拉森鋼板樁圍堰施工控制技術(shù)

盧軍球（安徽省路橋工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230001）

拉森鋼板樁圍堰施工控制技術(shù)

盧軍球（安徽省路橋工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230001）

文章主要介紹了六安市裕安區(qū)獨(dú)山大橋位于砂礫石層的深水系梁施工時(shí)采用拉森鋼板樁圍堰施工控制技術(shù)。

大橋；鋼板樁圍堰；施工技術(shù)

1 工程概況

六安市裕安區(qū)獨(dú)山大橋位于獨(dú)山鎮(zhèn)境內(nèi)，跨越河道為淠河；全長(zhǎng)426m，全寬10m，上部結(jié)構(gòu)采用14 ×30m先簡(jiǎn)支后連續(xù)混凝土組合箱梁，橋墩為柱式墩，樁基礎(chǔ)；橋臺(tái)為肋板式臺(tái)身，樁基礎(chǔ)；接線長(zhǎng)約1km，路基寬8.5m，路面寬7m。地質(zhì)情況如下圖1。

圖1

2 施工準(zhǔn)備

首先在鋼板樁堆放基地對(duì)鋼板樁進(jìn)行分類、整理，選用同種型號(hào)的板樁，進(jìn)行彎曲整形、修正、切割、焊接，整理出施工需要的型號(hào)（拉森IV號(hào)鋼板樁）、規(guī)格（450×310×15.5）、數(shù)量2套（9m×130根）的鋼板樁。

鋼板樁進(jìn)場(chǎng)前需要檢查整理，發(fā)現(xiàn)缺陷隨時(shí)調(diào)整，整理后在運(yùn)輸和堆放時(shí)盡量不使其彎曲變形，避免碰撞，尤其不能將連接鎖口碰壞。

鋼板樁的設(shè)置位置應(yīng)便于基礎(chǔ)施工，應(yīng)在原地面下結(jié)構(gòu)邊緣之外，并留有支、拆模板的操作空間；鋼板樁平面不直的，應(yīng)盡量使其平直整齊，避免不規(guī)則的轉(zhuǎn)角，以便順利將鋼板樁插打入地下，并利于圍檁支撐的設(shè)置。

3 測(cè)量定位

對(duì)墩位承臺(tái)控制點(diǎn)標(biāo)明并經(jīng)過(guò)復(fù)核無(wú)誤后加以有效保護(hù)，同時(shí)距離系梁臺(tái)邊線0.65m的位置放出鋼板樁插打位置，并用槽鋼定位，在保證鋼板樁垂直度的情況下逐根插打。

4 鋼板樁、圍檁及支撐布置

經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算，該圍堰平均開挖深度為 4.6m，開挖尺寸為10.5×2.5m，共布置2道支撐，具體布置見(jiàn)圖2。第一、二道圍檁均采用一根H型鋼（400×400 ×20×20），直撐、斜撐采用外徑62cm，壁厚1cm的鋼管；第一道鋼管的頂面與原地面平齊，第二道圍檁中心距第一道圍檁中心 3.7m，第二道臨時(shí)支撐安裝在封底混凝土頂面上50cm處。

圖2 基坑支撐布置圖

5 鋼板樁及圍檁、內(nèi)支撐計(jì)算

5.1 計(jì)算參數(shù)

鋼板樁計(jì)算方法采用等值梁法?；娱_挖總深度按5m計(jì)算。施工機(jī)械荷載按20kPa的均布荷載進(jìn)行計(jì)算。鋼板樁長(zhǎng)度取 9m，每延米截面矩 2037cm3，鋼板樁容許抗彎應(yīng)力土層容重取為19kN/m3，浮容重取值9kN/m3，水容重取值10kN/m3，地質(zhì)情況以粘性土為主，據(jù)調(diào)查土體內(nèi)摩擦角平均值為16°，主動(dòng)土壓力系數(shù)被動(dòng)土壓力系數(shù)被動(dòng)土壓力修正系數(shù)K=1.44，取每延米鋼板樁為計(jì)算單元。

