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钢板桩静压法施工在新沟河工程的应用

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钢板桩静压法施工在新沟河工程的应用

单体伟

摘  要

摘要:新沟河延伸拓浚工程常州市天宁区境内河道工程河道V标工程采用钢板桩和囊式扩大头锚索组合结构设计护岸,该工程位于常州市天宁区新沟河西岸,紧靠焦粮公路,公路沿线工厂和农村居民房屋众多,施工期间要求新沟河不断航、公路不断交通。做传统的护岸挡墙,河堤紧靠公路边、居民住地,原河岸线路长、场地狭小,土方不能大面积开挖,所以选用U型钢板桩做永久护岸,钢板桩顶部浇筑钢筋混凝土挡土墙加拉锚结构。钢板桩施工不能振动,为了避免周边建筑物振动影响,采用静压打桩机,减少干扰,缩短工期、施工质量得到保证。

关键词:钢板桩;静压法;设备比选;施工方法;新沟河

随着建设用地趋紧,近几年国内很多河道整治采用了钢板桩护岸型式,常州地区苏南运河常州段三级航道整治工程中天钢铁段位于横林镇,因紧靠钢铁厂区,施工期工厂不停产,为确保老驳岸厂区管线的安全,采用了钢板桩静压法施工,取得良好的效果。

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工程概况

新沟河延伸拓浚工程常州市天宁区境内河道工程河道V标工程位于新沟河运北片舜河河段,河道实施范围北起天宁6+656,南至11+806,仅西岸且不包含当中的桥梁一标、二标已实施范围,以老河拓浚为主,全长约4 950 m,主要建设内容包括:新建护岸堤防工程、防汛路修坡等。

 

1.1钢板桩

U型钢板桩桩长12-16 m,钢材强度等级为Q345B,钢板桩须满足相关规范的要求,同时需满足钢板桩每米板面截面模量 Wx>1600 cm3,钢板桩腹板厚度10 mm,几何外包尺寸200mmx600mm。

钢板桩化学成分及机械性能详见表1、表2

钢板桩静压法施工在新沟河工程的应用

钢板桩主体钢构件应采用喷砂(或抛丸)除锈,清除铁锈污物基体金属的表面清洁度等级不低于Sa2.5级,表面粗糙度Rz值为60~100μm。钢板桩采用分段防腐,迎水面高程1.5到4.0采用喷涂环氧富锌底漆60 μm,中间环氧云铁防锈漆80μm,外加环氧面漆80μm;钢板桩其他部位清除铁锈污物后,刷2道红丹防锈底漆(无外露面),工艺、质量方面应满足《水工金属结构防腐蚀规范》SL 105—2007规范要求。

 

1.2钢板桩数量和工期

本工程共施工12~16 m钢板桩8 015根,总重8 900 to根据进度计划要求6个月完成。

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设计要求

根据《水利工程施工质量检验与评定规范》DB32/T 2334—2013、《水运工程质量检验标准》JTS257—200&《冷弯钢板桩》GB/T 29654—2013的要求,要求钢板桩施工质量如表3。

钢板桩静压法施工在新沟河工程的应用

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施工方法比选

3.1锤击法

打桩的种类有柴油打桩锤、有液压打桩锤、气动打桩锤等,锤击法动力强,打击速度快,难以保证桩的垂直度和倾斜度,最主要的是锤击噪声大,对周围环境影响较大。这项工程紧靠公路边,没有操作场地,沿线工厂、居民楼较多。

 

3.2振动打桩法

振动打桩法是通过打桩锤竖向振动,将振动传递给钢板桩,从而将钢板桩打入土中,采用电动式振动,舜间电流很大,需配备大型电力设备供电。使用液压振动,大多需配备专用液压装置,振动打桩法的主要缺点是功力相对于锤击设备较小,对土质要求较高,在土层较硬时打入困难,同时施工过程中会产生噪声和振动,对周围环境影响较大也不可选用。

 

3.3静压法

根据施工的工况条件,选择了静压植桩机。静压植桩机是利用压入施工的原理,用液压进行桩的压入作业,操作手遥控操作,静压植桩机具有小型、轻量的特征,可以抓住压入桩,在完成桩上进行自走,所以只要有一台吊装用的吊车,就可以实现压入施工。可应对各种坚硬地层和各种复杂的环境,可实现无噪声、无振动、不扰民的高品质施工。

 

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施工方法

4.1填筑施工平台

因场地狭小,顺河边利用原河道土方填筑施工平台,供静压机动力设备行走和钢板桩堆放。

 

4.1.1设计标准

(1)平台荷载:2 T/m2。

2)防洪标准:5年一遇洪水位4.53m。

(3)立柱木桩规格:φ180 mm X 4 m>φ200mmX6m。

(4)平面布置:整个平台走向顺延设计河口线(钢板桩外边线),外侧单排木桩,间距1 m,木桩桩位离设计河口线5.5m。

 

