型钢_钢板桩围堰_在低桩承台施工中的应用

2024-08-10 来源：一二三四网

成果FruitsandApplication

　　　与应用

型钢“钢板桩围堰”在低桩承台施工中的应用

张生

(中铁十九局集团一公司,辽宁辽阳111000)

摘　要:京沪高速铁路跨越津静公路的连续梁桥水中承台施工中,尝试采用I36b工字钢插打而成的“钢板桩围堰”,介绍了钢围堰结构构造型式、设计计算、主要施工技术及施工注意事项,通过实践取得了较好的效果。实践证明,型钢“钢板桩围堰”适用于基坑开挖不深、粘性土层、地下水不丰富的华北大平原及西北黄土高原地区。关键词:低桩承台;钢围堰;工字钢

中图分类号:U445.556　文献标识码:B　文章编号:167223953(2009)0320056203

1工程概况

京沪高速铁路天津特大桥跨越津静公路的连续梁为一联(32+48+32)m双线连续箱梁,位于天津市西青区104国道与津静公路交叉路口东侧,线路与道路中心交点里程为DK127+865.71,交角为89°20′。津静公路主路宽35m,双侧布置的人行道宽3m,公路东侧有一条东西走向的排河,河宽17m。这一联连续梁共有4个桥墩,主墩为D175、D176,边墩为D174、D177,墩身均为双线圆端型实桩围堰多用于深水基坑施工。本工程基坑开挖深度

只有6.0m左右,显然不适合用双壁钢围堰。如用新钢板桩做围堰,钢板桩的损耗量一般达到20%左右,用旧钢板桩做围堰,损耗量一般在40%以上(即无法修复平直、重复使用和无法拔出的),所以本工程使用常规钢板桩围堰显然不经济。基于以上经济和施工可行性考虑,经多方研究决定采用现有的一批I36b工字钢代替钢板桩来做围堰,大型工字钢刚度大,拔出来的工字钢经过整修,一般都能继续使用,损耗量很小,比较经济。

体墩,基础为灌注桩和双层钢筋混凝土承台基础。其中,D177墩位于排河之中,准备筑岛施工;D175、D176墩紧靠公路不能放坡开挖:因此,这3个桥墩的低桩承台均采用工字钢做成的“钢板桩围堰”进行施工。桥位处地表的杂填土下面有粉质粘土、粘土、粉土、粉砂类土等。桥位处的地下水位较高,但水量并不丰富,4个桥墩处的地下水位分别为-0.3m、-0.4m、-2.6m、-0.7m(河水水面)。

3.1

型钢“钢板桩围堰”的设计

型钢“钢板桩围堰”的布置

型钢“钢板桩围堰”用Ι36b工字钢插打而成,按

一顺一丁的方式打入,转角处每一边各先打入一根丁打的工字钢互相对接,再用一根∠12.5号的等边角钢封住转角。型钢“钢板桩围堰”中工字钢和等边角钢的布置见图1。

以D175为例加以说明。D175墩有12根󰂇1.50m灌注桩,桩长为64m,下层承台尺寸(14.60×10.60×3)m,底面标高-3.815m;上层承台尺寸(10.1×6.1×2)m,顶面标高+1.185m。地面标高+1.800m,地下水位-0.400m。封底混凝土厚度0.5m,基坑的开挖深度为1.8m+3.815m+0.5m=6.115m。型钢“钢板桩围堰”的内口尺寸要比下层承台的平面尺寸每边大2m,其内口尺寸为18.6m×14.6m。围堰的每个长边用52根丁打的Ι36b工字钢和51根顺打的Ι36b工字钢,每个短边用41根丁打的Ι36b工字钢和40根顺打的Ι36b工字钢,四边共用Ι36b工字钢368根。经计算(见下文)工字钢的入土深度要求≥3.6m,用11.0m长的工字钢,实际入土

　2009第3期

2围堰的选择

[122]

京沪高速铁路天津特大桥中,跨越道路的连续

梁桥墩都是低桩承台,开挖深度一般在6.0m左右,土质以杂填土、粘土、粉质粘土为主,地下水位较浅且不丰富。在不能放坡开挖时,只能用围堰法施工。

围堰有木板桩围堰、钢板桩围堰、双壁钢围堰等几种。从经济方面考虑,用木板桩做围堰要损耗大量木材,损耗量一般超过40%,双壁钢围堰和钢板

　　收稿日期:2008212212

),男,工程师,毕业于石家庄铁道学院经　　作者简介:张生(1963—

管系,现主要从事道、桥、隧施工技术管理工作

56国防交通工程与技术　　

・成果与应用・　　　　　　型钢“钢板桩围堰”在低桩承台施工中的应用　张生　　　　　　　　　　　

图1　型钢“钢板桩围堰”布置(单位:mm)

深度为4.385m,符合要求。钢围囹和钢支撑都用两根I36b槽钢对扣、用缀板焊接组成,相互连接处加焊垫板和加劲肋板。按需要设两层支撑,支撑顶面标高分别为+1.800m和-0.515m,每层支撑长边设4道,短边设3道。型钢“钢板桩围堰”的平面布置见图1。3.23.2.1

2道支撑处受力最大值为76.2kN/m,加上预加力20kN,每杆支撑轴力为3.8m×76.2kN/m+20kN=309.6kN。而Q235钢的抗压强度为215MPa,2根[36b槽钢能够承受的最大轴向压力为2928kN。因

此,在考虑压杆稳定以后,支撑受力也是安全的。设计检算[3]

