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钢板桩施工方案
第一章拉森板桩结构设计
一、材料选择
围堰用钢板桩为日本产SKSP-SX27型,即拉森Ⅵ型高强度钢板桩,单根宽度60cm;截面参数如下,
钢板桩性能参数表
型号
(宽度×高度)
有效宽
W1
mm
有效高
H1
mm
腹板厚
t
mm
单根钢板桩
每米板面
截面
面积
cm2
理论
重量
kg/m
惯性距
Ix
cm4
截面
模量
Wx
cm3
截面
面积
cm2
理论
重量
kg/m2
惯性距
Ix
cm4
截面
模量
Wx
cm3
600×210
600
210
18.0
135.3
106
8630
539
225.5
177.0
56700
2700
钢板桩的机械性能如下表:
标准号
牌号
机械性能,不小于
屈服强度(N/mm2)
抗拉强度(N/mm2)
延伸率(%)
JISA5528
SY295
295
490
17
根据钢板桩的进厂检验报告,试验屈服强度在380~405N/mm2间。
图1-1钢板桩
钢板桩插打设备为日本GIKEN公司的ECO400S无声压入机,设备采用克服坚硬地质工业法,利用GIKEN独自的除芯理论,在保证压入工法优越性的前提下,实现了在砂砾层,卵石层等坚硬地质的压入施工。
迄今为止的试制机所积累的大量施工实绩,充分证明了该工法的优越性。
螺旋钻装置作为最小限度的压入辅助设备,具有排土量少,不破坏周围地基,并可迅速完成具有强大支持力完成桩的特点。
设备如图1-2所示。
图1-2钢板桩插打设备
二、围堰形式介绍
钢板桩围堰采用拉森Ⅵ型钢板桩,单根长度为12m,围堰平面尺寸为12m×8.4m,共设置二道内支撑。
围檩圈梁第1道采用双拼45c工字钢,支撑采用Φ530mm钢管;第2道采用双拼H588型工字钢,支撑采用Φ630mm钢管。
围堰顶高程为266.70m,围堰底高程为254.70m,50~56#墩承台顶高程为261.889m,57#墩承台顶高程为262.889m,承台高2.5m,围堰底浇筑50cm厚C25混凝土垫层。
总体施工分为以下几个工况:
工况一第一道内支撑安装后,围堰内开挖至261.889m;
工况二第二道内支撑安装后,围堰内开挖至258.889m;
工况三承台施工后向钢板桩与承台间回填细砂并在顶部浇注40cm厚C25砼圈梁,拆除第二道内支撑;
工况四墩身施工后向围堰内加水至围堰外水位,拆除第一道内支撑。
第二章具体施工方法
一、主要施工工序
1、插打钢板桩。
正确确定钢板桩的起始桩位和合拢桩位。
保证拉森桩封闭效果。
2、整体围堰施工完毕后,围堰内进行开挖,分步设置围檩,增加支撑。
3、开挖至槽底后,整平及地面,浇筑混凝土垫层,进行承台结构施工。
5、墩柱施工期间,分步进行,并根据支撑位置逐步拆撑、拆除围檩。
6、向围堰内注水,直至与外侧水位等高后,拆除拉森板桩。
二、拉森板桩施工
1、材料准备
(1)拉森板桩整理
拉森板桩运到工地后,需进行整理。
清除锁口内杂物(如电焊瘤渣、废填充物等),对缺陷部位加以整修。
锁口检查的方法:
用一块长约2m的同类型、同规格的拉森板桩作标准,将所有同型号的拉森板桩作锁口通过检查。
检查采用卷扬机拉动标准拉森板桩平车,从桩头至桩尾作锁口通过检查。
对于检查出的锁口扭曲及“死弯”进行校正。
宽度检查的方法是:
对于每片拉森板桩分为上中下三部分用钢尺测量其宽度,使每根桩的宽度在同一尺寸内,每片相邻数差值以小于1cm为宜。
对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。
对于超出偏差的拉森板桩应尽量不用。
(2)锁口润滑及防渗措施
对于检查合格的拉森板桩,为保证拉森板桩在施工过程中能顺利插拔,并增加拉森板桩在使用时防渗性能。
每根板桩锁口都须均匀涂以混合油,其体积配合比为黄油:
干锯沫=5:
3。
2、拉森板桩施工
(1)拉森板桩的运输
对于处理好的拉森板桩,在堆放和运输中,要避免碰撞,防止弯曲变形。
插打过程中,须遵守“插桩正直,分散即纠,调整合拢”的施工要点。
(2)拉森板桩的起吊
