桩间系梁拉森钢板桩技术研究

刘俊奇

中交四公局第一工程有限公司身份证：14222619830904791X

摘要：根据东山大桥的实际情况，确定拉森钢板桩施工方案，阐述了具体施工中的技术要领，为类似工程的施工提供参考经验。

关键词：施工，桩间系梁，拉森钢板桩技术

一、编制说明

1、编制依据

a、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

b、《堤防工程设计规范》（GB50286-98）

c、《堤防工程施工质量评定与验收规程》（试行）（SL239-1999）、

d、《防洪标准》（GB50201-84）

e、《水利水电工程施工测量规范》

f、《堤防工程施工规范》（SL260-98）

二、工程概况

1、工程简介

东山大桥位于长乐市201省道上，起止桩号为K242+258.921～K242+425.961，桥跨布置为8*20米的装备式简支空心板，上部结构钢筋混凝土空心板，下部采用桩柱式墩，桥台肋板式桥台，钻孔灌注桩基础，斜角45°。原桥宽24.6m,桥面净空：净-2*1.75+2*1.75米人行道。桥面连续结构，桥梁全长167.04m。上部构造钢筋混凝土空心板，下部采用桩柱式墩，桥台肋式桥台，钻孔灌注桩基础，斜交。在0#、8#桥台后各设8米桥头搭板。在0#、4#、8#处各设置一道40型伸缩缝。

2、水文地质条件

测区属南亚热带海洋性季风气候区，暖热湿润，气候温和，几乎无冬，年平均气温在19.3℃，年平均降水量约1382.3毫米，无霜期为333天。

本桥址区横跨东湖河，形态呈“U”型，河宽160米，水深在1～6.2m，平均水位在3m左右，流量、水位受降雨量及海水涨落影响明显。勘察期间，水质浑浊。

三、拉森钢板桩施工方案

东湖河日常水流速不大，水位受季节性变化明显。全年正常降雨主要集中在7～9月份。东山大桥左幅1#～7#墩、右幅1#-7#墩为水中桥墩，目前水位标高为1.3米，本方案按现有水位上涨1m考虑，按上涨2m设防。每排基础下方各3根φ140cm钻孔灌注桩，桩深52m，桩基间系梁底高程距现有水面标高6m。结合该河段水势较深，水流不明显的水情及地势条件，特编制本施工方案。

(附筑岛围堰平面布置图1)

1、施工流程:

2、施工方法:(见图2)

2.2.1测量放样

根据图纸、桩间系梁设计等进行施工放样、确定系梁位置。

2.2.2施工准备

1）、场地平整

根据施工现场具体情况，保证水道的畅通，同时修筑一条施工便道，作好“四通一平”。

2）、技术准备

组织项目有关专业人员认真阅读熟悉现有的投标图纸，掌握本工程特点、施工程序以及本阶段与后续工程的相互关系，为进场后能立即展开施工作准备。

施工现场配备有施工经验项目副经理1名，施工员2名，技术员1名，安全员1名，材料员1名，预算员1名。

2.2.3施工方法

为了便于施工，桩间系梁施工前做钢板诶胡，采用人工配合装载机、吊车振动锤施工等施工设备，为保护钢板免遭破坏，在锤和钢板之间设帽，帽自行设计和加工。采用5cm钢板，钢板施打前，应将钢板与钢板间采用工型套膜，锁口涂油脂。如图：钢板桩及支撑图3