4.1.2 围堰平台结构设计

平台立柱采用φ180 mm x4m@1m木桩(局部有暗河、淤泥较深等情况,采用6 m木桩),立柱桩顶标高4.8 m,横杆采用φ120 mm X 8 m毛竹。横杆布设在立柱顶部及中间位置,立柱与横杆之间采用8#铁丝绑扎。木桩内侧挂设PP聚丙烯编织布,围堰平台分层填土至顶标高5.0m,如遇50年洪水,平台临水边采用袋装土堆码至标高5.3m。如图1。

钢板桩静压法施工在新沟河工程的应用

4.2设备计算

根据工况条件分析选用日本技研SW150静压植桩机,结合工程量和工期的要求,施工期内共两台静压机同时施工。

 

设备台套计算按照N=Q/(Pd*T*C*K)(1)式中:Q为总钢板桩数量8200根;Pd为静压桩机施工工作效率30根/台班;T为工期(180 d);C为每天工作班次(C=1);K为时间利用系数(K=0.8);N=8200/*30*180*1*0.8)=1.9台,共需要台数为2台。

4.3施工工艺

 

4.3.1初期压桩

将静压植桩机水平设置于反作用力基座之上,并调整好静压植桩机机位,确保压入的钢板桩与墙轴线一致,且桩帽与桩身的中心线重合。将配重合理放置于反作用基座两侧,利用其总重量作为反力压入第一根桩。之后每次完成压入作用后,使静压植桩机自行前移,依次抓住已压入完成的钢板桩,当机身完全移到初期反力桩上后,撤除反力配重和反作用力基座,完成初期压入。

4.3.2压桩施工

利用吊车将钢板桩在允许的旋转范围内,吊入静压植桩机夹头部位,采用人力辅助使钢板桩进入夹头并夹紧,然后利用夹头前后左右移动的功能,将钢板桩移至规定桩位开始压入。

 

在压入过程中利用水平尺测量桩身垂直度及倾斜度,确保钢板桩垂直度和倾斜度在允许误差范围内。允许误差范围标准见表。如果超出允许误差且无法调整时,须采用插打异形桩加以调整,异形桩插沉采用振动法施工。

 

将桩压入至可获得充分的支撑力,以支撑静压植桩机重量的位置时,将夹住反力桩的固定夹打开,在夹头夹住压入桩的状态下,使机身上升前行至下一根桩的位置,然后下降至下一根已完成的压入桩上,并确认调整机身水平度后,关闭固定夹,将桩压入至规定标高。重复以上操作直至该施工段板桩墙全部完成。

 

4.3.3撤出

在完成压入作业后,利用吊车将静压植桩机从已完成的板桩墙上调离,设置在反作用力基座上,运至下一施工段或调离现场。

 

4.4静压法钢板桩施工质量控制措施

法向倾斜控制措施:打桩过程中,经常上下拔插钢板桩,避免快速一次插打到位,致使钢板桩下部偏移。

轴向倾斜质量控制措施:

 

施工过程中用水平尺、经纬仪对每根桩进行检查,保证垂直度和倾斜度。

先先插入的桩顶部割个方孔并用葫芦向反方向拉,这样可使钢板桩上部向后拉回一微小位移,同时可避免在打桩时带动前边已打入的桩一起向前进方向倾斜。

适当放慢钢板桩的入土速度,钢板桩打入一定深度后向上提升一定高度再向下打,几次反复,以减小钢板桩下部的偏转和弯曲。

 

带桩问题及质量控制措施:

 ①检查钢板桩的锁口,对锁口变形、扭曲的钢板桩不予使用;同时在钢板桩的锁口内涂抹黄油以减少摩擦。

 ②钢板桩下沉过程中如果发生带桩应当停止沉桩并向上拔出,拔出后重新对锁口,保证锁口垂直度减少锁口的摩擦阻力。

 ③发生带桩时,可以将先打入的两个桩锁口部分焊接起来,使两个桩成为一体,增加下沉的阻力,避免把先打入的桩带下。

 

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效果分析

新沟河延伸拓浚工程常州市天宁区境内河道工程河道V标工程已在2019年通过完工验收,共6个工程,全部合格,其中5个钢板桩护岸工程优良,外观质量优良,单位工程质量优良。《提高钢板桩施工质量优良率》QC成果获水利部优秀成果二等奖。

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结  语

本工程全部采用静压法施工,该设备具有法向、轴向、高程调整功能,在施工中解决了常规钢板桩施工质量优良率较低的难题,积累了永久性钢板桩施工经验。由于水利行业没有完善的钢板桩施工质量评定标准,在工程开工前,建设单位组织参建单位结合相关国家标准、其他相关行业标准,编制、申报了《新沟河延伸拓浚工程常州市天宁区境内河道工程施工V标钢板桩工程施工质量评定标准》,得到江苏省水利工程质量监督中心站的批准。根据现场实际施工情况,静压法施工能够满足质量评定的要求。为今后同类工程项目的实施提供依据。静压法施工占地小,无噪音、无振动,施工全过程未影响周边企业、居民的生产生活。为以后类似工程的实施提供了经验。

现场施工视频

来源:《江苏水利》

编辑整理:项 敏

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