5.2 設(shè)計(jì)工況及荷載組合

5.2.1 設(shè)計(jì)工況一

鋼板樁內(nèi)側(cè)已開挖至第二道圍檁處，開挖深度5m，第一道支撐已經(jīng)安裝，第二道支撐未安裝，在工況一條件下最不利荷載組合：施工機(jī)械荷載+水壓力+主動(dòng)土壓力+被動(dòng)土壓力。鋼板樁外側(cè)水位按+1.08m計(jì)算。

5.2.2 設(shè)計(jì)工況二

鋼板樁內(nèi)側(cè)已開挖至第二道圍檁處，開挖深度5m，第一、二道支撐已經(jīng)安裝，但尚未向下開挖，在工況二條件下最不利荷載組合：施工機(jī)械荷載+水壓力+主動(dòng)土壓力+被動(dòng)土壓力。鋼板樁外側(cè)水位按+1.08m計(jì)算。

5.3 各工況下鋼板樁分析計(jì)算

5.3.1 工況一

鋼板樁圍堰外的主動(dòng)土壓力等于內(nèi)側(cè)的被動(dòng)土壓力的平衡點(diǎn)距開挖底面的距離 y。19×1.36× 0.5678+9×（3.14+y）×0.5678+10×（3.14+y）=19 ×1.44×1.761y，解得：y=1.878m。

計(jì)算簡(jiǎn)圖：

彎矩圖：

支反力：

查看計(jì)算結(jié)果圖形得出，鋼板樁的最大彎矩為281.85kN.m，鋼板樁采用拉森IV型鋼板樁，每延米鋼板樁的抗彎模量W=2037cm3，則鋼板樁應(yīng)力為：

鋼板樁的強(qiáng)度滿足要求。

驗(yàn)算鋼板樁埋深t

t=1.1（x+y）=8.73m＜24-3.5=20.5m，入土深度滿足要求。

5.3.2 工況二

鋼板樁圍堰外的主動(dòng)土壓力等于內(nèi)側(cè)的被動(dòng)土壓力的平衡點(diǎn)距開挖底面的距離 y。19×1.36× 0.5678+9×（3.14+y）×0.5678+10×（3.14+y）=19 ×1.44×1.761y，解得：y=1.878m。

計(jì)算簡(jiǎn)圖：

彎矩圖：

支反力：

查看計(jì)算結(jié)果圖形得出，鋼板樁的最大彎矩為60.16kN.m，鋼板樁采用拉森IV型鋼板樁，每延米鋼板樁的抗彎模量W=2037cm3，則鋼板樁應(yīng)力為：

