钢板桩围堰施工工艺

钢板桩围堰施工工艺1-1工艺概述适用于砂类土、黏性土、碎石土和风化土岩石等河床的深水中插入钢板桩修筑围堰的施工。钢板桩强度大、防水性能好，打入土、砾、卵石层时穿透性能力强，适合水深10～30m的桥墩基础围堰。1-2作业内容钢板桩围堰法桥基施工的主要作业内容有施工准备、钢板桩的组装、导梁的加工制造、导梁的定位、钢板桩的插打、围堰合拢、水下开挖与围堰封底、基底检查与处理等。1-3质量标准及检验方法钢板桩围堰质量标准及检验方法如下：1.钢板桩桩顶高程符合工艺设计要求。打钢板桩过程中，当导向设备失效，钢板桩顶达到工艺设计高程时，平面位置允许偏差：水中打桩为20cm，陆地打桩为10cm；2.经过整修或焊接的钢板桩应做锁口，并通过试验；3.钢板桩接长时，应采用等强度钢板桩焊接接长，相邻钢板桩接头上下错开2m以上；4.钢板桩围堰宽度应根据水深、流速、土质和围堰长宽比等因素来确定，但宽度不应少于2.5m；5.钢板桩因倾斜无法合拢时，应使用特制楔形钢板桩，楔形的上下宽度之差不得超过桩长的2%；6.同一围堰内，使用不同类型的钢板桩时，应将两种不同类型的钢板桩的各一半拼接成异型钢板桩。1-4施工机械及工艺装备一、钢板桩施工机具的选择1.钢板桩施工机具的选择钢板桩的施工机具按照打入方式的不同分为以下几种：1）冲击打入机械：自由落锤、蒸汽锤、空气锤、液压锤、柴油锤等；2）振动打入机械：可用于打桩，也可用于拔桩，如振动打拔桩锤；3）振动冲击打桩机械：在振动打桩机的机体与夹具间设置冲击机构，在激振机产生上下振动的同时，产生冲击力，使施工效率大大提高；4）静力压入机械：依靠静力将钢板桩压入土中，如液压压桩机、钢索卷扬机压桩机。各种类型打桩机具，只要适合于打桩的锤击能量以及其适应系数适合时，均可用于打钢板桩。采用单动汽锤和坠锤时，一般锤重宜大于桩重，过轻的锤效率不高且易打坏桩头与桩尖（桩尖卷口）。如限于已有打桩机具，不适合上述条件时，可另配高压射水辅助沉桩。2.施工机械的选择钢板桩施工能否顺利进行，关键决定于施工机械的选择，选择需考虑一下几个因素：1）工程规模：打（拔）钢板桩的数量、尺寸、形状，尤其要考虑钢板桩的重量与长度；2）地质情况：应结合地质情况，以利于钢板桩的打入或拔出；3）作业能力：要符合工程进度的要求；4）作业环境：要满足噪声、振动等公害控制的要求。打桩机选择可参考表7-5.1。二、拔桩设备吊船、吊机、打拔桩机、震动打拔桩机、倒打汽锤、高压射水、千斤顶、扒杆滑车组及卷扬机等，拔桩可用长卡环扣在拔桩孔上作为吊点。表7-5.1打桩机的比选机械类别冲击式打桩机振动锤油压式压桩机柴油锤蒸汽锤落锤钢板桩形式除小型板桩外除小型板桩外所有形式板桩所有形式板桩除小型板桩外长度任意长度任意长度适宜短桩不适宜长桩任意长度地层条件软弱粉土不适宜不适宜适宜适宜可以粉土、黏土适宜适宜适宜适宜适宜砂层适宜适宜不适宜可以可以硬土层可以可以不可以不可以不适宜施工条件辅助设施规模大规模大简单简单规模大噪声高较高高小无振动大大少大无贯入能量大一般小一般一般施工速度快快慢一般一般费用高高便宜一般高规模大工程大工程简易工程大工程大工程优点燃料费用低，运行简单打击时可调整故障少，改变落距调整锤击力打拔都可以打拔都可以缺点软土启动难烟雾较多容易偏心锤击瞬时电流大，需大容量变压器只适用于直线段三、其他设备钢板桩围堰按平面形式有圆形、矩形、圆端形、多边形，其围堰结构有单层和双层两种。单层结构形式由定位桩、导梁（或称导框、围笼）及钢板桩组成。定位桩可用木桩或钢筋混凝土管桩，导框由多用型钢组成。钢板桩按横断面分为平型、槽型、Z型、工字型或槽钢，锁口形式有阴阳、环形、套型三种。