钢板桩围堰施工设计分析

郑乃金

摘要：本文根据特大桥工程，对桥梁基础工程钢板桩围堰施工技术进行了分析，介绍了拉森型钢板形状、施工准备、导向架安装、钢板桩的吊运插打与合拢、基坑开挖、拔桩并对围堰进行基坑底稳定性、板桩受力检算最小埋深检算。为施工人员提供一定参考。

关键词：钢板桩 围堰 稳定性 最小埋深

1 工程概况

特大桥7号、8号、17号墩基坑开挖深度在6m左右.地质情况为从原地面依次为0-5m左右为粉质粘土，5m-11m为粉砂，11-13m为粉土，13-16m为粉质粘土，16m以下为泥岩。上述桥墩采用钢板桩围堰施工，围堰平面结构形式采用矩形，高度为20m。围堰尺寸30号墩13.6m×13.6m，31-32号墩18.4m×13.6m，46-50号墩14.4 m×11.6m；38号墩14.4m×11.5m；42号墩14.2 m×9.1m；3号桥1-2号墩14.4m×9.5m。围堰内部设置H型钢矩形支撑（加设角撑）。

2 钢板桩围堰施工技术分析

2.1 施工准备

把新旧钢板桩运到工地后，需要进行一系列的准备工作，首先应该对这些钢板桩进行详细的检查、丈量、分类、编号，然后进行通过试验，采用的方法是取一块同型号长2-3m的短桩使其经过两侧锁口，如果2-3人拉动就可以通过，这是最好的结果，但是如果采用卷扬机拖拉仍通不过锁口，或者在通过的过程中钢板桩自身产生缺陷，比如桩身有弯曲、扭曲、死弯等，应该采取必要的措施进行整修，可供选择的方法有冷弯、热敲、焊补、铆补、割除、接长等。同时接头强度与其它断面相等，接长焊接时用坚固夹具夹平以免变形，在焊接时先对焊再焊接加固板，对新桩或接长桩、在桩端制作吊桩孔。在采用组桩插打时每隔4-5m设有一道夹板，夹木在板桩起吊前夹好，插打时逐付拆除，周转使用。组桩及单桩锁口内，涂以黄油混合物油膏以减少插打时的摩阻力，并加强防渗性能。

2.2 导向架安装

在进行安装导向架时先进行定位测量。对导向架设置进行基坑开挖，开挖尺寸为1m×1.5m，然后插打两根锁口钢板桩，使用200号槽钢进行导向架布置。

2.3 钢板桩吊运插打与合拢

经检查钢板桩合格后，应该把其由两组平车运到码头，之后按照插桩顺序进行堆码，堆码的过程应该遵循相关的规定，要求堆码时最多允许堆放四层，并且每层之间应该用垫木隔开，且高差不得大于10mm，上下层垫木中线要在同一垂直线上允许误差不得大于20mm。将钢板桩运至指定位置运用两个吊钩吊起和放下，使钢板桩成垂直状态，脱出小钩，移向安插位置，插入已就位钢板桩锁口中。起吊前锁口内嵌填黄油沥青混合料。箍紧钢板用弧度卡箍，待插入锁口时逐个解除。钢板桩逐块插打到底，先插合拢后再逐块打入，在钢板桩垂直度较好时一次将桩打到要求深度；垂直度较差时分两次施打，将所有桩打入约一半深度后再第二次打到要求深度。

2.4 基坑开挖

钢板桩插打完利用抓斗取土开挖，当基坑内积水到一定深度时抽水，继续开挖。设计有支撑围堰，如果挖到了支撑位置应该及时的进行加设，坚决杜绝超挖。完成支撑工作后再进行抽水工作，然后再进行详细的检查，比如各节点是否顶紧，板桩与导框间木楔是否敲紧等。抽水速度不能过快且要随时观察围堰变化情况。当锁口不紧密漏水时用棉絮等在内侧嵌塞，在漏缝处撒大量木屑使其由水夹带至漏水处自行堵塞，当挖至基坑底以下1m时进行混凝土封底处理，封底混凝土采用C25标号，封底厚度为1.0m。

