水中拉森板桩围堰施工总结.doc

XX桥水中拉森板桩围堰施工总结
刘杳华
摘要：简要介绍拉森板桩围堰施工承台的施工方法、拉森板桩围堰的桩长选择验算及施工中应注意的有关问题。
关键词: 拉森桩 围堰
一、 工程概况
XX大桥位于XX省XX市XX镇境内,该桥横跨XX,连接XXXX新厂区和XX火车站，全长728m。分0＃～24＃共25个排架，其中9＃～12＃四排墩位于XX河道内，基础为φ1700mm钻孔灌注桩， 2m高的承台，φ1500mm圆柱，h=1.6m盖梁。计划在XX年1～2月进行施工，据实地调查，施工月份XX常水位27.0m，但上游水库经常性放水发电，放水时水位超过27.5米。9＃～12＃承台底标，分别为：24.072m、24.147m、24.112m、24.610m，承台为水下施工，拟采取拉森板桩围堰施工工艺。9#~12#桥墩的平面布置如下图：

9#~12#墩下构的标准段面图如下：

针对9＃～12＃墩桥位区勘察深度范围内，地基土自上而下分为如下3层：
第1层素填土厚度约在2m；第2层卵石厚度7～10m；以下为第3层微风化石灰岩。卵石杂色，以灰、黄褐色为主色调，上部潮湿，下部饱和，稍松－中密，卵石含量为60%～70%，粒径一般为6～8cm，个别大于10cm，局部夹20～40cm漂石，灰岩次之，圆形－亚圆形,充填物以砾砂为主，少量粘性土,卵石层透水系数较大（100～500m/d）。
二、 拉森板桩围堰施工
按9#～12#承台设计尺寸,拉森钢板桩止水围堰的外形尺寸为:14×5.6m，考虑河床底面以下7米～10米为鹅卵石夹砂层，且密实程度无具体数据，决定采用12m长的4#小齿口拉森桩，对承台基坑周边实施围护。
静止水平面

河床底面

卵石层

风化岩

▽ 27.2m

▽ 24.9~24.5m

▽ 15.3~18.0m

2．1．施工工艺流程
场地整平→测放围堰纵横轴线→确认沉桩位置及高程→挖设沉桩导向沟→将拉森桩施打至指定标高→采用40#H型钢制作支撑→基坑开挖→涂刷隔离层→水下砼封底→抽水干施工承台等下构（这一词是什么？）→钢板桩拔除→筑岛挖除
2．2．计算拉森板桩入土深度
   以底标高最低的11#承台24.112m为例进行各项计算，开挖后拉森桩入土深度约6m，并采用40#H型钢沿围护桩周边增设内支撑系统，每隔5m段采用40#H型制作支撑，增强围护强度以抵抗侧土压力和其他荷载对钢板桩的挤压力，以保基坑安全开挖，如下图示。

钢板桩入土的深度，按单锚浅埋板桩计算，假定上端为简支，下端为自由支承。这种板桩相当于单跨简支梁，作用在桩后为主动土压力，作用在桩前为被动土压力，∑MA=0；压力坑（是否是基坑）底以下的土重度不考虑浮力影响，计算简图如下。

主动土压力
被动土压力
式中：
——主动土压力最大压强，
——被动土压力最大压强，
——主动土压力系数，
——被动土压力系数，
——土的内摩擦角，取小值
——土的重度
——基坑开挖深度
（按规范求解t时应有安全系数(1.2是否满足),Er·rP=1.2Ea·Ha）
为了使钢板桩保持稳定，在A点的力矩等于零，即，亦即

