海城河特大桥水中墩基础钢板桩施工技术浅议

2010-08-15尹晓亮

山西建筑 2010年30期

尹晓亮彭华

1 工程概况

海城河特大桥属盘锦至营口客运专线工程,分为上下两联,海城上联海城河特大桥154号、155号、156号墩位于水中,下联145号、146号、147号墩位于水中。桥墩处地质为粉质粘土、细砂、中砂、粉质粘土。河面宽14 m,墩位处水深1.5 m,水流平缓;承台最大挖深10 m,采用拉森钢板桩方案施工。

2 钢板桩施工技术

2.1 钢板桩施工方案

根据承台尺寸决定围堰内尺寸比承台每边放大1.5 m,以方便支模。钢板桩采用德国拉森式Ⅳ型钢板桩,根据地质情况和水位与承台底的高差计算板桩入土深度,板桩入土深度4 m左右,根据板桩入土深度和水深选择钢板桩长度,决定采用15 m的钢板桩。

由于承台的高度达4 m～5 m,钢板桩自由长度较大,为了保证施工人员的安全,在承台中间设置了一层支撑,待封底混凝土达到设计强度后拆除一次性施工承台或承台分两次灌注,第一层灌注后,在承台内灌水平衡外压力,然后拆除保险支撑,接着进行第二层承台灌注。

1)施工放样及施打定位桩。将施工区域控制点标明并经过复核无误后加以有效保护。采用测量仪器准确放出控制坐标点后打入钢管桩作为定位桩,在钢管桩露出地面或水面部分刷上标志并焊上牛腿,作为打桩导向位置及高程控制标志。2)导向框安装。安装导向框时应注意以下几点:a.导向框架通常由型钢组成,分为内外导向,其中间空挡为钢板桩的插打位置。导向框架一般焊接在定位桩牛腿上。b.导向框的高度要适宜,要有利于控制钢板桩的施工高度和提高施工工效。c.导向框不能随着钢板桩的打设而产生位移和变形。3)钢板桩施打。钢板桩施工关系到施工止水和安全,是本工程施工最关键的工序之一,在施工中要注意以下施工要求:a.打桩前,对钢板桩逐根检查,剔除连接锁口锈蚀、变形严重的钢板桩,不合格者待修整后才可使用。b.在插打过程中随时测量监控,每块桩的斜度不超过4‰,当偏斜过大不能用拉齐方法调正时,应拔起重打。c.打桩顺序:选择从钢板桩围堰上游侧中心开始打入第一片钢板桩,然后逐步向两边插打,在河下游中心合龙,最初的一、二片钢板桩的打设位置和方向要确保精度,以起到样板的作用。插打钢板桩前,应在上层导向框上精确标出每一片钢板桩的位置,在中间一片钢板桩(即第一片钢板桩)位置两侧焊角钢做小导向,确保钢板桩不发生横向位移,每完成4 m测量校正1次,确保在同一直线上。4)围堰封底施工。水下混凝土性能:围堰水下封底应全断面一次连续浇筑完成。为此,首先组织尽可能大的混凝土供应和浇筑能力。其次,研究水下混凝土的配合比设计,采用低热水泥和良好的粗、细骨料,掺加适量粉煤灰和外加剂,从而使混凝土拌合物和易性良好,可泵性好,初凝时间长,坍落度损失小。混凝土封底应有足够的厚度(拟定不小于1.2 m),以确保围堰的安全。5)基坑支撑结构。在确保安全的前提下,基坑支撑的施工与基坑内水位的下降按“先支撑后降水,分层支撑分层降水”的原则进行,基坑支撑的顺序如下:加入第一层边梁→进行第一层支撑→抽水至第二层支撑处以下0.5 m→加入第二层边梁→进行第二层支撑→抽水至基坑底(基坑支撑顺序依据围堰支撑层数循环作业)。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及土孔位置。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,会给已施工的地下结构带来危害。拔桩方法:采用振动锤拔桩,利用振动锤产生的强迫振动扰动土质,破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力,依靠附加起吊力的作用将桩拔除。

2.2 常见问题及处理措施

2.2.1 钢板桩施打一定深度后无法继续打入

原因分析:遇上较大的块石或其他不明障碍物。处理措施:将钢板桩往上拔1.0 m～2.0 m,再往下施打,如此上下往复振拔数次,可使大的块石被振碎或使其发生位移;如上述方法失效时采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。

2.2.2 带桩现象

原因分析:钢板桩所处位置地基松软。

处理措施:把相邻的数根桩焊接在一起,并且在施打单桩的连接锁口上涂以黄油等润滑剂减小阻力。

2.2.3 围堰不能正常合龙

原因分析:1)由于客观原因或施工不严谨造成实际围堰尺寸与设计尺寸产生误差;2)钢板桩施打过程中监测措施不到位导致倾斜误差累计较大且未采取异形桩纠偏措施。

处理措施:根据合龙口的实际尺寸制造异形钢板桩合龙。但要控制异形钢板桩上下宽度之差不超过桩长的2%。

2.2.4 围堰漏水

原因分析:通常是由于锁口破坏间隙增大或未采取得当的止水措施引起。

处理措施:围堰内抽水时,在围堰外撒大量细煤渣、木屑、谷糠等细物,借漏水的吸力附于锁口内堵水,或者在围堰内用板条、棉絮等楔入锁口内嵌缝,撒煤渣等物堵漏时,要考虑水流方向并尽量接近漏缝,漏缝较深时,用袋装下放到漏缝附近处徐徐倒撒;当锁口间隙较大采取上述措施效果不明显时,可同时在围堰外侧包裹彩条布进行止水。

2.2.5 钢板桩侧倾,基坑底土隆起,地面裂缝

原因分析:1)施工区域土质松软,设计的嵌固深度不够,因而桩后地面下沉,坑底土隆起是管涌现象;2)挖土作业时挖掘机及运土车在钢板桩侧,增加土的地面荷载,导致桩顶侧移(筑岛钢板桩围堰);3)上游水流速过大,围堰设计计算不严谨,导致围堰整体倾斜(水中钢板桩围堰)。

处理措施:钢板桩嵌固深度必须由计算确定,根据多年累计施工经验入土深度通常需达到3.5 m以上;挖掘机、运土车不得在基坑边作业,如必须施工,则应将该项荷载增加计算入设计项,以增加桩的嵌固深度(筑岛钢板桩围堰);钢板桩设计时尚须考虑地基整体稳定,特别在上游水流速较大时需进行整体稳定性计算(水中钢板桩围堰)。

2.3 施工注意事项

1)施工机具操作应严格遵守相关操作规程。2)严格按照施工组织设计方案组织施工,严禁私自改动方案及无序施工。3)插打钢板桩围堰前,应对打桩机具进行全面检查。4)机械设备应设专人操作。5)插打钢板桩,如因用机械高度不足,可向下移动吊点位置,但吊点不得低于桩顶下1/3桩长的位置。6)打桩困难时,不应长时间超负荷使用振动锤。7)进行内支撑安装作业时,应设置反向牛腿,按规定设置木楔。8)在进行拔桩作业时,应做拔桩受力计算,严禁野蛮拔桩。9)拔出的钢板桩应及时进行清理、保养、归类,方便重复使用。10)利用长臂挖掘机在筑岛围堰上施工时,增加了土的侧压力,应注意保证钢板桩围堰的稳定,及时支护。