《坚硬河床插打围堰钢板桩增设砼圈梁配重止水施工技术》-工学论文，工程论文-论文范文参考-科学狗论文网

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坚硬河床插打围堰钢板桩增设砼圈梁配重止水施工技术

范文

金龙

摘要：本文结合龙游县凤翔洲景观云桥工程实例，详尽的论述了在坚硬河床地质条件下，插打锁口钢板桩围堰遇到的问题，成功的运用在河床上制做圈梁配合钢板桩施工技术解决插打钢板桩困难等系列问题。并将该施工技术的特点、适用范围、工艺原理、施工工艺流程及操作要点等内容做了详尽的叙述。该技术施工进度快，防水效果好，质量高，安全可靠。

Abstract： This paper combines the example of Fengxiangzhou landscape Yunqiao project in Longyou County， and discusses the problems encountered in the consolidation of steel sheet pile cofferdam under the geological conditions of hard riverbed in detail， and successfully applied ring beam and steel sheet pile construction technology on riverbed to solve the series of problems such as difficulty in inserting steel sheet piles. The characteristics， application scope， process principle， construction process flow and operation points of the construction technology are described in detail. The technology has fast construction progress， good waterproof effect and high quality， and it is safe and reliable.

关键词：坚硬河床;插打钢板桩;河床浇筑圈梁;施工技术

Key words： hard riverbed;inserted steel sheet pile;river bed pouring ring beam;construction technology

中图分类号：TV52 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2019）10-0086-05

0 ?引言

中铁九局六公司承建的龙游县凤翔洲景观云桥工程，桥梁总长1935.01m，桩基共计190根，桥台与承台共计57个。其中水中钻孔桩133根，水中承台20个，采用筑岛围堰法施工，基坑开挖采用钢板桩围堰进行支护，钢板桩型号为拉森Ⅳ型。当地地质情况为素填土+卵石层+中风化砂岩，原方案设计钢板桩插入岩层1.5m，但实际施工时钢板桩插入深度无法满足设计深度要求，引孔作业亦效果不理想，故改变施工思路，采用增加砼圈梁配重止水的新型钢板桩围堰施工工艺，有效解决了钢板桩插打的深度问题，降低了施工难度，打破了既往“钢板桩不插打至基坑底面一定深度，就保证不了基坑施工安全”的惯性思维。与以往钢板桩围堰施工工艺相比，增加砼圈梁配重止水的新型钢板桩围堰施工工艺在坚硬河床地质条件下适用性较好，具有施工简便、操作性强，进度快，安全性高的特点。

1 ?工法特点

①适用于坚硬河床地质条件下的钢板桩围堰施工。②砼圈梁起到钢板桩内侧配重作用，钢板桩围堰与砼圈梁相结合的支撑形式安全可靠，防止倾覆危险。③砼圈梁起到钢板桩根部止水的效果，且钢板桩围堰止水效果好，满足施工需要。④无需引孔作业，施工速度快，无需插入坚硬岩层。⑤模块化施工，钢板桩及支撑构件可周转使用，利用率高。

2 ?适用范围

本工法适用于坚硬河床地质条件下的钢板桩围堰施工，引孔作业效果不理想，钢板桩无法插打至设计深度。以本工程为例：因地质坚硬，钢板桩插入深度不理想，无法保证基坑施工安全;采用引孔工艺，亦无法钻进设计深度或达到设计深度而钢板桩仍插打困难;旋挖钻引孔受卵石层影响，引孔孔位控制不好，且施工速度慢、成本高，部分钢板桩仍存在插打困难的情况。

相似地质条件均可借鉴本工法进行施工。

3 ?工艺原理

本工程中采用钢板桩围堰与砼圈梁相结合的施工工艺，改变了过往钢板桩必须插入基坑底面一定深度，以保证基坑施工安全、防倾覆的思想。采用增加钢板桩围堰外扩范围的方式保证浇筑砼圈梁后的基坑工作面;钢板桩插打至岩层顶面，因岩层地质坚硬而无法继续插入，此时钢板桩围堰与岩层接合结合不紧密，并未起到入岩封水的作用。待基坑开挖至钢板桩围堰底部时，浇筑砼圈梁，此时砼圈梁具有钢板桩围堰内侧配重，防倾覆的作用，保证了基坑施工安全，同时也达到了钢板桩底部止水的效果，弥补了钢板桩围堰与岩层接合结合不紧密的缺点。