2.5 拔桩

为了使内外水压平衡，使板桩挤压力减小能够和部分砼脱离，在进行钢板桩拔桩之前应该把围堰内的支撑全部拆除，在拆除的过程中应该按照从下到上的顺利，然后不断的往里面灌水，直到高出围堰外水位1-1.5m。在下游选择一组易拔除钢板桩，先略锤击振动各拔高1-2m，然后按照顺利把所有的钢板桩都拔高1-2m，如此一来，钢板桩会松动，之后开始分两侧按照从下游到上游的顺利进行拔除，如果在拔除的过程中遇到异常情况，比如桩尖打卷、锁口变形桩等，应该提高拔桩设备的能力，如果在拔除的过程中把周围的另一根钢板桩也一起拔出了，在必要的情况下需要进行水下切割。

3 围堰检算

31#墩位于老鱼塘中，围堰时水位标高为20.6m，承台底设计标高为16.95m，围堰顶面标高为21.6m，承台尺寸为14.4m×9.6m×2.5m.桩基为9φ1.25m三排钻孔桩。地质从围堰顶下依次为0-2.5m围堰填土，2.5m-

9.5m流塑状淤泥，9.5-24.5m为黏土，24.5-30m圆砾土，30m以下为砂岩。围堰平面结构形式采用矩形，高度为20m，围堰尺寸为18.4m×13.6m，围堰内部设置H型钢矩形支撑（加设角撑）。

3.1 基坑底稳定性检算

根据地质情况判断承台底地质土层为7m厚流塑状淤泥，再下为9.5m厚粘土，钢板桩深入淤泥底面6.35m，即围堰底口标高为9.6m，位于粘土层。转动力矩：

■=W·x/2=（q+γh）x·x/2

q为上部荷载，取值为0，即■=γh·x2/2

稳定力矩Mτ=πτx2

τ为地基土不排水剪切抗剪强度，τ=σtgφ+c

均匀土层，τ=c 则抗隆起安全系数K=Mτ/■

当K≥1.2时地基土稳定，即K=πτx2/γh·x2/2

γ为土重度18KN/m3 h为水位至基坑底高差，

31#墩根据计算h=20.6-15.95=4.65m。

根据设计钻探提供资料，基坑土为粘性土，粘聚力c取值20KN/m2。

则K=（2×π×20）/（18×4.65）=1.5>1.2 符合要求。

3.2 板桩受力检算最小埋深

采用盾恩近似法，假定主动土压力在地面上为三角形分布，入土为矩形分布，并假定RD一半传到坑下，由被动土压力承担，则由几何关系可得：

1/2DFIM=EMN

γKa·H（l4+x）/2=γ（Kp-ka）·x·x/2

简约后的公式为：Ka·H（l4+x）/2=（Kp-ka）·x·x/2

L4=4.85m（按基坑开挖至灰土换填底面时最不利状况考虑）

H=9m Ka=0.53 Kp=1.89（计算得）

代入公式有0.53×9×（4.85+x）=（1.89-0.53）x2

1.36x2-6.17x-15.44=0 解得x=5.02m

埋深达到5.02m满足钢板桩受力要求，该方案中对x取值6.35m.

4 结论

本文通过对钢板桩围堰施工技术进行分析，分别从施工准备、导向架安装、基坑开挖、钢板桩的吊运插打与合拢、拔桩等工序进行了分析，同时对围堰进行了基坑底稳定性检算、根据板桩受力检算最小埋深，围堰进行了基坑底稳定性检算结果1.5>1.2符合要求，根据板桩受力检算最小埋深为6.35m，

参考文献：

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[2]蒋红星，叶以挺，朱莉.潘江波新型锁口钢板桩围堰在之江大桥施工中的应用[J]混凝土，2012（1），132-135.

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