各类型钢板桩在锁口联结处能转一定的角度，且均有圆形最小半径的规定。在同一围堰内宜采用同类型同锁口的钢板桩，否则需要加制异形钢板桩联结。插打钢板桩的支架的承载力、船舶吨位、木排铺设面积后厚度应按施工设计要求选用。钢板桩围堰需用方木或型钢作为内导梁、导框制成围笼，其作用在于插打钢板桩时起导向作用；顶层导框可兼作施工平台；更主要的是作为钢板桩围堰的内部立体支撑，直接承受钢板桩传来的水压力和土压力，因此断面尺寸应能满足结构内力计算要求。外导梁则只起导向作用。简单的围笼可只设一层内导框，较大型的需设内外导框，导框有上下两层或多层。内外导梁间距应比钢板桩有效厚度大8～10cm，以利钢板桩的插打。1-5施工准备一、钢板桩的整理新钢板桩验收时，应备有出厂合格证，机械性能和尺寸符合要求。经整修或焊接后的钢板桩，应用同类型的钢板桩作锁口通过试验检查。验收或整修后的钢板桩，应进行分类、编号、登记存放。锁口内不得积水。二、钢板桩锁口检查用一块长1.5～2.0m符合类型、规格的钢板桩做标准，将所有同类型的钢板桩做锁口通过检查。检查用绞车或卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾进行。三、桩板检修凡钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均应整修，按具体情况分别用冷弯、热敲、焊补、铆补、割除或接长。四、桩板的接长板桩长度不够时，可用同类型的钢板桩等强度焊接接长，焊接时先对焊或接口补焊合缝，再焊加固板，相邻板桩接长缝应注意错开。五、预留吊、拔桩用孔如需要有吊桩孔及拔桩孔时，应事先钻好孔，拔桩孔应焊加劲板，以免拔桩时拉裂。六、组桩插打钢板桩采用组桩插打时，组桩的嵌缝用油灰及旧棉絮嵌塞紧密。组桩及单块桩两侧锁口均在插打前涂以黄油或热的混合油膏（质量配合比为：黄油：沥青：干锯末：干黏土=2：2：2：1），以减少插打时的摩阻力，并增加防渗性能。组桩拼装后，每隔4～5m加一道夹板，使其固定以便插打。圆形围堰的夹板应为弧度正确的弧形，夹板在板桩插打时，逐副拆除。需要拼制角桩时，可将一块钢板桩纵向割开后，中间用角钢或钢板弯制焊接、铆接或螺栓连接成角桩。七、关于施工技术文件和培训，见工艺7-3-5项四条。1-6工艺及质量控制流程钢板桩围堰施工工艺及质量控制流程见图7-5.2。1-7工艺步序说明一、围笼安装当水深较大时，常用围囹（以刚或钢木构成的框架）作为钢板桩的定位和支撑。即先在岸上或驳船上拼装围囹固定在定位桩上，然后在围囹四周的导框内插打钢板桩。结束拔出钢板桩灌筑基础混凝土是否基坑检验合格基坑清理基坑抽水基坑开挖插打合拢桩板插打钢板桩钢板桩组装试拼围笼安装定位导梁围笼加工钢板桩加工测量放样开始安装围笼时，应进行测量定位。用一层导框做成的围笼，一般是先打定位桩，再在定位桩上挂装导框。导框可在岸边组成，浮运到位以缆索锚碇，在开始插打板桩后，逐步将导框转挂在已打好的板桩上。用有脚手桩的转盘式或旋转式桩架时，一般用转动的桩架先打好定位桩再安装导框。二、插打与合拢钢板桩（一）钢板桩插打方法分为三种：1）逐块（组）插打；2）先插合拢后再打；3）开始的一部分逐块插打，后一部分则先插合拢再打。1）法可用较矮的吊桩设备，桩架移动线路较短，速度较快，但合拢误差大；2）法用较高吊桩设备。桩架移动线路长，进度较慢，但合拢误差小；3）法进度较快且合拢误差小，一般采用3)法。（二）插打前，在锁口内应涂抹防水混合料。组拼桩时应用油灰和棉絮捻塞拼接缝。（三）插打钢板桩的次序，对圆形围堰，应自上游开始，经两侧至下游合拢；对矩形围堰，从上游一角开始，至下游合拢。