• 上海喆轩商贸
  • 广东喆轩实业
  • 山东三宇租赁
  • 钢板桩仓库:上海,南通,南京,南通,中山,湛江,济南,青岛
  • 11月

    7

    2021
  • 1844
  • 0
虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用




拉森钢板桩相关应用案例




虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用



摘  要

摘要:拉森钢板桩作为一种挡水、挡土的建筑材料,在桥梁、管廊、城市轨道交通的基坑中有着广泛的运用,有着施工简单、施工速度快、可以回收利用、强度高、止水性能好、环保无污染等诸多优势。以虹桥机场滑行道桥工程中蓄水池内围堰运用为例,针对机场内不停航条件下的特殊要求,就各种围堰进行选型分析,并针对拉森钢板桩围堰的设计、计算、施工及工后不同水位下的变形及渗水情况进行观察分析,以验证良好的应用效果。


关键词:虹桥机场;钢板桩围堰;不停航施工


1


工程概况及环境特点分析


1.1工程概况

为提升虹桥机场运行安全,减少东西向飞机穿越跑道,2019年虹桥机场实施绕滑道系统安全改造项目。主要设计理念为:在现有B滑两端新建中间绕滑道,与现有南北绕滑道连接,从而实现飞机起降分行,减少跑道穿越,提升机场运行效率和安全,见图1。


虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用


由于B滑向北侧延伸,与现有北侧绕滑道连接必须跨越机场现有调蓄水池(240 m×280 m),考虑该水池同时兼顾机场汛期调蓄及消防功能,因此在水池上方新建1座滑行道桥。该滑行道桥跨越北调蓄水池,桥长240.6 m,桥总宽45~50 m,桥面面积约为10 892.3 m2,滑行道桥采用钢筋混凝土刚构桥,结构基础采用钢管桩基础,见图2。


虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用


1.2机场特殊施工环境分析

滑行道桥在虹桥机场北调蓄水池内施工。北调蓄水池为虹桥机场内蓄水量最大的水池(以下简称蓄水池),主要作用为:当降雨量过大时,机坪及土面区积水汇集到排水沟,排水沟汇集至蓄水池,通过蓄水池东侧的出水口强排至外侧市政河道。因此,该水池担负着机场主要防汛任务,同时也兼顾消防功能,施工期间必须保证蓄水池的正常功能。蓄水池现状示意图见图3。

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用


施工时必须在蓄水池内设置围堰,施工完成后予以拆除。本次施工区域位于跑道端300 m及中心线两端75 m保护区以外,所有的施工必须在不停航的前提下实施,施工要求如下。


1)电磁环境影响。施工区域整体位于I类保护非敏感区,施工对电磁环境影响可控,因此大型的施工设备使用受限。


2)净空限制。施工区域毗邻跑道端,净空控制是本工程不停航方案的核心要素,因此所有的施工工序以保障机场运行安全为前提,尽可能优化施工方案,减少对机场运行的影响。


3)禁区内对施工作业限制多。在正常情况下,禁区内停航后施工区域作业时间为每天00:00~06:00,考虑进场、退场及适航检查等环节,有效施工时间仅为5h。


2


围堰对比分析及计算

1.1各类围堰对比分析

根据设计图纸及地勘报告,蓄水池底标高为-0.34~-0.39 m,水面设计标高为+2.0 m,现状水位标高+2.1 m。


根据地质报告及机场蓄水池实际工作环境,围堰方案有以下几种。


1)土围堰+土袋围堰双侧围堰(见图4)。调节池蓄水内最低水位降至1.3 m,汛期最高水位3 m。采用外侧1.8 m土围堰作为工作围堰,内侧采用3 m土袋围堰作为防汛围堰。


虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用

土围堰造价成本低,施工难度一般。但机场蓄水池有消防蓄水及汛期快速集流防汛要求,土围堰占据蓄水池面积过大,导致蓄水能力及防汛能力不能够满足规范要求;且土围堰所需的用土量较大,大量车辆进出对机场运营造成极大压力。


2)土袋围堰。土袋围堰相对占蓄水池面积比土围堰+土袋围堰双侧围堰占地面积小,但是单层土袋围堰止水效果一般,且本工程在蓄水池内施工持续1 a,需经历汛期,土袋围堰可能无法抵挡汛期雨水冲击,对围堰内施工人员和设备安全保障不足。