鋼板樁的強(qiáng)度滿足要求。

驗(yàn)算鋼板樁埋深t

t=1.1（x+y）=8.73m＜24-3.5=20.5m，入土深度滿足要求。

5.4 圍檁及支撐分析計(jì)算

80鋼管截面特性：

60鋼管截面特性：

H型鋼截面特性值

5.4.1 第一、二道圍檁

計(jì)算取最不利情況即工況三，最大荷載為310.25kN/m。

計(jì)算簡(jiǎn)圖：

彎矩圖：

剪力圖：

軸力圖：

第一、二道圍檁采用一根 H型鋼（400×400× 20×20），直、斜撐鋼管尺寸均為內(nèi)徑 60cm，壁厚1cm。

①圍檁驗(yàn)算

經(jīng)計(jì)算，最大彎矩值為515.372kN.m，最大剪力值714.5kN。

圍檁采用一根H型鋼強(qiáng)度、剛度均滿足要求。

②支撐鋼管驗(yàn)算

支撐鋼管最大軸力為1373.793kN。

③斜撐鋼管驗(yàn)算

最大軸力為2362kN，最大彎矩為125.07kN.m。

斜撐采用60鋼管強(qiáng)度滿足要求。

計(jì)算簡(jiǎn)圖：

彎矩圖：

剪力圖：

軸力圖：

6 鋼板樁施工

①將鋼板樁運(yùn)到工地后，鋼板樁在拼組前必須對(duì)其進(jìn)行檢查、丈量、分類、編號(hào)，同時(shí)對(duì)兩側(cè)鎖口用一塊同型號(hào)長(zhǎng)2～3m的短樁作通過(guò)試驗(yàn)，以2～3人拉動(dòng)通過(guò)為宜。鎖口通不過(guò)或樁身有彎曲、扭曲、死彎等缺陷，采用冷彎，熱敲（溫度不超過(guò)800～1000℃），焊補(bǔ)、鉚補(bǔ)、割除、接長(zhǎng)等方法加以整修。插打鋼板樁之前須檢查振動(dòng)錘。振動(dòng)錘是打拔鋼板樁的關(guān)鍵設(shè)備，在打拔前一定要進(jìn)行專門的檢查，確保線路暢通，功能正常。且功率達(dá)到40kW以上，而夾板牙齒磨損不宜太多。

②履帶吊停在離打樁點(diǎn)就近的基坑邊，側(cè)向施工，便于測(cè)量人員觀察。掛上振動(dòng)錘，升高，理順油管及電纜。

③錘下降，開液壓口，拉一根樁至打樁錘下，鎖口抹上潤(rùn)滑油，并起錘。

④鋼板樁計(jì)算長(zhǎng)度為9m（基坑5m、入土4m），待鋼板樁尖離開地面30cm時(shí)，停止上升。錘下降，使樁至夾口中，開動(dòng)液壓機(jī)，夾緊樁。上升錘與樁至打樁地點(diǎn)。

⑤鋼板樁插打時(shí)，單樁的鎖口內(nèi)均涂以黃油混合物油膏，以減少插打時(shí)的摩阻力并加強(qiáng)防滲性能。插打鋼板樁時(shí)從第一塊就應(yīng)保持平整，幾塊插好后即插打一塊深的以保持穩(wěn)定，然后繼續(xù)插打。

⑥在插打過(guò)程中，加強(qiáng)測(cè)量工作，發(fā)現(xiàn)傾斜，及時(shí)調(diào)整，為保證插樁順利合攏，要求樁身垂直。在整個(gè)鋼板樁插打過(guò)程中必須保證合攏密實(shí)，以防漏水。

⑦對(duì)準(zhǔn)鋼板樁與定位樁的鎖口，靠震動(dòng)錘與樁自重壓到樁所要插打的位置。

⑧試開打樁錘30s左右，停止振動(dòng)，利用錘慣性打樁至計(jì)算標(biāo)高，開動(dòng)振動(dòng)錘打樁下降，控制打樁錘下降的速度，盡可能的使樁保持豎直，以便鎖口能順利咬合，提高止水能力。

⑨板樁至設(shè)計(jì)高度前40cm時(shí)，停止振動(dòng)，振動(dòng)錘因慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一定時(shí)間，打樁至設(shè)計(jì)高度。

⑩松開液壓夾口，錘上升，打第二根樁，以上類推至打完所有樁。打樁前一般應(yīng)在鎖口內(nèi)涂以黃油、鋸末等混合物，在打完鋼板樁后，開始進(jìn)行鋼板樁圍堰內(nèi)的止水處理。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)六安市裕安區(qū)獨(dú)山大橋位于砂礫石層的深水系梁拉森鋼板樁圍堰施工實(shí)踐，拉森鋼板樁圍堰值得推廣應(yīng)用。

JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

U443.16+2

B

1007-7359（2016）02-0116-05

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.040

盧軍球（1981-），男，安徽肥東人，畢業(yè)于安徽大學(xué)交通分校，工程師。