其固定以便插打，夹板结构见图5-28。圆形围堰的夹板应为弧度正确的弧形，见图5-29，夹板在板桩插打时，逐副拆除。需要拚制角桩时，可将一块板桩纵向割开后，中间用角钢或钢板弯制焊接、铆接或螺栓连接成角桩，见图5-19。3.2 围笼设备钢板桩围堰需用方木或型钢作为内导梁、导框制成围笼，其作用在于插打钢板桩时起导向作用；顶层导框可兼作施工平台；更主要的是作为钢板桩围堰的内部立体支撑，直接承受钢板桩传来的水、土压力，因此断面尺寸应能满足结构内力计算要求。外导梁只起导向作用。简单的围笼可只设一层内导框，较大型的需设内外导框，导框有上下两层或多层。内外导梁间距应比钢板桩有效厚度大8cm10cm，以利钢板桩的插打。矩形围笼导梁按设计尺寸直接下料，导梁接头一般均安排在横撑支点处，接头用夹板螺栓连接的可事先钻孔。圆形围笼导框应在样台上套制样板后制作，做好后在样台上试拼。用钢轨或型钢弯制时，一般应用热弯（8001000摄氏度），弯制时应使用尺寸经过样板核对的胎型；复式钢导框的放样见图1b，下料及试拼工作应力求精确，缀板连接螺栓栓孔可于试拼时与导框栓孔一起套钻。3.3 围笼安装安装围笼时，应进行测量定位，测量方法详见测量工程。用一层导框做成的围笼，一般是先打定位桩，再在定位桩上挂装导框。导框可在岸边组成，浮运到位以缆索铆定，在开始插打板桩后，逐步将导框转挂在已打好的板桩上。用有脚手桩的转盘式或旋转式桩架时，导框可挂装在外侧的脚手桩上，用浮式转盘式或旋转式桩架时，一般用转动的桩架先打好定位桩再安导框。关于整个围笼的安装方法参见“管桩基础”。3.4 插打和合拢钢板桩插打方法分为：（1）逐块（组）插打；（2）先插合拢后再打；（3）开始的一部分逐块插打，后一部分先插合拢后再打等三种方法。（1）法可用较矮的吊桩设备，桩架移动线路较短，进度较快，但合拢误差大；（2）法用较高吊桩设备，桩架移动线路长，进度较慢，但合拢误差小；（3）法进度较快且合拢误差小，一般采用（3）法。矩形围堰的插打顺序一般从上游开始，在下游合拢，每边由一角插至另一角，圆形围堰的插打次序见图5-30所示的几种。其中图a）与图b）较图c）少一个合拢点，图b）合拢累计误差最大，图c）误差最小，图a）与图b）可能在合拢前受水的回流影响而使桩脚外移，合拢困难；图c）受水的回流影响较小，在动水压较大时，图c）的插打钢板桩较图a）稳定。插打钢板桩时要严格控制好桩的垂直度，尤其是第一根桩要从两个相互垂直方向同时控制，确保垂直不偏。插打一块或几块桩稳定后即与导框进行联系，如为双层导框时，钢板桩与内外导框之间的间隙，应用桑、槐等硬木块塞紧。为了加快进度，可另用一台吊机或吊船担负吊桩工作，桩架只作打桩用；一般桩可由吊桩孔起吊，过长的桩为防弯曲变形可将吊点移至距桩头大于三分之一桩长的范围内，并用捆掉法。整体围笼具有多层内外框时，插桩须有特别措施。见管桩施工。钢板桩吊起后用人工扶持插入前一块的锁口后继续下插，如下插困难时，可用下列强迫下插法：（1）桩吊起插入锁口后，快速放松吊桩绳，借桩自重急速下插；（2）用锤压桩下插，必要时可加以低锤慢打；（3）用倒链或滑车组绞拉，见图5-31。砂砾层中打阴阳锁口的桩时，应将阳榫朝前进方向。对套形、环形锁口前进方向的锁口下方应用木或铁质的拴塞封闭，以免砂砾进入锁口，妨碍插桩。是钢板桩插入正直、顺利合拢的措施是加设外导框及随时纠正偏斜，当偏斜过大不能用拉挤法调正时，应拔起重插，在防止与纠正均无效时，可用特制楔形桩合拢。