围堰工程拉森钢板桩支护施工方案

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发布时间：2021-10-06

资料介绍

围堰工程钢板桩施工方案-拉森钢板桩支护
文章总结：施工实际效果表明，钢板桩围堰与填土围堰相比，具有施工进度快、更安全、占地空间小等优点，这对于城市内的窄河涌堤岸整治工程、水深较大、流急、淤泥或粉细砂等软基上等不适宜用填土围堰的工程使用较为有利，但缺点是钢板桩材料一次性投入费用高，占用流动资金多，因此是否采用钢板桩围堰以及钢板桩投入数量和周转次数等问题必须认真分析，宜经过技术经济比较后方可决定。
全文内容开始：
1.工程概况
xx市区北堤整治第一期工程上起xx码头，下至xx管桩厂码头，总长2.679km。工程横断面如图1所示：
工程所在地地质情况：从上往下为人工填土层、第四纪冲淤积层、第四纪残积层和第三纪风化基岩，其中人工填土全堤段均有分布，厚0.8～5.8m，分素填土和杂填土，大部分地段稍经压实；第四纪冲淤积层为淤泥质土和粉细砂层，厚1.6～15.8m，呈灰、深灰色，局部含腐植物或大量腐木。挡土墙及其桩基础建在第四纪冲淤积层上。
2.围堰设计方案
2.1原围堰设计方案及其特点
原设计围堰采用就地开挖料填筑，堰顶高程2.5米，堰顶宽2.0米；外江常水位为2.2米，堰脚高程在－3.0米左右，挡水深度在5～6米间；迎水坡背水坡坡度均为1:1.5，迎水坡采用砂包铺砌护脚、护面。
经测量放线，填土围堰布置于接近河中心，缩窄了航道，堰体挡水高度较大，基础为透水性强的粉细砂，原设计围堰不安全。
在图纸会审研究后，经业主、设计、监理、施工四方研究决定全部采用钢板桩围堰。
2.2钢板桩方案
①钢板桩的选用
根据工程所在地场地特点，结合钢板桩的特性、施工方法等方面进行考虑，选用的拉森 Ⅲ型钢板桩，拉森Ⅲ型钢板桩宽度适中，抗弯性能好，其主要技术参数为：W=1600cm3，g=6 0kg/m，依地质资料及作业条件决定选用钢板桩长度9～12M长，要求钢板桩入土深度达桩长0 .5倍以上。
②打桩设备
投入钢板桩打拔桩机2台用于施工。打拔桩机为挖掘机（KATO1250）加振动锤改装而成，振动锤为曰本产NPK－HP－7SXB型，激振力200kN。
3.围堰施工经过
钢板桩围堰施工正式从xx年xx月开始，施工顺序为：修整施工道路～打钢板桩～基坑开挖～桩基础～挡土墙底板～挡土墙墙身～墙后回填～拔钢板桩。开始施工时，投入了530 根钢板桩，可围成200M长基坑，但后来发现进度不理想，主要是钢板桩数量不足，不能及时提供基坑工作面，使挡土墙施工常处于等待状态。便于xx月份开始增加投入一倍的钢板桩，开辟两个工作面：从头尾两端同时向中间施工推进，每个工作面安排一台班时间施打钢板桩，节约了钢板桩的占用时间，20天左右完成400M长挡土墙，至5月份全部水下堤岸工程施工完成。
4.钢板桩围堰施工方法
4.1单桩逐根打入法施打钢板桩
①先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线。
②准备桩帽及送桩：打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。
③单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大，基础较深的地方采用12M长的桩。
4.2拔桩
原则上挡土墙施工完成后就可拔桩。施工中我们在完成约100M挡土墙且墙后回填砂至墙高一半后就立即拔桩，桩经修理后重新利用。
先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，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，显获动1min～2min后再往下锤0.5m～1.0m再往上振拔，如此反复可将桩拔出来。
4.3钢板桩的施工中遇到的问题及处理：
由于河床地质结构复杂，钢板桩打拔施工中常遇到一些难题，常采用如下几点办法解决：
①桩过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。
②钢板桩杂填土地段挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m～2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。
③钢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和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。
④在基础较软处，有时发生施工当时将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在施打当桩的连接锁口上涂以黄油等润滑济减少阻力。
5.围堰挡水效果
基坑抽干水后，可清楚观察到围堰挡水止水效果：钢板桩围堰内表面基本没有漏水，只有少数较残旧的钢板桩由于接头不紧密导致一些漏水；基坑内也没有出现渗漏、管涌等现象。说明钢板桩围堰是成功的。
6.变形观测
在钢板桩围堰挡水期间，我们定期对钢板桩顶的位移进行观测，发现桩顶向基坑内的偏移量稳定在2～10cm之间，说明堰体是稳定的。
7.经验总结
施工实际效果表明，钢板桩围堰与填土围堰相比，具有施工进度快、更安全、占地空间小等优点，这对于城市内的窄河涌堤岸整治工程、水深较大、流急、淤泥或粉细砂等软基上等不适宜用填土围堰的工程使用较为有利，但缺点是钢板桩材料一次性投入费用高，占用流动资金多，因此是否采用钢板桩围堰以及钢板桩投入数量和周转次数等问题必须认真分析，宜经过技术经济比较后方可决定。

