浅谈深基坑拉森钢板桩围堰的计算、施工与监控

科技・探索・争鸣　Ｓｃ科ｉｅｎｃｅ＆Ｔｅ技ｃｈ视ｎｏｌｏｇｙ界　　Ｖｉｓｉｏｎ　浅谈深基坑拉森钢板桩围堰的计算、施工与监控　时贤龙　（南京市市政公用工程质量安全监督站，江苏南京２１　００３６）　【摘要】针对本桥主墩水下深基坑的拉森钢板桩围堰，本文从钢板桩围堰的设计计算、施工及现场监控等方面介绍钢板桩围堰在设计计　算、施工等方面应该注意的问题和钢板桩施工完毕后位移监控过程中施工单位应该注意哪些问题。　【关键词】拉森钢板桩；围堰；监控　Ｏｎ　ｔｈｅ　Ｔｕｒｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌｉｎｅａｒ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉｎｔｅｒｎａｌ　Ｆｏｒｃｅ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ＳＨＩ　Ｘｉａｎ－ｌｏｎｇ　（Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　Ｐｕｂｌｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｊｉａｎｇｓｕ　２１００３６，Ｃｈｉｎａ）　［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｐｉｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｒｉｄｇｅ　ｕｎｄｅｒ　ｗａｔｅｒ　ｄｅｅｐ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　Ｌａｒｓｅｎ　ｓｔｅｅｌ　ｓｈｅｅｔ　ｐｉｌｅ　ｃｏｆｆｅｒｄａｍ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｓｈｅｅｔ　ｏｉｌｅ　ｃｏ￣ｒｄａｍ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｉｔｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｓｈｅｅｔ　ｐｉｌｅ　ｃｏｆｆｅｒｄａｍ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｅｔｃ．Ｓｈｏｕｌｄ　ｐａｙ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｓｈｅｅｔ　ｐｉｌｅ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｕｎｉｔ　ｓｈｏｕｌｄ　ｐａｙ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｔｏ　ｗｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ．　［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】Ｌａ　ｅｎ　ｓｈｅｅｔ　ｐｉｌｅ；Ｃｏｆｆｅｒｄａｍ；Ｍｏｎｉｔｏｉｒｎｇ　１工程概况　枚皋路京杭运河大桥是淮安市新城区一座横跨里运河与京杭大　运河大桥．为东西走向．西面起于翔宇大道，东面止于宁连公路。主桥　采用（７２．５＋１２５＋７２．５）ｍ预应力混凝土连续箱梁结构．箱梁为双幅变截　面单箱单室垂直腹板的断面形式，桥型布置如图１所示。　桥梁４个主墩承台位于运河中，主线每个承台９根ｑｂ１５００ｍｍ钻　孔灌注桩．尺寸１０ｘｌ０ｘ３．０ｍ。承台高度均为３．０ｍ，顶标高＋４．３３ｍ。承台　结构轴线与现有河道中心线平行．桥梁跨越处河道水面宽１３４ｍ．运河　正常通航水位为＋９．６３．最高通航水位为１０．６３。３１＃墩承台位于河道水　中．承台中线距离河岸为１９．０．承台顶面标高为＋４．３３承台范围内河床　顶面标高为７．９９ｍ，承台埋深为３．６５ｍ：３２＃墩承台位于河岸和河道结　合的河滩位置．承台中线距离河岸为５．２１９ｍ．承台顶面标高为＋４　３３　承台范围内河床顶面标高为８．７１ｍ．承台埋深为４．３８ｍ。　