这样不仅可以使围堰内避免淤积泥砂，而且还可以利用水流冲走一部分泥砂，以减少开挖工作量。更重要的是保证围堰施工的安全。（四）插打钢板桩时应严格控制好桩的垂直度，尤其是第一根桩要从两个垂直方向同时控制，确保垂直不偏。在垂直导向设备导向下，一般先将全部钢板桩逐根或逐组插打到稳定深度，然后依次打入直至设计深度。插打的顺序按施工组织设计进行，一般自上游分两头插打向下游合拢。插打前在锁口内涂以黄油、锯末等拌合物，组拼桩时，用油灰和棉花捻缝，以防漏水。钢板桩顶达到设计高程的平面位置偏差，在水上打桩时不得大于20cm，在陆地打桩时不得大于10cm。在插打过程中，应随时检查其平面位置是否正确，桩身是否垂直，发现倾斜应立即纠正或拔起重插。为了加快进度，可另用一台吊机或吊船担负吊桩工作，桩架只作打桩用。可是有插桩夹板进行导向。（五）钢板桩可用锤击、振动或再铺以射水等方法下沉，但在黏土地基中不宜使用射水。锤击时宜使用桩帽，以分布冲击力和保护桩头。在插打钢板桩时，如起重设备高度不够，允许改变吊点位置，但吊点位置不得低于桩顶以下1/3桩的长度。围堰将合拢时，宜经常观测四周的冲淤状况，必要时应采取措施，预防上游冲空、涌水或者下游淤积，影响施工进程。（六）钢板桩围堰在合拢处往往形成上窄下宽的状态。这使得最后一组板桩很难插下。常用的办法是将邻近一段钢板桩墙的上端向外推开，以使上下宽度接近；必要时，可根据实测宽度，做一块上窄下宽的异形钢板桩，合拢时，先将异形钢板桩插下，再插最后一块标准钢板桩。三、抽水堵漏抽水前，应将钢板桩与导框之间空隙用垫木塞紧，以保证导框受力均匀。从围堰内排水时，若发现有渗漏，锁口不密的漏水，可在抽水发现后以板条、棉絮、麻绒等在板桩内侧嵌塞，或在漏缝外侧水中抛投煤灰拌锯末，效果显著。四、钢板桩的拔除钢板桩系多次重复使用的设备，基础或墩身筑出水面后即可拔出钢板桩，拆除围堰。为了使拔出钢板桩的工作得以顺利进行，可将钢板桩与水下封底混凝土接触部位涂以沥青，在拔除钢板桩前，向围堰内灌水，使堰内水面高出河水面1～1.5m，利用静水压力将钢板桩推开，使其水下封底混凝土脱离。必要时，可用打桩锤击打待拔的钢板桩，再行拔出。钢板桩预应制备圆孔，便于连接起吊卡环。拔出的钢板桩应清刷干净、修补整理、涂刷防锈油；堆放时应按板桩类型、长度分别编号、登记、堆放整齐。五、施工注意事项1.施打钢板桩，应对桩板进行认真检查，要求板面平直，接口预拼严密。2.采用定型规格桩板时，接口类型应一致。3.桩板沉设应从上游开始，至下游合拢。4.插桩时应对正接口，借助桩锤自重缓慢插入。必要时可低锤慢击。5.应随时检查偏斜，发现偏斜可用撬棍滑车纠正。1-8作业组织钢板桩围堰法桥其施工人员应包括：钢板桩组桩、导梁加工。浮运、施工平台搭架、钢板桩插打、抽水堵漏、水下混凝土灌筑等班组共70人左右。1-9生产效果及材料消耗一、生产效率生产效率主要取决于钢板桩组桩速度和机械插打效率。钢板桩的插打准备工作一般15d左右，插打工作5d左右，完成基坑开挖30d左右。二、材料消耗钢板桩围堰法桥基施工的材料消耗主要有钢板桩、型钢、混凝土等，材料消耗的数量取决于基础的尺寸。1-10安全生产与环境保护在水深流急的大河大江或潮涌浪高的近、浅海中采用围堰法修建桥梁的深水基础，钢板桩围堰法适用的地质情况较广，防水性能好，整体刚度较强，施工相对比较简便和经济。但应注意插打钢板桩时的安全防护，对施工平台栈桥等要进行可靠性论证。在施工过程中，对钢板桩的稳定情况应加强观测，一发现有不安全情况，应立即采取补救措施。施工中必须采取措施防止污染河水。完工后应妥善处理施工杂物和废机油等污染物。