将以上数据代入上式中，可得下式

整理后即可得所需的最小入土深度

所以钢板桩的总长度为：

故选择12m拉森桩作为围护桩是合理的。
2．3．钢板桩的施工
2．3．1.钢板桩施工的一般要求
    ⑴ 钢板桩的设置位置要符合设计要求，便于9#~12#墩承台等下构的施工，即在承台最突出的边缘外留有支模、拆模的余地，并要考虑基坑开挖时挖机的作业宽度。
    ⑵ 基坑围护钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角，以便标准钢板桩的利用和支撑设置。各周边尺寸尽量符合板桩模数。
    ⑶ 水中墩施工期间，在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业中，严禁碰撞支撑，禁止任意拆除支撑，禁止在支撑上任意切割、电焊，也不应在支撑上搁置重物。
    2．3．2.钢板桩的检验、吊装、堆放
    ⑴ 钢板桩的检验
    钢板桩运到工地后，需进行整理。清除锁口内杂物(如电焊瘤渣、废填充物等)，对缺陷部位加以整修。
    ①锁口检查的方法：用一块长约2米的同类型、同规格的钢板桩作标准，将所有同型号的钢板桩做锁口通过检查。检查采用卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾作锁口通过检查。对于检查出的锁口扭曲及“死弯”进行校正。
    ②为确保每片钢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。需要进行宽度检查，方法是：对于每片钢板桩分为上中下三部分用钢尺测量其宽度，使每片桩的宽度在同一尺寸内，每片相邻数差值以小于1 为宜。对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。对于超出偏差的钢板桩应尽量不用。
    ③钢板桩的其它检查，对于桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等都要做全面检查，并采取相应措施，以确保正常使用。

    ④锁口润滑及防渗措施，对于检查合格的钢板桩，为保证钢板桩在施工过程中能顺利插拔，并增加钢板桩在使用时防渗性能。每片钢板桩锁口都须均匀涂以混合油，其体积配合比为黄油：干膨润土：干锯沫＝5：5：3。
    ⑵ 钢板桩吊运
    装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢索捆扎，而单根吊运常用专用的吊具。
    ⑶ 钢板桩堆放
    钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。堆放时应注意：
    ①堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便；
    ②钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；
    ③钢板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过5根，各层间要垫枕木，垫木间距一般为3~4米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2米。
 2．3．3.打桩设备选择
    采用Z550型液压振动沉桩机，作为沉设拉森桩主要动力，为确保基坑开挖安全，并采用250*250的H型钢实施围囹加固，必要时可沉设锚桩，对围护实施拉锚加固。投入钢板桩打拔桩机1台用于施工。打拔桩机为挖掘机（日立550）加液压高频振动锤改装而成，为台湾仿荷兰产振动锤，激振力220kN。
2．4．5.拉森钢板桩的沉放
由于承台的外形尺寸为：10.6m×2.7m，考虑基坑开挖的施工作业面，拉森桩围护的尺寸：14×5.6m。采用Z550型液压振动沉桩机，作为沉设4#拉森桩主要动力，将长度12m拉森桩沉至指定标高；拉森桩的顶标高按29.5m控制，经2006年11月28日的拉森钢板桩的试打验证，此套施工机械的可完成12m拉森桩的沉放作业。