4 ?施工工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程

4.2 施工要点

4.2.1 施工准备

桩基施工完成后平整场地，保证机械作业空间和材料运输道路畅通，水中作业则需筑岛施工。对钢板桩围堰位置进行定位放样，本工程采用承台边外扩3m为钢板桩围堰位置。若对钢板桩位置精度要求较高，可事先安装导向装置，保证钢板桩围堰线型顺直。

本工程采用拉森Ⅳ型钢板桩（图3），截面特性如表1。

钢板桩运到工地后，需进行整理。清除锁口内杂物（如电焊瘤渣、废填充物等），对缺陷部位加以整修。

采用DZ-90型振动锤进行钢板桩插打作业，在插打前进行设备检查，确保线路畅通，功能正常，夹板咬齿不能有太多磨损。

4.2.2 插打钢板桩

钢板桩从围堰一角开始打入第一根钢板桩，然后逐步沿顺时针或逆时针方向插打，在角桩处合拢。在插打过程中，加强测量工作，发现倾斜，及时调整，保证桩身垂直，以减少合拢时角桩拼接量。围堰四角布设定位桩及拉设轮廓线，钢板桩沿轮廓线插打，每完成3米进行测量校正一次，确保线型平顺。

由于地下岩层走向并不一致，略有起伏，导致钢板桩地面露出高度不一致，因此钢板桩插打深度，以振动锤插打2min而钢板桩无明显下沉为合格标准，保证钢板桩插入岩层表面。在合拢处配置相应规格的异型钢板桩，异型钢板桩根据现场实测角度和尺寸切割焊接而成，以确保整个围堰的密封性。

4.2.3 基坑开挖及围檩支撑安装

钢板桩插打施工结束后进行基坑开挖，本工程基坑开挖采用明挖法施工，土方开挖必须配合围檩支撑的安装，分步进行，保证基坑施工安全。

以本工程GJ01钢板桩围堰为例，基坑深约9m，采用两道围檩内撑的结构形式加固钢板桩围堰。GJ01筑岛地面标高为41.3m，河道月平均水位为40.2m，钢板桩露出地面1.7～2m，第一道围檩设置在41.0m处，待基坑开挖至40m处时进行第一道围檩内撑安装工序。

首先在基坑内的钢板桩围堰焊接安装三角板牛腿，见图4，牛腿采用20厚钢板切割成三角形。

围檩采用H型钢（400*400），分段吊装至牛腿上，拼装焊接形成第一道围檩，见图5、图6。

钢支撑采用ф609*16钢管，两端带有法兰盘，见图7，长度有1m、2m、3m、3.9m、5.2m、6m不等，根据围檩尺寸拼接出合适长度的钢支撑，与活络头配合使用，达到钢板桩围堰内部支撑的作用。活络头有圆管和方管两种，见图8。GJ01钢板桩围堰钢支撑形式为“2m+2m+3.9m+5.2m+圆管活络头”，每道围檩布置3个钢支撑。因随着基坑开挖，钢板桩围堰会出现相应变形，钢支撑两端会根据需要增加钢板垫块，弥补支撑长度的不足。

钢支撑吊装至基坑围檩前，在钢支撑两端焊接“挂爪”，见图9，“挂爪”焊接定位时，需注意两端位置对称，防止钢支撑安装不平，造成返工重焊。钢支撑吊装至围檩指定位置上方时，人工锤击活络头，使其探出足够长度，保证钢支撑与围檩紧密贴合，确认位置与探出长度合格后，落下钢支撑。

第一道围檩内撑完成后继续进行基坑开挖，采用300型挖掘机和PC220-8型长臂挖掘机相配合进行基坑开挖作业，挖掘机沿围堰四周转圈开挖，土方采用自卸汽车运输。待长臂挖机无法作业时，采用1台30型小挖机在基坑底挖土，履带吊配合出土，开挖过程中注意不要碰撞围檩支撑。开挖至36.0m时，进行第二道围檩支撑安装作业，作业流程与第一道围檩作业流程相同。