①将拉森板桩整齐排列在易于起吊的位置;
②利用起吊孔起吊钢板桩时,使用气割等在钢板桩轴线上从离端部10cm左右的位置穿好直径5cm大小的吊孔,再使用钩环结结实实的联结;
③在下端部系好适当的绳索以防止左右摆动。
钢板桩起吊示意如下图
拉森板桩插打施工图
(3)设备选用
钢板桩插打设备采用日本GIKEN公司的ECO400S无声压入机。
此设备插打钢板桩采用压入的方式,所以不会使周围的环境发生地表下沉和附近建筑物出现裂缝之类物理性损害。
压入桩能够正确自如控制打入的高度,且即使是要求有曲线、角度、封闭等复杂形状的施工也能构筑高品质的壁体。
已系统化的机械装置拥有各种自走机能,能进行高效合理的施工,从而能大幅度缩短施工期。
(4)钢板桩插打
通过检测确定第一片钢板桩插打合格后,以其为基准,再向两边对称插打钢板桩到设计位置,最后在一侧的中间合龙。
整个施工过程中,有激光测垂仪控制每片桩的垂直度,并及时调整;在钢板桩的插打时注意钢板桩的拼接缝不能在围堰的同一断面上,应上下交替错开。
插打过程中,须遵守“插桩正直,分散即纠,调整合龙”的施工要点。
ECO400S无声压入机施工主要分四个步骤:
①预掘钻头②拔出螺旋钻
③在钻桩的同时,实施压入④完成压入,拔出螺旋钻
3、围堰合龙
钢板桩合龙技术是钢板桩围堰施工过程中的关键,合龙成功与否决定了围堰的施工质量及进度。
(1)合龙点选择
根据施工布置及工期,在最后插打的1侧围堰中段设置一个合龙口,板桩根数约为3~5根。
(2)合龙准备
为控制合龙口处钢板桩垂直度,在距合龙口两侧还剩10余根钢板桩时便严格控制钢板桩的倾斜度。
每插打一根钢板桩就测量其轴向及法向倾斜度,并根据其倾斜度的累积增加规律及已有的施工经验预计其后几根桩的倾斜度。
为保证合龙口处钢板桩的垂直度,在距合龙口还剩几根钢板桩时立即下异形钢板桩,将桩的轴向倾斜度纠正为负数,然后再插打桩至合龙处,使其轴向及法向倾斜度均控制在0.2%以内。
(3)确定合龙钢板桩尺寸
合龙桩的宽度确定。
根据合龙口的形状确定合龙桩的尺寸,其具体方法是:
测量合龙口的宽度,12h后再复测一次。
目的是让合龙口各桩向自由端释放插打嵌合过程中的内力和位移,待其充分释放后再测合龙口宽度。
复核合龙桩尺寸。
按最终实测的合龙口宽度焊接一根合龙桩试样,将试样在合龙口处试插,若试样能在两相邻桩锁口中自由上下移动,即可确定合龙钢板桩的加工尺寸。
合龙钢板桩的检测。
检测项目包括钢板桩的长度、宽度、弯曲度、翘曲度等。
(4)插打合龙钢板桩
为了使合龙钢板桩能顺利与相邻桩的锁口相互咬合,插打前应使合龙钢板桩两侧桩高度不同,高差控制在100~200mm,这样合龙钢板桩的锁口可较方便地先与高桩套好,再套低桩的锁口。
插打合龙桩时,使与相邻桩套好锁口的合龙桩自由落入,并将液压装置垂直降落,使其重量全部压在合龙桩上,开启液压将桩压至预定高程。
(5)合龙施工质量评价
合龙质量评价的标准如下:
合龙钢板桩施打时间与一般钢板桩插打时间基本一致;在打桩过程中,合龙钢板桩的锁口与相邻桩的锁口连结完好,未发现锁口破坏现象;合龙钢板桩打入后,其相邻两根桩的倾斜度仍保持在0.2%以内,与合龙前倾斜度一致。
4、围檩及支撑安装
拉森板桩插打施工完后,围堰内进行开挖处理,进行围檩型钢安装,安装时首先在安装位置下方焊接承受围檩自重的临时短型钢,然后吊围檩型钢就位。
由于部分拉森板桩侧面与围檩型钢之间存在空隙,将每片有空隙处的拉森板桩用短型钢支撑在围檩型钢上并焊接固定,尤其注意拉森板桩围堰四角与围檩型钢的固定。
并按照设计要求安装钢管桩支撑,对围檩型钢和支撑接头位置用三角加劲板焊接,同时加强焊缝质量检查,形成稳定的内支撑结构。
在围檩及支撑施工同时,进行上下楼梯的安装。
5、钢围堰拆除
(1)支撑及围檩拆除
待承台、墩身施工结束即可进行钢围堰拆除工作。
第二道内支撑拆除前先在钢板桩与承台间回填细砂并在顶部浇筑40cm厚砼冠梁作为临时支撑,第一道内支撑拆除前采用水泵加水至围檩标高下1m处,再进行拆除。
(2)拉森板桩拔除方法
拉森板桩拔出前,注水使钢围堰内、外水位持平,拔除工作先由下游方向开始,对称施工至上游方向,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。
