钢板桩围堰在水中承台施工中的应用

程 涛

(中国葛洲坝集团二公司,成都,610091)

1 工程概况

后湖水库特大桥位于荆州市八岭山镇后湖水库内,水库区域内属于南北向垄岗地貌,垄岗与宽阔的沟谷相间,地势平坦开阔,高程30m～50m。垄岗由黏性土及不连续成层圆砾土、卵石土组成,表层第四系中上更新统硬塑黏性土具有弱～强膨胀性。水深3m～5m,且水库中淤泥较深。后湖水库特大桥全长667.3m,中心里程为DK218+607.10m,为双线桥。该桥桩基采用钻孔灌注桩基础,均为摩擦桩,桩径均为φ1.0m,桩基最深27.00m;全桥桩基共180个,承台21个,其中大部份在库区水中,施工难度大。

后湖水库特大桥承台尺寸为10.2m×5.4m×2m。桩基施工采用土筑岛施工平台,高出水面约1m,而承台底面高程一般位于水面下3m～5m。开挖承台必须要解决渗水、水侧压、底部涌水等现象,经多方考虑,采用拉森Ⅲ型钢板桩,桩长12m。

2 钢板桩围堰施工

2.1 确定钢板桩围堰尺寸

因承台断面尺寸为10.2m×5.4m,每侧预留50cm施工空间,钢板桩围堰采用11.2m×6.4m。测量放样出承台轮廓,然后用石灰做好围堰轮廓线。

2.2 钢板桩施打

打拔桩机为挖掘机 (KATO1250)加振动锤改装而成,振动锤为日本产NPK-HP-7SXB型,激振力200kN。打桩机采取逐一施打的方法,首先施打一侧角上的钢板桩,然后停在离打桩点就近的平台上,侧向施工,便于人员观察。挂上振动锤,升高,理顺油管及电缆。

在锤下降时开液压口,拉一根桩至打桩锤下,锁口抹上润滑油,起锤。待钢板桩尖高出平台面30cm左右时,停止上升。锤下降,使桩至夹口中,开动液压机,夹紧桩。上升锤与桩,至打桩地点。对准桩与定位桩的锁口,锤下降,靠锤与桩自重压桩至淤泥以下一定深度不能下降为止。试开打桩锤30s左右,停止振动,利用锤惯性打桩至坚实土层。开动振动锤打桩下降,控制打桩锤下降的速度,尽可能的使桩保持竖直,以便锁口能顺利咬合,提高止水能力。

板桩至设计高度前40cm～50cm时,停止振动,振动锤因惯性继续转动一定时间,打桩至设计高度。松开液压夹口,锤上升,打第二根桩,以上类推至打完所有桩。

2.3 钢板桩围堰加固

清除围堰内的土及抽取围堰内的水后,为了保证围堰的稳定及整体刚度,应立即进行围堰加固。沿钢板桩围堰全长设置围檩,围檩用工字钢组成,通过焊在钢板桩上的斜撑固定。斜撑为3根角钢焊成,并在围堰各转角处用工字钢做角撑。

2.4 钢板桩围堰拆除

2.4.1 钢板桩拔除施工。钢板桩拔除采用振动锤,作业前详细调查每个板桩的打入情况,以此判断拔桩作业的难易程度。在承台浇筑完成后,进行支撑的切割工作,用拔桩机进行拔桩。在内支撑全部拆除完成后,进行钢板桩的拔除。拔桩采用振动锤进行,拔一根清理一根,并及时运走,以保证场地的清洁。

2.4.2 钢板桩拔除技术难点。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。

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,可用柴油锤将桩振下100mm～300mm,再与振动锤交替振打、振拔。

起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷,起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的1.2～2.0倍。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。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。先割除钢板桩的支撑,然后再拔围堰钢板桩。将钢板桩用振动锤再复打一次,可克服土的黏附力。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。

3 钢板桩围堰施工措施

由于湖底地质结构复杂,且卵石土层卵石粒径较大,钢板桩打拔施工中遇到一些难题,可采用以下施工措施。

3.1 当打桩过程中遇上大的块石或其它不明障碍物,导致钢板桩打入深度不够时,采用转角桩或弧形桩绕过障碍物;如障碍物较浅时采用挖掘机配合抽槽排除。

3.2 在钢板桩挤进过程中受到石块等侧向挤压,如因挤压作用力大小不同钢板桩发生偏斜时,采取以下措施纠偏:在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m～2.0m,再往下锤进,如此上下往复振拔数次,可将大的块石振碎或使其位移,使钢板桩的位置得到纠正,减小钢板桩的倾斜度。

3.3 当钢板桩沿轴线倾斜度较大时,采用异形桩纠正;倾斜度较小时,采用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。

3.4 在基础较软处,有时施工会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,并且在施打桩的连接锁口涂上黄油等润滑剂减少阻力。

4 结语

桩基施工一般周期较长,如采用钢板桩围堰投资较大;如全部用填土围堰则工程量大且止水、抗侧压较差,出现问题处理难。施工实际效果表明,采用钢板桩围堰与填土筑岛相结合的施工方法,具有施工进度快、安全、周转快、更经济等优点,能有效地保证水中墩承台施工的安全,满足高质量快进度和低费用的要求。虽然钢板桩围堰在工程中经常应用,技术也已成熟,但在施工过程中还是要经过综合考虑,采用最经济、安全、高效的施工方案。