某工程钢板桩施工要点解算及监测点布控研究

赵勇

摘要：钢板装防渗在工程中的应用以来取得了很好的成果。本文介绍了某水域工程中利用钢板桩加固围堰的施工过程，以及钢板桩稳定系数、安全系数的解算。探讨了具体的打设、施工方法。具体探究了施工过程中的稳定性监测以及安全防护措施。对相似工程的安全施工有一定的指导作用。

Abstract： Steel plate anti-seepage has achieved good results in the application along the these years. This paper introduces the construction process of using steel sheet piles to reinforce cofferdams in a section of the project engineering， and the calculation of the stability coefficient and safety factor of steel sheet piles， having discussed the specific design and construction methods. There is a common guiding role for the safe construction of similar projects.

关键词：钢板桩；安全系数；监测；施工

Key words： steel plate；safety factor；monitor；construction

中图分类号：TV871.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）02-0134-04

1 工程概况

近年来钢板桩，在长江沿线工程中应用以来，取得了很好的成果。学者徐卫军[1]等研究了钢板桩的防渗性能，发现利用钢板桩以后施工区域内建筑物的稳定性显著提高了。本文介绍的工程中某水域其中一段落成洲丁坝根部位置处有一在建甘泉水闸的钢板桩施工。由于落成洲整治建筑物完工后，丁坝根部一定范围内将产生淤泥，为防止淤泥对水闸引水，排水产生影响，根据设计图纸内容，在水闸相接处新建箱涵，箱涵为钢筋混泥土结构。地基处理采用旋喷桩进行加固。施工内容共包括旋喷桩393根，取排水箱涵9个。端部断面图1所示。

施工顺序对于钢板桩的稳定性影响很大，李亮[2]将传统的施工方法改进为先抽水后设置支撑系统，最后再一次性抽水到底的方法，通过工程应用发现该方法能有效地控制钢板桩及土体的变形。为了后续作业的干地施工，进行钢板桩临时围堰的施工。箱涵结构段端头（里程K0+064.68和K0+067.08）采用雙层拉森钢板桩，桩间采用回填粘性土的方式完成钢板桩临时围堰的施工，箱涵结构段两侧（里程上约为：K0+042.48～K0+067.08）以上打设双层钢板桩（见钢板桩布置示意图）。钢板桩打设顺序为水上向陆侧施工。学者兰文斌[3]也就钢板桩的施工细节以及检测问题进行了探讨。

2 钢板桩稳定系数、安全系数解算

2.1 设计参数

鉴于本次施工期限与施工区域地质情况，采用有效应力参数计算分析。

2.1.1 高程、平面坐标系统

本工程高程采用85国家高程系统；水深基准面为理论最低潮面；坐标采用北京54坐标系。

2.1.2 设计水位

本方案在枯水期临时施工，依据现场实际情况，施工期平均水位为+2.0m，低水位为-0.47m，施工期高水位为

+3.0m。

2.1.3 其它计算参数

①桩顶高程：+4.0m

②河床标高：A-A为-1.5m，B-B为+0.5m，C-C和D-D为+3.2m。

③本工程按临时建筑物考虑。

④本工程钢板桩三面布置，总体布置呈U形，并与土石围堰构成矩形封闭区域。

⑤钢板桩采用国产SP-Ⅲ型拉森钢板桩。

2.1.4 本次施工所用的钢板桩规格表如表1所示。

2.2 计算方法

2.3.1 泥面高程-1.5m情况

本区域钢板桩顶高程距泥面距离较大，需要较大的入土深度来维持稳定，较深的入土深度对钢板桩约束较大，可认为桩端固定支承，为悬臂式钢板桩挡土墙。

本区域采用长度为12m的钢板桩并在钢板桩围堰内侧采用黏土加压确保稳定[4]。加压黏土顶高程由试算确定。试算理论依据为主动土压力与被动土压力对桩趾的力矩相等。桩趾高程为4-12=-8m设加压黏土顶高程为x。

3 钢板桩打设、拆除施工方法

3.1 钢板桩打设施工方法

3.1.1 设备选择

钢板桩计划采用SP-Ⅲ型拉森钢板桩，拉森Ⅲ型钢板桩宽度适中，抗弯性能好，其主要技术参数为：W=1600cm3，g=6 0kg/m，依地质资料及作业条件决定选用端部钢板桩长度为12m，计划钢板桩入土深度达桩长0.5倍以上。钢板桩打设采用钢板桩打拔桩机进行施工。打拔桩机为挖掘机（日立400）加振动锤改装而成 ，激振力400kN。李绍敏[5]等研究了22m长的拉森杆在蓄水工程中做永久围堰的应用，结果证明效果很好。