二、钢板桩围堰施工方案
1.钢板桩打入
1.1 钢板桩的选用
本工程选用日本进口止水钢板桩进行施工，该钢板桩为小锁口，有很好的止水能力，宽40cm，重77.7kg/m，考虑到本工程地质情况的需要，拟采用桩长为18米的钢板桩。
首先在板桩堆放基地对钢板桩进行分类、整理，选用同种型号的板桩，进行弯曲整形、修正、切割、焊接，整理出施工需要的型号、规格、数量的钢板桩。
钢板桩进场前需要检查整理，发现缺陷随时调整，整理后在运输和堆放时尽量不使其弯曲变形，避免碰撞，尤其不能将连锁口碰坏。
桩打入前将桩尖处的凹槽底口封闭，避免泥土挤入，锁口宜涂以黄油或其它油脂，对锁口变形、锈蚀严重的钢板桩，整修矫正。转角处采用90度的转角桩。
1.2钢板桩理论用量计算：
钢板桩围堰周长计算：
29.5×2＋9.5×2=78m
钢板桩根数计算：角桩采用0.2m×0.2m，共4片，
（78-0.4×4m）/0.4m=191片，191＋4＝195片
钢板桩重量计算：
195×18×77.7＝272.727t
1.3 打入
1.3.1 施工放样与定位
（1）将施工区域控制点标明并经过复核无误后加以有效保护。
（2）由于本工程的钢板桩围堰已经将桩基施工平台用钢管桩圈在内部，所以可以利用现有的钢管桩进行定位，在钢管桩上焊接工字钢，用工字钢来保证打出的钢板桩在一条直线上。在钢管桩露出水面部分刷上警告标志，并焊上槽钢加固，在打桩时作为导向位置及高程控制标志。定位桩与需施工桩位置布置见下图。
1.3.2钢板桩打入总体施工流程
钢板桩从河东侧围堰中心开始打入第一片钢板桩，然后逐步向两边插打，在河下游合龙（见示意图），最初的一、二块钢板桩的打设位置和方向要确保精度，以起到样板的作用。每完成3米测量校正1次，确保在同一直线上。每根钢板桩施打完毕后，即与槽钢焊接牢固。根据起吊能力确定逐根插打到稳定的深度，一般为2-3m，待全部插打完毕后再依次打到设计标高。钢板桩合龙通过精确计算，确定龙口位置，配置相应规格的异形钢板桩，现场实测异形钢板桩的角度和尺寸，根据实际切割焊接异形钢板桩，以确保整个围堰的密封性。
1.3.3钢板桩打入施工工艺
（1）履带吊停在离打桩点就近的钢平台，侧向施工，便于测量人员观察。挂上振动锤，升高，理顺油管及电缆。
（2）锤下降，开液压口，拉一根桩至打桩锤下，锁口抹上润滑油，起锤。
（3）待钢板桩尖离开水面30cm时，停止上升。锤下降，使桩至夹口中，开动液压机，夹紧桩。上升锤与桩，至打桩地点。
（4）对准桩与定位桩的锁口，锤下降，靠锤与桩自重压桩至淤泥以下一定深度不能下降为止。
（5）试开打桩锤30秒左右，停止振动，利用锤惯性打桩至坚实土层，开动振动锤打桩下降，控制打桩锤下降的速度，尽可能的使桩保持竖直，以便锁口能顺利咬合，提高止水能力。
（6）板桩至设计高度前40cm时，停止振动，振动锤因惯性继续转动一定时间，打桩至设计高度。
（7）松开液压夹口，锤上升，打第二根桩，以上类推至打完所有桩。