4.2.4 基坑砼圈梁浇筑

砼圈梁截面尺寸为1.5m*1.5m，采用C20素砼。当基坑开挖至35.0m时，分四部分开挖至岩层顶面，如图10所示。每开挖一部分，立刻进行砼圈梁模板安装、固定并浇筑C20砼，削弱因内侧土体配重减少而对钢板桩的变形影响，控制钢板桩围堰的整体变形量。

4.2.5 开挖至设计标高

砼圈梁浇筑完成后，进行岩层凿除并开挖至设计标高，岩层开挖尺寸为承台边外扩1m。采用300型挖掘机更换镐头的方式进行岩层破碎凿除作业，PC220-8型长臂挖掘机配合开挖土石方至基坑外，开挖过程中需专人指挥，避免碰撞围檩内撑和钢板桩围堰的情况出现。

因河道月平均水位为40.2m，受卵石层含水量较大的影响，开挖过程中不可避免出现渗水情况，采用高扬程水泵抽水并开挖排水沟的方式，满足基坑施工条件。

4.2.6 承台墩身施工及基坑回填

承台墩身施工过程中做好钢板桩围堰的沉降变形测量工作，每日进行一次，若沉降变形量对比偏差较大，及时进行复测，判断钢板桩围堰是否处于危险状态，合理规避风险。由于本工程墩身与钢支撑位置冲突，待承台施工完成后，进行基坑回填作业，拆除部分钢支撑，再进行墩身施工。受卵石层含水量较大及作业空间限制的影响，基坑回填过程中土体无法压实且含水量較大，需静置沉淀一段时间后，进行拆除钢支撑作业。

4.2.7 围檩内撑拆除及钢板桩拔除

围檩内撑拆除作业，按照由下至上的顺序进行操作。钢支撑整段起吊至基坑外，起吊钢支撑过程中注意避免碰撞，防止高空坠物，待三道内撑拆除后，切割H型钢围檩，分段起吊至基坑外，整齐堆放，便于倒运及周转使用。

围堰内撑拆除后即可进行钢板桩拔除作业。钢板桩拔除时先用振动锤夹住钢板桩头部振动1～2min，使拉森钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意振动锤的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拨，如此反复可将桩拔出来。拔除后的钢板桩应整齐堆放，便于倒运及周转使用。

5 ?材料与设备

5.1 主要材料

现场材料主要为混凝土、拉森Ⅳ型钢板桩、钢管支撑、活络头、H型钢。以本工程一个27m*16m钢板桩围堰为例，主要工程材料如表2所示。

5.2 主要机械设备

6 ?质量控制

6.1 质量标准

①《公路桥涵施工技术规范》（JTG F50—2011）;

②《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）;

③）《公路工程施工安全技术规范》（JTG F90-2015）;

④《工程测量规范》（GB 50026-2007）。

6.2 质量控制措施

①钢板桩在运到现场后，派专人仔细清理锁口间杂物、观察锁口是否变形，对于锁口变形的钢板桩，应调正后使用。

②钢板桩在插打时应保证其垂直，防止相互倾斜的钢板桩间锁口无法紧密贴合。

③施工过程中要进行钢板桩监测，以便动态监控钢板桩的高程和变形。在钢板桩桩顶布置监控点，四周布置8个监测点。待钢板桩合拢后，每天观测2次，上午、下午各一次。在内部支撑施工完成后，可每天观测一次，直至钢板桩内部支撑全部拆除后，方可停止观测。

7 ?安全措施

7.1 执行的标准及规范

①《施工企业安全生产管理规范》（GB50656-2011）;

②《建筑与市政工程施工现场专业人员职业标准》（JGJ/T2011）;

③《起重机械安全规程》（GB6067.1-2010）;