图3

2.2.4钢板桩

经设计计算，该基坑开挖深度为5m，开挖尺寸为20×3.5m。

2.2.5钢板桩支护施工

2.2.5.1.钢板桩

材料要求

钢板桩选用拉森SP-Ⅳ（9米）型。

进场钢板桩需进行外观检验及桩身缺陷矫正；

施打前板桩咬口处宜涂抹黄油以保证施打的顺利和提高防水效果。

打桩作业要求

宜选择对周围影响较小的振动锤施打；

为保证板桩的垂直度及咬口闭合，选用屏风式打入法；

为保证转角处咬口的闭合可通过轴线或板桩块数来调整。

2.2.4支撑体系

（1）材料要求

型钢均采用Q235-B级。

（2）构件的连接

①支撑体系的节点均采用平接方式进行焊接。所有节点内角处还应加设水平长度为300mm的连接钢板。

②构件连接处采用接触边满焊，焊缝高度不小于8mm。

③在围檩与支撑连接处的腹板上加焊厚度为10mm的肋板，以增强腹板的稳定性及抗扭刚度。

为使围檩与板桩之间接触紧密，传力均匀，水平支撑杆件设置时应在相应部位对围檩施加预加应力。

为保证水平支撑体系的安装精度及施工便利，基坑开挖至支撑高度后，应在板桩相应部位设置钢牛腿，围檩及支撑构件安装就位及校核高程后方可进行构件节点的连接

钢制构件的施工及安装应有严格的质量检验措施，质量检验应符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）的规定。

2.2.6钢板桩的施工

2.2.6.1钢板桩的打入

钢板桩的打设虽然在基坑开完前已经完成，但整个板桩支护结构需要等地下结构施工完以后，在许可条件将板桩拔除才算完全结束。因此对于钢板桩的施工应考虑打设、开挖、支撑、地下结构物施工、支撑拆除和板桩拆除。

测量放线及地下障碍物清理→打钢板桩→开挖至第一层内支撑标高→第一层内支撑安装→开挖至基坑底设计标高→钢筋混凝土底板、系梁施工与墩柱施工→回填→拆除第一层内支撑→拉森钢板桩拆除。

钢板桩的打设

单根打入法一块或者两块钢板为一组，从一角开始逐块插打，直至工程结束，这种打入法施工简便，可不停顿地打，节约成本与时间。

先用吊车将钢板吊至插入点处进行插桩，插桩时锁扣要对准，每插入一块即套上桩帽，桩帽自行设计，轻轻

钢板箱梁施工完成后，首先挖出箱内桩与沙粘土，再抽出钢板箱之间的水，在抽水过程中，进行钢板桩支撑工作，钢板桩支撑形式用工字钢作为纵向支撑，横向间距为6米，上下纵向间距为1.5m一道，遇到动水压力过大，可以加密横向支撑。钢板箱围堰施工的断面示意图4如下：

2.2.6.1钢板桩的支撑

钢板桩的打设虽然在基坑开挖前已完成，但整个板桩支护结构需要等地下结构施工和回填完成后，在许可的条件下将板桩拔除才算完全结束。因此，对于钢板桩的施工应考虑打设、挖土、支撑、地下结构施工、回填、支撑拆除及板桩的拔除。

测量放线及地下障碍物清理→打钢板桩→土方开挖至第1层内支撑标高→第1层内支撑安装→土方开挖至基坑底设计标高→钢筋砼底板与导墙施工→回填土方→拆除第1层内支撑→上部池壁与顶板施工→回填土方→拉森钢板桩拔除

2.2.7基坑排水

在渗水较小的情况下，采用汇水井排水，在基坑内承台范围外侧较低处挖4个汇水井，并在周围挖边沟，使其低于基坑底面。对汇水井井壁要加以支护，井底铺一层粗砂或者碎石，采用抽水机从汇水井抽水来排除渗水；如果系梁低于砂土层且渗水较大时，采用井点法降低地下水位，在距基坑边3-5m距离进行钻孔，埋下井点管，周围填以砂石作过滤层，上用黏土填封，地面上通过主管与抽吸设备相联进行抽水，以降低基坑四周的地下水位。

2.2.8系梁混凝土垫层施工

为了系梁钢筋绑扎方便，在系梁结构尺寸大小的位置施工系梁同等标号混凝土施工垫层。采用直接浇筑混凝土垫层，在系梁尺寸范围内立模版，浇筑垫层时在钢板桩围堰内侧支模，在混凝土浇筑之前，尽量要把水抽干，封底混凝土强度等级采用C30，直接采用汽车泵输送混凝土到指定位置，按一般砼施工进行。封底时由一边向另一边推进，但保证连续、不间断、不留接缝、一次性完成。混凝土垫层厚度初定为10cm。

