某城市防洪堤四标段管桩打桩设计

某城市防洪堤四标段管桩打桩设计

1地质水文情况临海市城市防洪水库的四个标准断面位于灵江北岸小两侧附近。项目全长7200m，即k3.150k4.770m，分为300m钢筋混凝土结构部分和14220m重力细石混凝土砌块部分。防洪标准为100年一遇。根据城市建设需要,同时作为城市景观的一部分,对工期、施工质量和外观要求较高。地质水文情况:管桩施工位于重力式结构段的末端,即桩号为K4+525～K4+870段,当地人称为“老滑坡段”。岸基地质结构自上而下依次为杂填土层,厚为2～4m;粉质淤泥层,厚为8～12m;泥质粉砂层,厚为4～6m;含泥砾石层,厚为1～2m;以下部分进入基岩层。区段内的月平均高潮位为3.0m;月平均低潮位为0.3m,因该段处于凹岸冲刷侧,在灵江潮汐影响下,加之岸基松软,原岸边公路多次坍滑,因此,该段防洪堤的基础处理是设计中的一个重点和难点,同时也给管桩施工提出了较大的挑战。为确保防洪堤基础稳定,在设计中对高程2.0m的平台下,采用4排2.5m×2.5m方格布置的防滑群桩基础,桩体为HPC600预制管桩,管桩单根平均长23m,桩顶60cm×70cm系梁联结。岸坡以下防滑管桩共530根。2路堤填筑打桩平台原施工组织设计中,采用打桩船施打防滑桩的方法,但施工期平均高潮位为3.0m左右,而防滑桩上面两排的桩顶高程为1.70m;下面2排最低点的桩顶高程为0.40m,打桩船的吃水线为1.20m左右,因此每次潮水的施工历时较短,根本无法满足工期要求。为此,实际施工时,结合外坡抛石护岸、原坍滑地段回填等工序,采用在路堤填筑打桩平台,在平台上打防滑桩的方法。鉴于此段岸基淤泥层厚,且潮汐对岸基稳定威胁大的特点,确定打桩平台的宽度、高程及打桩方式等因素与岸坡稳定的关系是此施工方案成败的关键。2.1平台设计和路面设计(1)高程最低测量根据潮汛资料和施工期的实际观测,平台高程最低应达到3.20m,即平均高潮位以上0.2m,每月可达到17～22d正常施工天数,基本可满足工期要求。(2)平台的宽度锤式打桩机行走底座宽度为11.50m,加上行走安全距离和路肩安全距离,平台宽度确定为18.0m。(3)平台填充材料岸坡段宜采用较大块石抛填至外坡护脚,打桩范围采用塘碴(风化土、碎石及含量>30%,块径>30cm的块石)。2.2称重命令和参数的确定(1)垂直方向,垂直方向,自江心向岸边根据此段防洪堤底板桩施打过程中的挤土方向,确定以垂直路堤线方向,自江心向岸边进行的方案,使挤土方向朝岸上,以减少因打桩挤土而产生的平台下滑力。(2)参数锤重:6.0t;机架总重:30t;落距2.0m。标准贯入度:16～30击/10cm。桩尖:十字形。2.3滑弧稳定性分析为确保此方案切实可行,对防滑桩段的岸坡进行断面测量,收集详尽的地质、水文等资料,在此基础上进行岸坡稳定计算,并结合工程实际,多方案比较。通过统筹安排施工顺序及施工工艺,在确保岸坡稳定的前提下,充分利用路堤为外坡施工提供便利条件。抽取K4+557和K4+787两段作为典型断面,利用《理正边坡稳定3.2版》计算软件,按瑞典条分法进行滑弧稳定分析(表1),计算结果如下:最不利滑动面:滑动圆心(m)=(25.000,30.000)滑动半径(m)=33.280滑动安全系数=1.030总的下滑力=976.726(kN)总的抗滑力=1005.974(kN)土体部分下滑力=976.726(kN)土体部分抗滑力=1005.974(kN)筋带的抗滑力=0.000(kN)从上述计算结果可得出:以上施工条件下,可满足施工期边坡稳定。