④《建设工程施工现场消防安全技术规范》（GB50720-2011）。

7.2 安全控制措施

①高空作业时，施工作业场所有可能坠落的物件，应一律先进行撤除或加以固定，高空作业中所用的物料及手用的工具应放在工具袋内。②设专人对机械设备定期检查、维修和保养，对查出的隐患要及时进行处理，并制定防范措施，防止发生机械伤害事故。③深基坑四周设1.4m高钢管防护栏杆，人员上下要有专用爬梯。④基坑开挖所设置的各种围堰和基坑支撑，其结构必须坚固牢靠。基础施工中，挖土、吊运、浇筑混凝土等作业，严禁碰撞支撑，并不得在支撑上放置重物。施工中发现围堰、支撑有松动、变形等情况时，应及时加固，危及作业人员安全时要立即撤出。⑤用吊车进行水平和垂直起吊时，对吊车起吊能力和吊起后是否稳定进行实测，保证在起吊时安全可靠，防止发生意外安全事故。⑥基坑支撑拆除时，应在施工负责人的指导下进行。拆除支撑应与基坑回填相互配合进行。有引起坑壁坍塌危险征兆时，必须采取加固措施。

8 ?环保措施

8.1 执行标准

①《中华人民共和国环境保护法》;②《中华人民共和国大气污染防治法》;③《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》;④《建设项目环境保护条例》。

8.2 环保控制措施

①施工现场修建沉淀池，先将污水排入沉淀池，除去悬浮物、油类物质并进行中和处理，检测达到排放标准后排入河流。②焊接、气割均按规范操作、所使用的焊接材料也符合相关环保标准;燃油机械等所用油料的纯度均符合相关规定。③配备专用洒水车，对施工现场和运输道路经常进行清扫和洒水湿润，减少扬尘。④严禁在现场焚烧任何废弃物及有毒废料（废机油、废塑料等）。⑤现场存放油料的地面进行防渗处理，如采用防渗混凝土地面、铺防油毡等措施。在使用过程中，要采取防止油料跑、冒、滴、漏的措施，防止土壤受到污染。

9 ?效益分析

①社会效益。钢板桩围堰施工是本工程施工的重难点，51个墩台中有20个采用钢板桩围堰施工，制约着整体施工进度。采用钢板桩围堰与砼圈梁相结合的形式，突破原有的惯性思维，避开不利地质条件影响，保证了工程进度，得到了业主及县政府等各界好评，树立了良好的社会形象，为工程各项评奖评优打下来良好的基础。

②经济效益。通过钢板桩围堰施工工艺的改进，省去了钻孔桩引孔工序，节约成本99.95万;因钢板桩插打深度减少，钢板桩用量减少237.89t，但又因钢板桩围堰尺寸增加，钢板桩用量增加131.5t，合计钢板桩用量减少106.39t，共节约钢板桩打、拔、安、拆费用7.02万;钢板桩插打深度减少及钢板桩围堰尺寸增加所带来的钢板桩及围檩内撑相关费用变化情况见表4;工期因此提前15天，预计工期奖励3万。综上，本工藝改进创造经济效益79.75万元。

10 ?应用实例

浙江省衢州市龙游县凤翔洲景观云桥，桥梁总长1935.01m，承台共计51个，其中水中承台20个，采用筑岛围堰法施工，基坑开挖支护采用钢板桩围堰与砼圈梁相结合的结构形式进行施工，见图11。

本施工工艺适用于坚硬河床地质条件下的钢板桩围堰施工，无需引孔作业，合理规避了钢板桩无法插打至设计深度这一难题，改用增加砼圈梁配重止水的新型钢板桩围堰施工工艺，既保证了工程进度，又具有较高的安全性。为在坚硬河床地质条件下的钢板桩围堰施工提出了一种新的施工思路，针对性强。随着近年来桥梁建设的进程逐步加快，施工现场的情况也越发复杂，本施工工艺具有良好的开拓价值和应用前景。

参考文献：

[1]GB50656-2011，施工企业安全生产管理规范[S].

[2]JGJ/T2011，建筑与市政工程施工现场专业人员职业标准[S].

[3]GB6067.1-2010，起重机械安全规程[S].

[4]GB50720-2011，建设工程施工现场消防安全技术规范[S].

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