3)拉森钢板桩围堰(见图5)。桥宽45 m,最宽变截面50 m,在便道两侧各加宽10 m,在施工70 m宽的两侧采用拉森钢板桩围堰。

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用


拉森钢板桩具有施工速度快、止水效果好等明显优势,且拉森钢板桩占用蓄水池使用面积少,可满足施工期间蓄水池的正常运营,故是围堰的最佳选择。


2.2钢板围堰受力计算

钢板桩围堰作为蓄水池内桥梁主体施工的防护和防水结构,除承受围堰外侧及底部土体和水压力外,还受汛期蓄水池水流的冲刷作用,围堰需满足如下条件。


1)在工作状态下,能够承受围堰外侧水压力,保证桩基、承台及上部主体结构顺利施工,且有充足的安全系数。


2)在非工作状态下,能够满足蓄水池内最高水位压力,承受台风天强降雨下水位漫入围堰的水流冲刷,允许局部有破坏但可修复。


围堰施工完成后应根据设计要求在围堰上布置各类观测点。若监测数据达到或超过预警值时,应及时向建设单位、设计单位报告,会同参建各方共同分析原因并采取相应的措施后方可继续施工。


1)钢板桩截面特性。本次内力计算采用增量法,支护结构安全等级为一级,支护结构重要系数γ0取1.00。钢板桩插入土中深度6.2 m,钢板桩总长9 m,无止水帷幕,无冠梁,见表1。

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用


2)地质资料。根据地勘报告,蓄水池内地质情况见表2。

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用

3)钢板桩围堰2种工况。


(1)工况一。钢板桩打设完成后,蓄水池围堰内抽水至-0.3 m标高,围堰内深度2.8 m,外侧受蓄水池内水压力作用,准备浇筑封底及加刚性铰前,钢板桩处于悬臂状态。


(2)工况二。围堰内混凝土封底完成,围堰内清淤完毕。


4)2种工况下钢板桩受力计算。采用瑞典条分法计算钢板桩在水压力下总体稳定性,用MIDAS计算2种工况下土压力、弯矩、位移及剪力。基本计算信息见表3。

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用


工况一和工况二受力计算分别见图6、图7。

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用


5)截面验算。基坑内侧抗弯验算(不考虑轴力),σnei=Mn/Wx<f=215.000 MPa,满足基坑外侧抗弯验算(不考虑轴力);σwai=Mw/Wx<f=215.000 MPa,满足抗弯要求。其中,σnei为基坑外侧最大弯矩处的正应力,MPa;Mn为基坑内侧最大弯矩设计值,kN·m;Wx为钢材对x轴的净截面模量,m3;f为钢材的抗弯强度设计值,MPa;σwai为基坑内侧最大弯矩处的正应力,MPa;Mw为基坑外侧最大弯矩设计值,kN·m。


虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用


(3)嵌固深度验算。嵌固构造深度=嵌固构造深度系数×基坑深度=0.800×2.800=2.240 m,嵌固深度采用值6.200 m≥2.240 m,满足构造要求。


(4)嵌固段基坑内侧土反力验算。

工况一,PS=501.851≤EP=794.939,土反力满足要求。

工况二,PS=501.851≤EP=794.939,土反力满足要求。

其中,PS为作用在挡土构件嵌固段上的基坑内侧土反力合力,kN;EP为作用在挡土构件嵌固段上的被动土压力合力,kN。

3


机场特殊环境下围堰施工

由于蓄水池底为毛石,所以打桩前需对池底石块清理。本工程钢板桩围堰采用470长臂挖机带振动机械头振动插入。由于蓄水池位于跑道端头净空限高区域内,因此钢板桩打设施工内容需要等停航后实施。围堰施工钢板桩施工工艺流程见图9。

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用


3.1钢板桩插打施工

由于本次施工位于东西2条跑道端头,施工区域净空有严格要求,为不影响后续施工工序的展开,在蓄水池内围堰施工时采取分块、分阶段、分时间段组织流水施工。


1)净空分析。插入钢板桩时,由于咬口插入,钢板桩顶标高为14.20 m,根据跑道平均标高3.8 m,需要净空为10.4 m,故按净空11 m分析飞行升降对施工的影响。西跑道起飞爬升与围堰施工相交叉,影响西北侧50 m范围内钢板桩施工(见图10)。此部分于8月26日~8月31日00:00~6:00完成(航后施工)。