钢板桩拔除时先用打拔桩机夹住拉森板桩头部振动1min~2min,使拉森板桩周围的土松动,产生“液化”,减少土对桩的摩阻力,然后慢慢的往上振拔。
拔桩时注意桩机的负荷情况,发现上拔困难或拔不上来时,应停止拔桩,可先行往下施打少许,再往上拨,如此反复可将桩拔出来。
第三章质量保证措施
1、拉森板桩打入时问题处理措施
(1)打桩过程中有时遇到大的孤石或不明障碍物,导致拉森板桩打入深度不够,则采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。
(2)拉森板桩在淤泥质地段挤进过程中,受到淤泥中石块或不明障碍物等的不均匀侧向挤压作用力,容易发生偏斜。
应采用以下措施进行纠偏:
在发生偏斜位置将拉森板桩往上拔1.0~2.0m,然后再往下锤进,如此上下往复振拔数次,可使大的石块等不明障碍物被振碎或使其发生位移,让拉森板桩的位置得到纠正,减少拉森板桩得倾斜度。
(3)拉森板桩沿轴线倾斜度较大时,采用异形桩来纠正,异形桩一般为上宽下窄,及宽度大于或小于标准宽度的板桩。
异形桩可根据实际倾斜度进行焊接加工。
(4)由于淤泥质基础较软,有时施工发生将邻桩带入现象,采用的措施是把相邻的多根桩焊接在一起,并且在施打的拉森板桩的连接锁口上涂以黄油等润滑剂来减少阻力。
2、钢围堰渗漏处理措施
拉森板桩主要依靠锁口自身密实性进行防漏,但是如果锁口不密、外侧水压力过大,拉森板桩围堰会出现渗漏,主要在接缝处和转角处,有的地方还涌砂。
对于这些问题采取如下措施进行预防和处理。
(1)施工时的预防渗漏措施。
拉森板桩渗漏一般出现在锁口位置,因此施工过程中重点加强对锁口的检查。
施工前用同型号的短拉森板桩做锁口渗漏试验,检查拉森板桩锁口松紧程度,过松或过紧都可能导致拉森板桩施工后渗漏;施打前在拉森板桩锁口内抹黄油;施打时控制好垂直度,不得强行施打,损坏锁口。
(2)施工后的小渗漏处理。
抽水后发现拉森板桩锁口漏水,但不太严重时,用棉絮等在内侧嵌塞,外侧包裹一层防水彩条布,起到防水和减小水压力的双重效果。
(3)施工后的大渗漏处理。
在拉森板桩围堰渗漏外侧堵砂袋或散装细颗粒堵漏物(如木屑、炉渣、谷糠等),内侧用板条、棉絮、麻绒等在板内侧嵌塞。
在桩脚漏水处,采用局部混凝土封底等措施。
若漏水严重,堵漏困难时,在拉森板桩外侧补打木桩围堰,木桩围堰内侧铺设彩条布,在彩条布与拉森板桩围堰间填筑粘土进行封堵。
第四章安全保证措施及应急预案
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。
1、在施工过程中应注意如下几点:
(1)对操作人员进行安全思想教育,提高操作人员安全意识,实行培训持证上岗制度,不经培训或无证者,不得进行上岗操作;
(2)建立好钢板桩安全管理制度,完善好安全管理体制,编制好钢板桩安全施工应急方案;
(3)用吊车进行水平和垂直起吊时,对吊车起吊能力和吊起后是否稳定进行实测,保证在起吊时安全可靠,防止发生意外安全事故;
(4)在钢板桩插打过程中,要设专人指挥,避免人多时乱指挥,出现意外安全事故;
(5)钢板桩围堰内支撑一定要按设计进行施工,施工焊缝一定要牢固,断面尺寸和数量要符合设计要求;
(6)由围堰外至围堰内须设置临时出入通道,并焊好栏杆、踏步板。
2、其他相关措施
(1)在有雨季、洪汛影响的河段上进行施工,施工前应与指挥部取得联系,上报施工方案和防洪防汛预案,并随时做好防洪措施。
(2)施工前应与当地的气象、水文部门去的联系,办理相关预报业务,要求其部门定时、随时提供气象、水文预报信息,及时根据预报的情况,采取防灾减灾措施,预防自然灾害造成的损失和灾害。
(3)应设置避免碰撞明显的标示、标志牌,夜间必须设有警示标志灯光。
(4)水上施工期间必须配有交通船值班和救生船,以保证人员落水时施救,救生船必须做到有人在水上施工作业时随时待命。
(5)施工用船上必须配备设备、救生设施和消防设施。
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