虹桥动车所走行线特大桥水中墩施工专项方案-钢板桩

1、深基坑围护中的拉森钢板桩围堰施工熊 凯中铁二十四局沪杭铁路客运专线I标）摘要：在常见的桥梁墩台深基坑施工中，拉森钢板桩围堰是经常使用的基坑支护方式。具有施工周期短，钢板桩可以租用，来源简单，支护稳定安全，成本低的优点。尤其适合于基坑深度在10m以内，地质条件差，地下水位高，基坑面积不大的情况的工程。本文根据沪杭客专虹桥动车所特大桥实际施工经验， 简要介绍其施工方法及注意事项。关键词：拉森钢板桩围堰，内支撑，封底混凝土。1. 工程概况虹桥动车所特大桥位 于上海市嘉定区内，全长 804.91m，共24个桥墩，其中12#为水 中墩。墩身位于张正 浦河，河宽约60m水深约56m,水流较缓，河道淤泥深约

2、1.52.5m。12#墩承台平面尺寸为7.5mx 9.1m，高3m。采用筑岛后施工钻孔桩，由于上海 地区土质情况较差，地下水位高，开挖基坑时采用钢板桩围堰进行基坑围护。2. 施工方案选定及计算结果12#墩基坑开挖深度 7.9m，拟选用15m长SP-W型拉森钢板桩施工，为保证有足够的施工空间，围堰距承台 边缘1m采用四道内支撑，为施工 方便，内支撑采等间距布置，上下 间距2.0m。第1道支撑与围堰顶齐平，内支撑采用40B槽钢双拼焊接，做四角 斜撑以避免与墩身施工冲突，钢 板桩围檩采用工40A工字钢，围堰高出地面 0.5m隔断地表水。钢板桩 围堰布置形式见下图堆科聲3板桩立面图原土质为粘土，容重

3、取18KN/m3,内摩擦角 =15。拉森型钢板桩，其 主要技术参数为： W=2200cm3截面积A=236cm2围檩及内支撑 采用40A工字钢施作，主要计算参数为 W=1090cm3截面积A=86.1cm2。用理正深基坑6.0软件建模计算得计算项目计算得出安全系数规范要求安全系数是否符合要求备注抗倾覆1.4021.2是抗隆起2.191.2是普朗德尔公式抗隆起2.4881.15是太沙基公式隆起量1/28mm/承压水1.21.05是嵌固深度7.1m7.7m是、钢板桩围堰安全情况计算如下、钢板桩围堰各构件受力计算结果如下A、钢板桩的最大弯矩为 M=-454.6KN/m。（受负弯矩）见下图C、围檩最大

4、弯矩 M=2.8KN/mD、围檩最大剪力 Q=2.533KN见下图E、内支撑最大弯矩 M=1.777KN/mF、内支撑最大剪力Q=1.875KN见下图I. 777II. 633k.5?S(El】|o.siwIL25S13$：.0.9702 取”沁IO.5Z100.43210.34240.25-27 0.163 kj W口 C i? J ji ff ff L?很 q GG内支撑最大轴力N=85.63l51,77?j.&as】妙 VL.n :W 1.301|I.Oi40.31830PS7 卜广ZU h.wK 山卢*能0.44010.M50.24.BQ皿32各构件内力计算结果 见下表序 号计算项目材

5、料技术参数计算公式计算结果材料屈服强度Q235钢材结论名称数值抗弯模量W( cm3)截面积A(cm2)A钢板桩受最大弯矩(M)454.6KN.m2200236d =M/W206.64MPa210 MPa合格B钢板桩受最大剪力(Q)306.4KN2200236T =Q/A35.58MPa210 MPa合格C围檩受最大弯矩(M)2.8KN.m109086.1d =M/W2.57MPa210 MPa合格D围檩受最大剪力(Q)2.53KN109086.1t =Q/A0.29MPa210 MPa合格E内支撑受最大弯矩(M)1.78KN.m109086.1d =M/W1.63MPa210 MPa合格F内支

6、撑受最大剪力(Q)1.88KN109086.1t =Q/A10.22MPa210 MPa合格G内支撑受最大轴力(N)86.65KN109086.1d= N /( A)10.59MPa210 MPa合格计算结果得出结论是 本方案符合要求。实际施工过程中，根据对围堰的观测，围堰比较稳定，保证了施工 安全，也验证了计算结果3. 钢板桩围堰施工3.1钢板桩的选用本工程采用强度和刚 度较高的SP-W型拉森钢板桩，选用钢板桩长度为15m拉森钢板桩的质量是保证钢板桩围堰施工好坏与否的重要因素，因此施工前应选用合格的材料。1、 施工前对钢板桩进行 检查，整理出施工所需型号、规格、数量 的钢板桩。为确保 每片钢

7、板桩的两侧锁 口平行。同时，尽可能使钢板桩的宽度都 在同一宽度规格内。对于超 出偏差的钢板桩应尽量不用。2、 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。 锁口通不过或桩身有 弯曲、扭曲、死弯等缺陷。3、 插打钢板桩之前须检 查振动锤。振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门的检查，确 保线路畅通，功能正常。且夹板牙齿磨损 不宜太多。3.2 打入钢板桩321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） 在插打钢板桩前需设 定位桩及定位横梁。定位桩采用钢管桩，四角布置，内外侧共8根。定位横梁也 是钢板桩围堰的第一层围檩支