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用

西跑道降落与围堰施工相交叉,净高11m,对本次钢板桩施工无影响(见图11)。

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用

东跑道起飞爬升与围堰施工相交叉,影响东北侧50 m范围内钢板桩施工(见图12)。

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用

2)净空控制措施。根据净空分析,本次施工约有150m不满足正常通航情况下施工,其余部分在控制好净空限高的条件下可施工。对激光测距传感器模块进行改造,与报警器融为一体,见图13。设置在施工机械大臂与小臂连接处,对施工区域高度进行监测。当打桩听到报警声时立即停止,降低施工高度。

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用

板桩围堰打桩从蓄水池中间开始,先对称定位桩,其余钢板桩以定位桩为基础向两侧打设并与相邻定位桩合拢,南北两侧与蓄水池池壁结合,见图14。

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用

单桩打入法以一块一组,从中间开始逐块插打,直至工程结束。这种打入方法施工简便,可使打桩机行走路线短、速度快。


首根钢板桩打设完毕后,测量钢板桩的平面定位、标高和垂直度。白天用挖机将钢板桩驳运至每个施工段,提前启动机械,检查机械以确保在停航后第一时间进行施工。充分利用停航时间,合理安排每日施工,使机械利用率达到最大。


3.2钢板桩围堰合龙


钢板桩由中间向南北两侧施工至池壁边缘,与蓄水池边坡固结,另外还需要注意桩体的垂直度和尺寸,如果发现问题应及时调整。


3.3钢板桩插打质量控制

1)钢板桩施工顺序控制。施工前先挖除池底毛石,再进行定位桩放样。首根桩及定位桩打设完毕后测量,测量合格后以定位桩为基准向两端打设,直至合龙。


2)钢板桩垂直度控制。第一根桩打设后,对其平面位置、桩顶标高及垂直度进行测量,测量合格后,以第一根桩为基准打设其余桩;起吊后,将后一根桩对准前一根桩锁扣振动下沉,整个过程用铅锤控制垂直度,及时调整,合格后进行下一根施工。


3)钢板桩平面线性控制。定位桩与定位桩之间用钢丝连接,以定位桩为基准沿钢丝绳方向进行桩的打设,施工过程中用全站仪测量控制。


4


钢板桩围堰工后效果分析

4.1钢板桩监测

为验证使用效果,施工完成后进行分阶段监测,防止变形过大影响施工安全。

1)变形监测点沿桥长方向布置,钢板桩桩身每边均布5个监测点。监测点用短钢筋与钢板桩焊接固定。

2)监测基准点设置2个,需可靠、稳定和牢固。

3)地坪沉降和基坑坡顶位移测量采用全站仪进行,在地坪和坡顶两侧每隔40 m混凝土布置六角钉观测点,用仪器监测基坑。

4)围堰使用初期,每天监测2次,位移及变

形稳定后每天监测1次,直至结构工程施工结束。特殊情况下加密监测。

4.2钢板桩围堰在不同水位下监测数据

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用

根据监测数据,得到钢板桩围堰变形量随着现场水位升高逐渐变大,最大变形量为2020年7月汛期,水位高2.78 m,最大变形量36 mm,变形量在安全可控范围内;且渗水量较小,渗水通过明排水沟集流至排水井后排至水池内,渗水量远远小于2台泵的排水量,说明围堰工后止水效果明显且安全。截至目前本工程钢板桩围堰已施工完成近1 a,成功抵御汛期多次强降雨的考验,在保证机场防汛与机场运营的前提下,保证施工安全和工效。汛期中的围堰实景图见图15。

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用

5


结  语

拉森钢板桩围堰具有施工速度快、止水效果明显等优点。此次其在上海虹桥机场区域内成功运用,保证国内最长滑行道桥的顺利施工,最大程度减少对机场运营、安全的影响。同时,也为后续机场领域不停航施工提供宝贵借鉴。



来源:《中国市政工程》

编辑整理:项 敏

如涉侵权,请回复公众号






虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用


精选文章回顾




上海喆轩商贸有限公司

广东喆轩实业有限公司

拉森钢板桩销售、租赁

静压植入工法施工


虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用


材料仓库分部

上海、南京、南昌、南通、珠海、湛江

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用

技术交流
项  敏 
138 1818 6389
QQ:20228300

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用
项敏de微信

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用

长按下方二维码

关注本公众号:拉森钢板桩
网址:www.lsgbz.com

虹桥机场滑行道桥不停航施工前提下水上作业围堰选型分析及应用




沪ICP备11020595号-1 © 网站版权所有 2005-2022 上海喆轩商贸有限公司&广东喆轩实业有限公司