ｃ。　一。｜　脚　———　Ｈ　０　ｎ　—ＩＬ　—．——Ｊ　ｉ　Ｉ亳耘一　ｉ站　．・—－—　口　｜　｜　｜　围堰平面布置图　围堰立面布置图　图２钢板桩围堰布置图（单位ｍ）　３．３钢板桩围堰受力验算　根据受力分析钢板桩的入土深度受两个因　素的影响，一是竖向不产生管涌，二是基底土体横　向不产生侧移　在保证两个因素的前提下．钢板　桩围堰支护才能稳定，安全。　３．３．１先以不产生管涌为控制条件计算钢板桩　长度　图１主桥桥型布置图（单位ｃｍ）　钢板桩的入土深度ｈ２＝ｘ．顶标高为＋１１．０ｍ，基　坑抽水后水头差为ｈ’１０．６３—１．３３＝９．３ｍ．钢板桩　２地质水文条件　外侧水下土层至承台底面的距离ｈ１＝８．７１—１．３３＝７．３８ｍ　由此引起水的　工程范围桥位区地下水主要为松散岩类空隙潜水及空隙承压水。　渗流．其最短流程为紧靠板桩的ｈｌ＋ｈ２ｘ２．不产生管涌的安全条件为：　潜水主要赋存于浅部粉土中．水量小．主要接受大气降水和地表水体　Ｋ・ｉ・Ⅲ≤ｒｂ．　入渗补给，排泄以自然蒸发、侧向迳流为主。承压水主要赋存于深部砂　式中Ｋ为安全系数取１．８；　层中，水量较大，水质一般较好，主要接受侧向入渗补给．排泄以人工　水容重取ｒｗ＝９．８ＫＮ／ｍ￣：　开采、侧向迳流为主。施工期间桥位区潜水埋深１．０～１．９０ｍ，平均　土的浮容重ｒｂ：１８．５—９．８＝８．７　ＫＮ／ｍ　：　１．４２ｍ，堤坝处水位埋深２．９０～５．２０ｍ．平均４．１６ｍ．水位标高６．８Ｏ～　水力梯度ｉ＝ｈ’／（ｈｌ＋２・ｘ）；　８．９０ｍ，平均７．６０ｍ。　计算得ｘ≥５．７４ｍ满足要求，不会发生管涌　则钢板桩总长Ｈ＝ｈ’＋ｈ２＋Ｏ．３７：９．３＋５．７４＋０．３７＝１５．４１ｍ　３钢板桩围堰设计　３．３．２根据等值梁法计算板桩最小人土深度　钢板桩压力线分布如图３所示。　３．１钢板桩围堰的选型　钢板桩围堰为矩形．每两个承台作为一个围堰单体．每个围堰平　面尺寸为２７ｍ￣１３ｍ　钢板桩采用拉森Ⅵ热轧钢板桩．钢板桩桩长　１８ｍ，产地韩国。钢板桩顶面标高为＋１１．０ｍ　底面标高为一７．０ｍ。钢板桩　下端在封底混凝土以下７．５３ｍ　３．２钢板桩围堰围檩、支撑设计　主墩钢板桩围堰共设置三道围檩：下层围檩标高为＋４．８３距离承　台底面距离为３．５ｍ，中层围檩标高为＋７．８３距离承台底距离为６．５ｍ．　上层围囹标高为＋１０．６３距离承台底面距离为９．３ｍ　钢板桩围堰围檩　全部采用２道４Ｏ型Ｈ型钢，水平支撑采用６３０ｘ１２螺旋钢管。具体布　置见图２　＝９．８ＫＮ／ｍ　；　±＝１８．５ＫＮ／ｍ。；　土体内摩擦角取２０。：　主动土压力系数Ｋ．＝ｔｇ￣（４５。一２０。／２）＝０．４９：　被动土压力系数Ｋ　ｔｇ２（４５。＋２０。／２）＝２．０４；　板桩内压力零点Ａ的位置：　Ｕ：（　土木Ｋａ＊ｈ土＋．ｙ水　ｈ水）／７土木（ＫｂＫｐ－Ｋ　）　求解的Ｕ＝２．６２ｍ　根据支撑设置情况．将压力零点Ａ以上段简化为连续梁求解Ａ　点处板桩内剪力，剪力为：Ｑａ＝１７５．８２ＫＮ／ｍ　作者简介：Ｎ－＇￣ＪＬ（１９８１－－），男，江苏南京人，工程师。　’。２　ｌ科技视界ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎ山ｇｙ　Ｖｉｓｉ。ｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　科技视界　根据剪力Ｏａ，求得ＡＢ段等值梁入土深度ｘ＝４．７ｍ　钢板桩最小入土深度ｈ２＝ｔ＝ｕ＋１．２ｘ＝８．２６ｍ　则钢板桩总长Ｈ＝ｈ’＋ｈ２＋０．３７＝９．３＋８．２６＋０．３７＝１７．９３ｍ　综上所述．钢板桩长度取１７．９３ｍ　根据钢板桩实际尺寸，京杭大运河钢板桩围堰桩长取１８ｍ．顶标　高为＋１１．Ｏ．底标高为一７．０ｅｍ　科技・探索・争鸣　足要求．但是为了保证在实际施工中钢板桩围堰的整体安全性．在钢　板桩围堰施工中必须对围堰的各个角点及围檩支撑点进行监控　监控　分为位移监控和内力监控，由于钢板桩整体及围檩的整体受力经过验　算，所以对钢板桩围堰只进行位移监控。监控各项指标如下：　（１）在进行基坑开挖时，对钢板桩围堰的各个角点及支撑点设置　位移监控点（具体位置见图４），对监控点每天早晚分别进行平面坐标　及钢板桩围堰内部尺寸的测量　（２）每天基坑开挖结束后对基坑底标高进行测量．