8、护，采用工40A工字钢围檩。定位横梁安放在定位钢管四周侧，与钢管相连接。（3） 、定位横梁的位置须严格遵照设定 的标高、位置布置。保证打出的钢板桩在一条直线上。在钢管桩露 出地面部分刷上警告标志，防止车辆机械 碾压，造成钢板桩锁口变形（4） 插打钢板桩在第一层定位支承及下部槽钢安装完成后即可进行插打钢板桩施 工。 施工流程见下图3.2.2钢板桩打入施工流程钢板桩从大里程围堰中心开始打入第一片钢板桩，然后逐步向两边插打，小里程围堰中心合龙。在插打过 要求桩身垂直。导梁 钢板桩以导梁为定位 高。打设位置和方向程中，加强测量工作，发现倾斜，及时调 为上下双层导梁，确保插打第一片钢板桩 、垂直插（此项

9、工作应反复仔细校正钢板 要确保精度，以起到样板的作用。每完成整，为保证插桩顺利合拢， 的垂直度。最初的一、二块 桩位，确保垂直）至设计标3米测量校正1次，确保在同一直线上。其余各钢板桩，则以 已插好的钢板桩为准，起吊后人工扶持插入前一片钢板桩锁口,然后用振动锤振动下 钢板桩点焊固定于导 整。调整工具有千斤 整合拢”的施工要点沉。插入桩位的钢板桩需紧靠导梁。插打 梁上。整个施工过程中，要用锤球始终控 顶、木楔、导链等。插打过程中，须遵守一片或几片后，将已插好的制每片桩的垂直度，及时调“插桩正直，分散即纠，调插打钢板桩要充分采 取止水措施，以防钢板桩围堰大量漏水。合龙段，到剩下最后部分时，要先插后

10、打 ，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉，使之合拢。合拢后，再逐根打到设计深度，在用倒链或滑车组对拉时不要过猛，以防止合拢段缝隙过大。钢板桩合龙通过精确 计算，确定龙口位置，采用配桩法合龙。 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。3.2.3施工注意事项（1 ）导向桩打好之后，以 横梁、槽钢焊接牢固，连接可靠。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

11、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。3.3 钢板桩的施工中遇到的问题及处理在该工程施工中，钢 板桩打拔施工中遇到一些难题，采用了如 下几点办法解决：( 1)打桩过程中遇上筑岛的建筑垃圾或其 它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不 够， 则采用转角桩或弧形 桩绕过障碍物。( 2)钢板桩在软泥质地段 挤进过程中受到泥中块石或其它不明障碍 物等侧向挤压作 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 1.0m2.0m,再往下 锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石等障碍物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

12、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)由于筑岛长期浸泡在 水中,软泥质基础较软,施工发生将邻桩 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。3.4 防渗与堵漏本工程筑岛地下水位 较高,可以预料到钢板桩围堰开挖时会发 生渗水现象,为减少渗 水,钢板桩施工及开 挖时应做好防渗和堵漏措施。结合本工程 特点,采用以下措施：钢板桩打入之前在锁 口内涂以黄油

13、、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。钢板桩围堰抽水过程 中加强钢板桩的止水堵漏措施。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。钢板桩围堰施工完毕 后,开挖基坑,边开挖边施做围堰内支撑 ,挖至基坑底标高后, 若围堰涌水量较大, 或基底翻砂隆起,应进行混凝土封底施工 。施工封底混凝土时,先将 用木板将钢板

14、桩和垫 层隔开,以便于日后拔桩。4钢 板桩拔除4.1 钢板桩拔除施工要点 ( 1)钢板桩拔除采用振动 断拔桩作业的难易程 度。( 2 )在墩柱浇筑完成后, ( 3 )在内支撑全部拆除完在墩身施工完毕后可 以将钢板桩拔除。锤,作业前对每个板桩的打入情况,作详 细调查,以此判进行支撑的切割工作,用 50t 履带吊进行拔桩。成后,进行钢板桩的拔除。在拔桩时,采 用振动锤进行拔除。先略锤击振动各 拔高12m,然后挨次将所 有钢板桩均拔高12m,使其松动后，再挨次拔除，对桩尖打 卷及锁口变形的桩，可加大拔桩设备的能 力，将相邻的桩一齐拔出。 拔一根清理一根。并 及时运走，以保证场地的清洁。4.2 拔桩注

15、意事项( 1 )为防止将临近板桩同 时拔出，宜将钢板桩和加固的槽钢逐根割断。( 2)先割除钢板桩的支撑 ，然后再拔围堰钢板桩。( 3)拔出的钢板桩应及时 清除土砂，涂以油脂。变形较大的板桩需调直，完整的板桩要及时运出工地， 堆置在平整的场地上。( 4)将钢板桩用振动锤再 复打一次，可克服土的黏附力。( 5)按与打板桩顺序相反 的次序拔桩。5结 语 与结论通过对虹桥动车所出 段线特大桥 12#墩深基坑的拉森钢板桩围堰施工，我部施工人员及技术人员对该施工 方法有了比较深刻的认识，为后来施工的 类似的深基坑钢板桩积累了 经验，保证了沪杭客 专虹桥动车的如期保质的完工。关于钢板桩施工在此 有一些技术总结：（ 1）拉森钢板桩围堰适合 一些砂类土，粘土，淤泥质土，总体来讲 比较适合软土地基。（ 2