3.1.2 施工方法

3.1.2.1 测量定位

首先采用测量设备精确定位钢板桩位置，并沿线做好标记，定出钢板桩围堰的轴线，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。

3.1.2.2 钢板桩打设

完成测量放线后，由震动式打桩机逐根打设，打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位注意桩顶高程不宜相差太大，现场以泥面标高-0.5m为分界线，低处采用12m长的桩，高处采用9m长的桩。部分钢板桩需要在水上进行打设施工，将振动式打桩机吊装至方驳上，按照水上旋喷桩定位方法进行定位施工，打设控制偏差采用旋喷桩偏差控制标准。为确保成品质量，钢板桩与旋喷桩施工间隔时间在13天左右。钢板桩打设顺序示意图（内侧A-B-C-D-E-F、外侧H-I-J-K-L-M）如图3所示。

3.1.2.3 双层钢板桩内部填充

箱涵端头钢板桩打设完成后，在钢板桩内侧加装撑杆拉固，最后采用粘性土进行填充（填充标高+3m），确保钢板桩的密闭性。钢板桩打设顶标高为+4m，其余部分尽量全部入泥，两层钢板桩间距控制为2.4m，现场备一台潜水泵（型号QW32-12-15-1.1，扬程15m），如发现钢板桩内有渗透现象及时排水。

钢板桩施工过程中，应按照预设位置准确定位，在已施工旋喷桩区域应放缓施工速度，严密观测施工区域，发现偏位现象应立即停止施工，矫正位置以后重新打设钢板桩。

3.1.2.4 钢板桩稳性观测

钢板桩施工完成后，每3天/次对钢板桩的渗水、位移、沉降等情况进行观测，若有异常情况需加密观测频率。

跟踪观测渗水情况，若发现局部渗水较多，可采取抽水、填充粘土等措施。

若发现钢板桩有位移情况，可采用增加拉杆，增加钢丝缆链接等措施。

3.2 钢板桩拆除施工方法

根据施工方案，在完成回填块石后，需对钢板桩进行拆除，以进行后续的施工。钢板桩拆除时，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，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，停止拔桩，先振动1min～2min后再往下锤0.5m～1.0m再往上振拔，如此反复将钢板桩逐根拔出。钢板桩在拆除过程中应注意已施工旋喷桩的成品保护。

3.3 打拔拉森钢板桩安全操作规程

①吊机或震锤工作时发现异常，应立即停车检查。

②作业点地面应平坦，挖掘机吊钢板桩转头时应注意匀速，防止船舶晃动剧烈造成事故。

③吊桩时要用专用的钢丝绳和锁扣扣紧桩身，并轻起轻放。打拔桩前要检查震锤是否夹紧，防止应震锤未夹紧损坏钢板装或造成事故。

④作业范围内严禁站人，以防各种突发事件造成事故。

⑤打拔桩严禁超负荷作业，不准超力矩，仰角也不得超过限度，以防“翻车”“折臂”事故。

⑥严禁非专业人员作业。回转操作要平稳地进行，尽量减少钢板装的摆动。

⑦不得在风力超过6级及大雨、雪、雾等恶劣天气下作业。

⑧随时检查钢板桩是否完好，发现弯曲要及时加撑并采取安全措施。

⑨严禁非司机作业。回转操作要平稳地接触回转离合器，尽量减少钢板装的摆动，起吊时应先鸣笛示警，要稳妥操作。

⑩要统一信号，专人指挥，夜间作业，必须有良好的照明。

4 结语

在水域工程施工的过程中，钢板桩是使用增大了建筑物的安全系数，减少了事故的发生，对提高生产经济效益有很大的作用。本文针对某落成洲施工中围堰的钢板桩应用，计算了钢板桩的稳定性，及其安全系数。并且针对施工中的打设拆除等探讨了相应的操作方法，并且布置了监测点，提出了相应的监测控制要点。对类似工程具有一定的指导作用。

參考文献：

[1]徐卫军，马水山.长江堤防钢板桩防渗工程安全监测[J].人民长江，2001（04）：6-8.

[2]李亮.施工顺序对钢板桩围堰安全性的影响[J].交通科技，2018（03）：94-97.

[3]兰文斌.某桥梁工程钢板桩支护设计、施工与监测[J].科技展望，2016，26（16）：23.

[4]赵挺生，周萌，唐菁菁，杜婷.某钢板桩围堰施工监测与分析[J].结构工程师，2012，28（01）：140-145.

[5]李绍敏，王鹏.拉森钢板桩在蓄水池工程中的应用[J].中国水运（下半月），2017，17（03）：138-140.