考虑到存在不可预见因素对稳定计算的影响,通过对原岸坡超过5.50m高程的防洪堤基础预先进行挖除,卸掉滑弧上部荷载;并将路堤坡脚预抛块石(此部分块石在防滑桩完工后,经整理做岸坡的大方脚)。通过工序的调整,提高了稳定计算中的安全系数。3况移动支护施工路堤平台施工方案的关键是施工期的岸坡稳定问题。在打桩过程中,围绕施工安全,制定了以下几项保证措施。(1)为防止桩架在非常情况下因滑坡造成失稳而出现事故,在岸上拉2道缆绳,为非常情况下移机争取时间。(2)采用重锤轻击法,尽可能减小落距;在穿透塘碴层进入淤泥层后,静压管桩进入持力层再起锤轻击达到标准贯入度。(3)避免在<0.7m低潮位时打桩,特别是在局部较危险地段,安排在平潮或涨潮前2h开始打桩,以充分利用水压力的平衡作用。(4)在完成4～8段(50～100m)防滑桩后,后面的桩顶联系梁及时跟进浇筑,以发挥群桩的防滑作用;同时,挖除的塘碴减轻了滑坡的危险,一部分还可用于前面路堤的回填。(5)每隔100m左右修筑1条斜坡道,连接施工平台和岸上进场道路,以便在大潮汛或出现大范围滑坡迹象时打桩机及时退出。4分析实施效果4.1经济分析(1)打桩船施工的施工效率采用路堤平台打桩方案,通过精心组织,严密施工,简化了施工程序,使上下工作面连接顺畅,施工速度快,每天可完成8～12根桩,计230余m仅需工期53d。而采用打桩船施工方案,每天只有2个满潮期可施工,平均为5～6h施工时间,而且水上的船体定位、测量、放样均比较困难,受潮汐的影响及水位不断变化,增加了施工难度,每天最多能完成5根左右,约100m,需要工期122d。因此,采用路堤平台打桩方案打桩可缩短工期69d,减少工程管理费近40万元。(2)节约工程费用打桩船方案的打桩直接费为390元/m,而采用路堤平台的方案打桩直接费为310元/m,每米节约费用80元,共可节省工程直接费用98万元。同时路堤开挖的弃渣绝大部分用于原塌方段岸坡回填,一部分用于联系梁施工围堰填筑,并没有增加工程费用。因此,采用路堤平台打桩方案经济效益显著。4.2锤击作用下的断桩破坏路堤平台上打桩较易定位和控制,成桩后的桩顶位移平均为15～20cm,满足了设计要求,施工质量也容易保证;而打桩船上打桩,接桩焊缝进入水中时,迅速冷却形成“粹火”现象,在锤击作用下,容易出现裂缝或折断,施工质量难以保证。但在此工程中也有需要总结的地方。由于在施工前2年,原公路多次坍滑,修复公路时抛填大量直径1～2m的大块石,随滑坡体淤埋在河床内,施工时未全部清除,致使管桩无法穿过,在打桩时出现3处断桩现象,后采取人工挖孔,穿越块石集中区后补打管桩。因此在类似地质情况管桩施工前,一定要先调查清楚打桩范围是否存在较大孤石、老砌石河坎、老码头等,存在时要根据埋层的深浅,采取相应工程措施后再打桩。4.3打桩工艺分析路堤平台上打桩方案无需候潮作业,施工的安全也比较容易控制。如在BD4+625段施工时,打桩基面出现了长约20m、宽约5mm的通缝,立即将桩机移到安全地带,在综合分析了岸坡形状和裂缝的方向后,采取了以下措施:对5.5m高程(防洪墙底板建基面)以上的岸坡进行削坡卸荷处理;增加下面的坡脚块石抛填量;适当调整打桩工艺。通过以上措施,有效地控制了裂缝的进一步发展,防止了滑坡,保证了工程的顺利进行。5经济效益分析(1)该区段采用路堤平台法施工方案替代打桩船施工方案是合理的,较好地解决了软基管桩施工中存在的施工难度,保证了工程质量,并保证了工期,取得了较好的经济效益。(2)路堤平台法施工方案成败的关键因素是岸坡稳定问题,通过岸坡稳定分析,施工中通过工序调整