深水墩钢板桩围堰施工及基坑处理

摘要:本文讨论如何利用钢板桩围堰在深水中(水深>=5M)进行桥墩施工,以及对在施工过程中对基坑出现的异常情况进行处理。

关键字:钢板桩围堰涌砂封底处理

一、 工程概况及工程重难点

1.工程概况: 茨淮新河大桥位于安徽省阜阳境内,全桥长341.96米,共有8个桥墩、两个桥台,其中2#墩~7#墩在水中。河面宽200多米,水深为2~6米,河流流速较小,承台为低桩承台。根据地质钻探揭露,地质自上而下主要为①淤泥,0.5米左右;②粉质粘土,б=180Kpa,f=55Kpa,深度为3-5米;③粉土,深度2-8米, б=200Kpa,f=50Kpa。

2.工程重难点:

承台围堰施工难点主要为:(1)处于深水中,水深约5米;(2)基坑较深,最高水位距封底混凝土底近7米;(3)离主航道较近,约30米;(4)河床及河床下卧持力层均为粉土和粘土,承重性能差。

二、钢板桩围堰施工方案

1.方案比选备选方案主要有两种:钢套箱方案;钢板桩围堰方案。经比较,钢套箱方案钢材投入多、回收率低,下沉时设备及人员投入多,工序复杂;钢板桩围堰方案能够迅速展开施工,速度快,周期短,且支护材料可回收利用,经济性较钢套箱方案好,只是必须加强止水措施,所以选用钢板桩围堰方案。

大桥深水基础采用钢板桩围堰进行支护施工,钢板桩采用拉森IV型钢板桩,长18m,钢板桩围堰范围15.9m×20.5m,比承台周边尺寸大1.5m.钢板桩周圈咬合紧密,有止水措施。围堰内侧四周圈采用双层工钢分上、中、下三层以围檩形式支护,顶层采用2I40工字钢,底下两层采用2I50工字钢,中间纵向支承采用外径300mm壁厚10mm圆钢管,按一定间距布置,四角采用工字钢2I30斜撑。为增强工钢围檩抗弯强度,在每根钢管两端用2I30型工钢作为斜撑加强。

2.钢板桩的打设

3.钢板桩的插打作业步骤和技术要点

(1)组桩及单桩的锁口内,涂以黄油混合物油膏(重量配合比为:黄油:沥青:干锯末:干粘土=2:2:2:1),以减少插打时的摩阻力,并加强防渗性能。

(2)板桩下端系缆风绳两根,浮吊起吊钢板桩接近垂直状态时,利用缆风绳控制桩的正反方向。

(3)钢板桩就位下插,第一片钢板桩沿活动导向下插是整个围堰的基准,要反复测量检查,使其方向垂直,位置准确,必要时可加辅助设施,控制桩在导向内的左右位置。

(4)下插钢板桩到河床以下达到稳定高度,摘掉浮吊吊钩。

(5)钢板桩起吊后以人力扶持插入前一块桩的锁口内,动作要缓慢,防止损坏锁口,插入后吊机下钩,凭桩自重和锤重滑下直至不能下滑,然后开动振动锤将桩打至设计标高。

4.钢板桩围堰的合拢措施

钢板桩围堰在施工中应选择河床较低处或下游为合拢面。插打至合拢面时,应精确丈量尺寸,考虑到钢板桩锁口的间隙和钢板桩本身的性能,合拢面尺寸应大于理论尺寸15―20cm为宜,避免合拢口尺寸过小;同时与合拢口相邻的10―15片钢板桩采取先插至桩的稳定高度,主要有利于钢板桩的调整,并且合拢口两侧钢板桩具有高差,便于插桩,待合拢后,再将桩打至设计标高。

5.抽水堵漏:钻孔桩施工完毕后即可抽水,抽水速度不宜过快,随时观察围堰的变化情况,及时处理;锁口不密的漏水处,在板桩内侧用棉絮、麻绒等嵌塞,外侧可在水面上撒大量木屑或米糠堵漏。

6.施工流程

三、钢围堰基坑处理。

(1)待钢板桩围堰合龙之后,首先进行基坑排水,现场利用2台水泵不间断抽水,同时专人检查钢板桩连接处有无漏水现象。

(2)进行施工测量和放样,确认承台平面位置及开挖深度。围堰内排水完毕后现场利用长臂挖掘机挖泥。围堰内桩头密布,有碍挖掘机斗抓土的部位,现场配以吸泥机或人工挖泥的方法。挖泥的方向自老桥主墩方向到新桥方向,进行分层挖掘。最后一层挖掘机每前进3～4米,浇筑一层0.3米厚C20封底混凝土,以确保围堰底部不渗水。

四、围堰封底施工

围堰合拢后进行基底清淤,余姚江河床底为淤泥质粘土,清淤方法为,由潜水员用高压水枪配合泥浆泵进行水下清淤。清淤过程潜水员要对围堰钢板桩的锁口情况进行检查,看是否有脱口现象,如有应提早进行整修,保证围堰后期抽水顺利。

五、围堰施工过程中的监测

在钢板桩施工中,打设的允许误差一般为:桩顶标高偏差±100mm,钢板桩垂直度偏差为1%。在打设过程中,应监测是否在允许误差范围内,超出时及时纠正。

六、经验总结

钢板桩围堰施工中,钢板桩的长度选择是个十分重要的环节,钢板桩的有效入土长度越长,钢板桩围堰基坑的稳定性越来,只不过造价上的成本太高,对工期长的工程来说并不合算,选用较短的钢板桩施工时,应对施工土质进行进一步分析,检验土层土质的粘结性,含砂率,液限待指标,发现土层不利于基坑稳定时,可以采取人工水下清土,后进行水下封底底承台底设计标高,这样可以大大减小基坑出现异常情况的机率,并能节省延长钢板桩租期延长的费用。

参考文献:

[1]《土力学》,中国建筑工业出版社,2002年版

[2]《流体力学》,河海大学出版社,1990年版