图5-32为铆接的楔形桩，也可采用焊接如图5-33。每块楔形桩的斜度不应超过2%；如一块楔形桩仍不够合拢口用时则可用两块楔形桩，两块楔形桩应各有一个垂直边，其间至少应产一块普通桩；用一块楔形桩插打次序见图5-34。3.5 打桩机具各种类型打桩机具，只要适用于打桩的锤击能力以及其适应系数适合时，均可用于打钢板桩。采用单动汽锤和坠锤时，锤重应大于桩重。震动打桩机是目前打钢板桩较好的机具，具有液压夹桩装置，能与钢桩自动作刚性连接，既能打桩又能拔桩，操作简便；能克服对桩的摩阻力，下沉较快且桩尖不至卷口，提高了防水性能和钢板桩完好性率，如在密实坚硬土层，为加快打桩进度亦可采用射水辅助沉桩。桩帽制造有用钢板铆接或焊接的，也有铸造的，铸造的较焊接的耐用。要有备用的桩帽，以便及时换除打坏的桩帽。桩帽有单块桩、组桩桩帽，其作用是保护钢板桩桩头不至卷曲变形和均匀分布冲击力使桩能垂直打入。打钢板桩可用吊机、吊船、多能型桩架及摇头扒杆等悬式导向架来进行，也可用塔式桩架。在岸上或浅水中使用穿心锤打矩形围堰钢板桩时，也可用脚手架式桩架。水中圆形钢板桩围堰除利用吊船或安装在承重围笼上的吊机打桩外，还可利用转盘式或旋转式桩架，图5-35为转盘式桩架示意图，转盘有方木组成的下盘及上盘，下盘固定于脚手桩上，上盘可绕中心轴在下盘的圆轨道上旋转。打桩由安装在上盘上的桩架进行，吊装可用桩架，为了取得较大的吊桩高度也可用特设的独脚扒杆。打脚手桩有困难时，可用浮式转盘桩架。这种桩架是以特制的浮箱组成平台代替下盘，其余同上述。桩打完后拆除转盘架并将浮箱逐个吊出围堰。转盘打桩架需用木料较多，在围堰直径较大时，使用旋转式桩架比较节省。旋转式桩架不用下盘，只在脚手平台上设环形轨道，滑行特制台车，台车上设特制桩架进行环形打桩。平台及脚手桩，在围堰完成后拆除。3.6 抽水堵漏钢板桩围堰的防渗能力较好，但遇有锁口不密、个别桩入土不够及桩尖打裂打卷情况时，仍有渗漏。锁口不密的漏水可在抽水发现后以板条、棉絮、麻绒等在板桩内侧嵌塞，或在漏缝外侧水中撒下大量炉渣与木屑或谷糠等随水夹带至漏缝处自行堵塞。漏缝处较深时，也可将炉渣等装袋，到水下适当深度时逐渐倒出炉渣堵漏。堰角漏水时，应观察研究打桩情况或有潜水工探索找出漏水位置，可采用图5-36示办法堵塞，或采用水下混凝土封底及水下压浆办法防渗。3.8 钢板桩的拔除及整理在拔钢板桩前，一般先将水下的支撑拆除，拆除时应有安全措施。拔除钢板桩有时阻力很大，一般是因桩尖卷口、锁口变形及水下混凝土对桩的粘结力等所致。减少拔桩阻力措施：（1）在打入钢板桩前，将钢板桩与水下混凝土的接触范围内涂以隔离层；（2）在灌筑较厚水下混凝土的第一层完毕时，将钢板桩拔起少许以减少粘结力；（3）采用震动附有液压装置打拔桩机拔桩，在有必要时加高压射水以减少摩阻力；（4）略加锤击使钢板桩与水下混凝土脱离粘结；（5）先拆除外导框，向围堰内灌水，是围堰水位高出堰外1m1.5m，利用堰内水压力抵消堰外挤压力使桩壁与水下混凝土脱离。对于桩尖卷叩击锁口变形的桩，可加大拔桩设备能力，将相邻桩一起拔出，必要时可进行水下切割。拔桩设备可用吊船、吊机、打拔桩机、震动打拔桩机、倒打汽锤、高压射水、千斤顶、扒杆滑车组及卷扬机等；拔桩可用长卡环扣在拔桩孔上作为吊点。组桩成组拔除时，可利用拔柱扁担。拔除