2.2.9围檩支撑拆除

系梁与墩柱浇筑养护完成，拆除模板，回填透水性材料；再拆除底下横向支撑，依次拆除；将基坑回填完毕后，要将钢板桩拔出再重新利用，然后再进行拔桩。先振动锤拔高1～2m，然后按次序将所有钢板桩均拔高1～2m，使其松动后，再依次拔除，对桩尖打卷及锁口变形的桩，可加大拔桩设备的能力，将相邻的桩一齐拔出。并注意一下几点：

同一围堰内使用不同类型的钢板桩时，宜将两种不同类型的钢板桩的各半拼焊成一块异形钢板桩以便连结。

施打时，应随时检查其位置是否正确，桩身是否垂直，不符合要求时应立即纠正或拔起重新施打。

拔桩前，宜向堰內灌水使内外水位持平并从下游侧开始拔桩。应采用震动拔桩法；拔出来的钢板桩应进行检修涂油，堆码保存。

钢板桩的机械性能和尺寸应符合规定要求。经过整修或焊接后的钢板桩，应用同类型的钢板桩进行锁口试验、检查。

钢板桩堆放、搬运、起吊时，应防止因自重而引起的变形及锁口破坏；当起吊能力许可时，宜在打桩之前，将2－3块钢板桩拼为一组并夹牢。

4、质量控制

在拼接钢板桩时，两端钢板桩要对正顶紧夹持于牢固的夹具内施焊，要求两钢板桩端头间缝隙不大于3mm，断面上的错位不大于2mm，使用新钢板桩时，要有其机械性能和化学成份的出厂证明文件，并详细丈量尺寸，检验是否符合要求。

1、对组拼的钢板桩两端要平齐，误差不大于3mm，钢板桩组上下一致，误差不大于30mm，全部的锁口均要涂防水混合材料，使锁口嵌缝严密。

2、为在使用拼接接长的钢板桩时，钢板桩的拼接接头不能在围堰的同一断面上，而且相邻桩的接头上下错开至少2m，所以，在组拼钢板桩时要预先配桩，在运输、存放时，按插桩顺利堆码，插桩时按规定的顺序吊插。

3、在进行钢板桩的插打时，当钢板桩的垂直度较好，一次将桩打到要求深度，当垂直度较差时，要分两次进行施打，即先将所有的桩打入约一半深度后，再第二次打到要求的深度。

4、打桩时必须在桩顶安装桩帽，以免桩顶破坏（如图为三组组合桩的桩帽图）切忌锤击过猛，以免桩尖弯卷，造成拔桩困难。

5、安全措施

为确保施工中的安全，在进行钢板桩围堰施工时，必须将安全工作放在首位，预防为主。

1、对操作人员进行安全思想教育，提高安全意识，实行持证上岗制度，不经培训或无证者，不得进行上岗操作。

2、拔桩时要先震动1~2分钟，再慢慢启动卷扬机拔桩。在有松动后再边震边拔，防止蛮干。

3、打桩工指挥和机械操作工必须经过体格检查和专门培训，经考核合格后持证上岗。

4、拉森钢板桩施工前必须配备相应安全防护设施如临边作业设施、防淹溺设施、安全警标设施等。

拉森钢板桩施工过程中要加强对施工现场危险点的监护和定期检查。

拉森钢板桩施工前必须对操作工进行安全技术交底、安全教育、劳动纪律的教育以及遵守操作规章制度的教育，坚决反对违章指挥、作业。

熟悉、掌握施工区环境对施工的影响。

拉森钢板桩当基础完工后，尽快将围堰拆除，恢复河岸原状，堰脚土方必须挖尽，不许在河底形成“门槛”，以免影响船只通航，造成事故。

施工机械

7、劳动力

拉森钢板桩受力分析

钢板桩采用拉森ISP-Ⅳ型钢板桩，其长度为6米，每个施工段需109根钢板桩。根据施工段一般稳定水位1.5m和目前水位情况。根据管沟开挖深度（5m），钢板桩支护设置2道支撑。以K242+425.961右侧排污管道钢板桩支护为例，桩顶标高为-0.651m，桩底标高为-55.151m，依次穿越沙、粘性土→强风化花岗岩。

2、钢板桩结构尺寸及截面参数

拉森ISP-Ⅳ型钢板桩计算参数如下表1所示：

故采用拉森钢板选用9米，实际插入深度为5.9米，满足要求。