在第二天早再　次进行开挖时．再对标高进行测量并对比标高有没有变化　（３）利用锤球对钢板桩的垂直度进行检测．查看钢板桩在基坑开　挖过程中有无倾斜　５盯　图３钢板桩受力压力曲线图（单位ｍ）　３．３．３计算钢板桩及围檩结构受力　根据支撑设置情况．将压力零点Ａ以上段简化为连续梁求解钢　板桩内部最大弯矩及支撑处支点反力。继而可以求出钢板桩及围檩、　支撑内部应力。通过计算钢板桩、围檩、钢支撑内部应力全部满足规范　要求．钢板桩围堰结构受力安全。在这不做重复叙述。　４钢板桩搭设施工　（１）钢板桩搭设采用履带吊带高频振动锤打设．打设前要熟悉地　质情况．并精确放出钢板桩中线并安装导架　（２）钢板桩打设前要逐根进行检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重　的钢板桩．不合格者待修整后才能进行使用。　６应用效果　（３）钢板桩打设前在锁口内涂设黄油．这样既可以起到密封防水　本工程主墩承台施工期间直至拆除钢板桩围堰．期间围堰未出现　作用．又可以方便钢板桩的打人　任何漏水、变形、基地隆起等问题。钢板桩围堰内部第三道围檩处存在　（４）在插打过程中随时测量监控钢板桩垂直度，使其垂直度误差　最大变形．最大变形为２．０ｃｍ在允许范围内。以上证明本钢板桩围堰　不得超过２％．当偏斜过大不能拉齐方法调整时，拔起重打。　（５）钢板桩打设采取屏风式打人法进行施工，将１０～２０根桩同时　放入到导架内部．从第一根开始逐根进行打设．这样可以有效地控制　【参考文献】　钢板桩的打人精度．防止钢板桩产生扭转、倾斜，增加钢板桩合拢时精　安全可靠，利用等值梁法计算钢板桩入土深度安全可靠。ｅ　度　［１］齐春峰ｌ南京江心洲大桥主塔承台钢板桩围堰施工技术［Ｊ］ｌ铁道建筑技术　２００９（５）．　５钢板桩围堰位移监控　经过以上验算．钢板桩的整体稳定性及围檩、支撑的内部受力满　［责任编辑：丁艳］　（上接第１０４页）４．４．６灌浆时，保温围板不必全部打开，开一面即　可．防止温度流失太快　４．４．７灌浆完成后．立即安装保温围板．周围再包裹２层保温棉被，暖　风机继续加热．待灌浆料表面硬化发热时．其上覆盖一层塑料布加盖　湿润土工布．进行保湿，保温养生。同时将试块放入围板内同条件养　护．２ｈ后测试抗压强度（此试件多做一组肪止凝固时间不够）　在抗压　强度达到２０ＭＰａ时即可拆除保温装备　拆除后继续覆盖保温棉毯养　护。避免内外温差过大而产生温度裂纹，养护４～５ｄ。　４．４．８灌浆完成后．在养护过程中派专人进行温度监控．每半小时测　温一次，并做详细记录．如果温度过高，应立即关闭电暖风，待温度降　到１Ｏ℃左右时再继续升温．养护２ｈ后．取出一组试件进行抗压强度　测试是否满足不小于２０ＭＰａ的要求．如不满足要求将继续养护．如满　足要求．架桥机即可过孔进行下一榀箱梁的架设　４．５施工注意事项　４．５．１在施工过程中保证暖风机正常运转．监控各环节的温度保持　４．５．２对出现的锈蚀、脱漆表面作除锈处理。清除支座表面的泥浆、灰　尘、杂物．然后安装支座围板。支座围板搭接长度不小于１０ｅｍ，压条不　缺钉，安装牢固。最后将墩台顶面、梁体内腔杂物作彻底清理。　４．５＿３施工完毕后清洗拌制机具、管道、模板等施工用品。　４．５．４施工后将垫石周围杂物清理干净　５安全保证措施　１）作业人员必须配备防寒，防冻，防溜，防滑劳保用品，特别是　提梁机．架桥机．运梁车装梁人员等需要高空作业的人员．必须穿戴　防滑鞋和防寒服，同时拴好安全带，带好安全帽。以防高空坠落和防　冻。　２）加强用电管理．供用电系统由专业人员安装和管理，禁止非专　业人员随意拆改　经常检查维护供电线路和电力设备．根据最大用电　量检查供电线路和设备是否有足够的容量．用电设备要采用防漏电措　施．防止触电事故的发生。　６结束语　以上一系列冬季施工控制措施以及我们的精心管理．既保证了我　标段箱梁架设冬季施工期间灌浆料的质量．也保证了我标段的施工进　度．使我们的施工计划能如期完成．同时为我们以后在高寒地区施　：　积累了经验。ｅ　－　【参考文献】　［１］科技基（２００５）ｌ０１号客运专线桥盆式橡胶支座暂行技术条件［ｓ】．　『责任编辑：丁艳１　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ科技视界ｌ　１　０３