XX联桥工程10#墩拉森板桩现场施工图

    根据现场施工条件，采用单独打入法。
    此法是从一角开始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。因此，桩机行走路线短，施工简便，打设速度快。但是，由于单块打入，易向一边倾斜，累计误差不易纠正，墙面平直度难以控制。
    ⑴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，在轴向法向（是什么意思不够清楚）要求高的情况下，采用导向架。
    ⑵准备桩帽及送桩：打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。
    ⑶单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大。
    ⑷在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2%，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。
2．5．基坑开挖
在9号墩施工时按照以下进行,
⑴　首先进行围囹支撑施工。开挖应分层分区连续施工，并对称开挖。
⑵　围囹制作安装：围囹及支撑设置在板桩围堰顶以下0.5米处，根据设计位置在钢板桩内壁上焊围囹托架，然后吊装H型钢围檩并焊接加固。
    ⑶　基坑开挖前在机械进出口通道及四周采用换填并铺垫钢板以扩散压力，
减小侧压力。
    ⑷　基坑周边（约一倍桩长）范围内严禁堆载。
   ⑸　开挖过程中注意支护体系的变形观察。
   ⑹　基坑内作业时，有专职安全员负责。
    在基坑开挖过程中需要注意的问题：
    由于工程在地下水位很高的卵石层中施工，所以钢板桩的垂直度及搭接就十分重要，当钢板桩未贴靠在围囹上部分，需作加垫处理，使钢板桩的压力传到围囹及支撑上，支撑的材料、制作、焊接必须严格按图施工。
其次是挖土和支撑的架设施工过程必须紧密配合，挖土过程要保证安全的前提下，迅速为支撑施工创造工作面，支撑结构必须能较快地产生整体刚度或预紧力，两者配合就能较好地利用施工中的时空效应，有效地控制围护体系在受力后的变形。以使支护结构处于正常的受力状态。
但是在实际施工比较困难,在10墩施工结合9号墩施工情况,采取先打三面,利用pc220挖机先进行开挖，从下游开挖，边开挖边观察钢板桩的位移情况，带水开挖大致底标高，边挖边退，钢板桩整体未发现变形，开挖到围堰长度10米的时候（可根据挖机臂长确定）在将刚围堰进行合拢，继续利用挖机进行开挖，采用4台2.2kw污水泵进行抽水，辅助人工进行清理，浇注10cm砼进行封底，在底部设排水沟和集水，根据水的情况随时开泵抽水。
注：关于在卵石层(约6-8M厚)中插打钢板桩遇到什么困难，以及拨桩所发现的问题，如对钢板的损坏程度如有记录最好能补充一些。可能是读者希望了解的。

图为10墩台承台施工
    2．6．钢板桩的拔除
    基坑回填后，要拔除钢板桩，以便重复使用。拔除钢板桩前，应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间，否则，由于拔桩的振动影响，以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，会给己施工的地下结构带来危害，设法减少拔桩带土十分重要，目前主要采用灌水、灌砂措施。
    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，可先行往下施打少许，再往上拨，如此反复可将桩拔出来。
    拔桩时应注意事项：
    ①拔桩起点和顺序：对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。
    ②振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100－300mm，再与振动锤交替振打、振拔。对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动
15min，振动锤连续不超过1.5h。
  三、安全技术保障及措施
    ⑴、为提高水下基坑围护的安全可靠性对拉森桩的入土深度，进行理论数据的计算，确保深基坑施工的可靠性。
    ⑵、沉设围护桩的施工中，严格按照沉桩规范施工，基坑四角必需采用角桩，最大程度的提高小齿口拉森桩防漏性能，保证下道工序顺利进行。
    ⑶、采用400*400H型钢实施围护桩，周边围令加固，并根据具体情况增设对角斜撑距离及数量，实现拉森桩围护项，技术参数达到规范要求。
    ⑷、严格按照基坑施工规范实施每道工艺的施工，开挖坑土堆放至10m～15m（1倍桩长）以外，坑土堆放要平整最大程度的减小堆土对围护桩的侧压力，增强围护的安全系数，在对基层实施挖土时，挖土机械严格按照规范操作，最大程度的减小挖土机械单位受力面积，杜绝冲击荷载，对围护桩的破坏，确保基坑安全。
⑸、建立严格的工序交接程序，制定科学、严谨、可行的施工计划，最大程度的调动施工群体的主观能动性，拟定合理的奖罚条律，坚持以人为本，安全第一的原则，加强协作意识，高度重视施工质量，如期完成施工任务。
四、结束语
由于拉森钢板桩围堰施工承台工程费用较大，且施工时必须在墩位处先行筑捣，因此仅适用内河地区，水深较浅，砂卵层较厚，大型施工船舶又无法进入施工现场的情况下使用。针对XX联桥的水中墩的施工环境，采用拉森钢板桩施工水中墩承台的方案是合理的，也是成功的。