打桩前一般应在锁口内涂以黄油、锯末等混合物，在打完钢板桩后，开始进行钢板桩围堰内的止水处理。
1.4施工注意事项
（1）导向桩打好之后，以槽钢焊接牢固，确保导向桩不晃动，以便打桩时提高精确度。
（2）线桩插打，钢板桩起吊后人力将桩插入锁口，动作缓慢，防止损坏锁口，插入后可稍松吊绳，使桩凭自重滑入。
（3）钢板桩振动插打到小于设计标高40cm时，小心施工，防止超深发生。
（4）封口时，精确计算异形钢板桩的尺寸，确保止水质量。
2.围堰抽水与支撑
钢板桩围堰封闭后进行抽水，抽水过程中应严格控制抽水速度和抽水高度，并在围堰顶端设置一道安全支撑。
当抽水达到预定的深度后，应及时加支撑防护。钢板桩全部焊接牢固到导向槽钢上。
考虑到本工程施工场地很小，水下地质情况较差，周围动荷载和主动土压力较大，因此决定在围堰内部采用Ф529×7mm的钢管桩做成骨架进行支撑，以保证安全，考虑到有1.5m厚封底混凝土，故内部支撑共分两层，分别支撑在标高为+1.5m，-1.5m处以确保钢板桩围堰的稳定性。两端采用双拼I36工字钢做成斜撑，具体支撑形式及计算见总体平面布置图和计算部分。
3.清淤
在抽水及进行内部支撑的过程中用泥浆泵配合高压射水将围堰内的淤泥清除，清除过程中同时使用抽水机对围堰内进行清淤补水，保证内外水头差不大于50cm，以保证围堰安全。清淤时及时测量坑底标高，如达到设计底标高，停止高压射水。如果抽水后发现清淤不到位，用人工清除剩余淤泥。
4.混凝土封底浇注
由于采用水下封底可能造成钢板桩无法拔出，所以采用先抽水、支撑，后封底。当清淤达到要求后，即可按常规进行干封底施工。封底时在钢板桩围堰内侧支模，封底混凝土强度等级采用C20，经过计算厚度为1.5m。
5.防渗与堵漏
钢板桩打入之前一般应在锁口内涂以黄油、锯末等混合物。当锁口不紧密漏水时，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，抽水时同时在外侧水中漏缝处撒大量木屑或谷糠和炉渣的混合物，使其由水夹带至漏水处自行堵塞，在桩脚漏水处，采用局部砼封底等措施。若漏水严重，堵漏困难时，在钢板桩外侧补打木桩围堰，木桩围堰内侧铺设彩条布，在彩条布与钢板桩围堰间填筑粘土进行封堵。

三、基底清理
1．排水
钢板桩支护止水完成后，进行基底清理工作。在承台四角挖集水坑，周边做排水沟，用水泵及时排除围堰内渗水。
2．垫层
在承台范围内浇注封底混凝土时，将顶标高做到承台设计底标高处，并保持承台范围干燥，方便桩头凿除和护筒割除施工。
3．护筒割除
分段割除钢护筒，同时清理桩头上的淤泥，人工配合浮吊吊出基坑。

4．桩头凿除
先人工清理桩头上的淤泥，然后采用空压机和风镐凿除桩头砼，凿除至承台底面以上15cm，清洗桩头，桩基待检测。
四、钢板桩拔除
1．施工要点
（1）钢板桩拔除采用振动锤，作业前对每个板桩的打入情况，作详细调查，以此判断拔桩作业的难易程度。
（2）在墩柱浇筑完成后，进行支撑的切割工作，用浮