工字钢入土深度的检算

工字钢入土深度的检算原则为主动土压力对A

4　型钢“钢板桩围堰”的施工施工步骤型钢“钢板桩围堰”的施工步骤如下:测量放线→打定位钢管桩、安装导向框→按一丁一顺顺序插打Ι36b工字钢→四角插打4根∠12.5角钢→下挖至0.4m处安装第1层钢围囹和钢支撑→继续下挖,出水后堵塞缝隙、抽水,挖至2.7m处安装第2层钢围囹和钢支撑→继续下挖至基坑底设计标高→抽水,灌注封底混凝土→凿桩头→下层承台施工→下层承台四周安装临时支撑→拆除第2层钢围囹和钢支撑→上层承台施工→基坑内回填至+1.000m处→拆除第1层钢围囹和钢支撑→拔出Ι36b工字钢→墩身施工。4.2施工注意事项　　①插打工字钢的顺序是由一个转角开始,分别向两边插打,最后在矩形基坑的对角处合拢。②先在导向框上划出每一根工字钢的位置,插打时一丁一顺要靠紧,尽量减小工字钢间的缝隙。③用一台16t汽车吊吊着DZJ60型振动桩锤插打和抽拔工字钢。④人工开挖基坑,一定要遵循先支后挖的原则,钢支撑支好以后才能向下继续开挖。⑤钢围囹与丁打的工字钢之间若有空隙,要插入薄钢板垫紧。钢支撑一端的两侧焊上钢牛腿,用两个10kN的千斤顶加压,保证钢支撑能够支牢顶紧。⑥开挖后若出水,可以用沾胶水的麻丝、棉絮等堵塞漏水处。(下转第69页)4.1

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点(第2层支撑点,见图1)的力矩Man和被动土压力对A点的力矩Mpm应该平衡(Mpm≥Man,先令第一层支撑力为0)。四层土的重度和内摩擦角分别是:

杂填土,γ;粉质粘土,1=18.5kN/m,φ1=23°

3γ;粘土,γ2=18.9kN/m,φ2=22°3=19.2kN/3m3,φ;粉质粘土,γ3=23°4=19.6kN/m,φ4=

22°。为简化计算,把四层土的重度和内摩擦角都

化简为平均值。开挖深度为L=6.115m,工字钢入土深度为L1=4.385m(试算时先假定的),外侧

土层的平均重度γ外=19.2kN/m,内侧土层的重

度γ内=19.6kN/m,外侧土层的平均内摩擦角φ外=22.4°,内侧土层的内摩擦角φ,加上地内=22.0°

下水的影响,经计算,主动土压力系数Kan=0.45,被动土压力系数Kpm=2.19,得出工字钢入土深度应≥3.6m,工字钢实际入土深度=4.385m,符合要求。3.2.2

2道支撑的检算

基坑开挖过程中,随着不断地抽水、挖土、加设支撑,工字钢和支撑的内力是不断变化的。为简化计算,把工字钢看成是一端固定的连续梁,支撑处是个铰支座。经对各种工况分析后得出,第1道支撑处受力最大值为5.47kN/m,加上预加力20kN,每杆支撑轴力为3.8m×5.47kN/m+20kN=40.8kN;第

57国防交通工程与技术　　

・成果与应用・　　　　　　　　单层钢板桩深水围堰施工技术　乔培收　　　　　　　　　　　　　以后,就开始支撑的施工,并对支撑系统进行监测。在支撑及承台施工过程中,主要监测支撑的变形、钢板桩的变形、基坑内流动水量及围堰的位移等。

(3)对本基坑钢板桩、支撑及围堰的观测结果表明:变形、位移未超出设计要求,围堰能满足施工的要求。在监测过程中也发现,钢板桩在第2层与第3层支撑之间有稍大的弯曲变形,原因主要是在施工过程中安装好环形导梁后,没有及时把导梁和钢板桩连接,达不到支撑的效果,致使钢板桩发生弯

曲;发现后经局部加支撑并焊接,确保了正常施工。

参考文献

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[2]刘成宇.土力学[M].北京:中国铁道出版社,2004[3]薛正群,顾卫东.单层钢板桩深水围堰[J].公路,2003

(3):81285

[4]张正伟,袁俊英.单层钢板桩围堰在深水基础中的应用[J].江苏交通科技,2008(4):29232

ConstructionTechniquesforSingle2layeredSteel2platePileCofferdamsinDeepWater

QiaoPeishou

(5thEngineeringCo.Ltd.,14thEngineeringBureauGroup,RailwayBuildingCorporationofChina,Yanzhou272000,China)

Abstract:DuringtheconstructionofthepiersoftheJiuhuaheBridge,single2layeredsteelplateswereusedfortheconstructionoftheunderwatercofferdam.Withtheprojectasapracticalexample,thestabilityofthesingle2layeredsteel2platepiles,andthepilingoftheflushingsandareexaminedandcalculatedsoastodeterminethedesignparameters,withtheforcesexertedonthesteel2platepiles,andthesealeddepthofthebot2tomcalculatedsoastoprovideasolidbasisfortheconstruction.Themonitoreddataduringtheconstructionshowedthatthesingle2layeredsteel2platepileswererationalindesign,andstableinstructure,andthusensuredthesmoothprogressoftheconstruction.Theprojectmayserveasausefulreferenceforothersimilarones.Keywords:steel2platecofferdam;bottomsealing;support;monitor(上接第57页)⑦拆除第2层钢围囹和钢支撑时,一功的尝试。型钢“钢板桩围堰”在基坑开挖不深、粘性土层、地下水不丰富的华北大平原及西北黄土高原地区有广泛的使用前景。

参考文献

[1]中铁三局.TBJ203—2002铁路桥涵施工规范[S].北京:

定要先在下层承台的四周做好临时支撑;拆除第1

层钢围囹和钢支撑时,一定要先把基坑回填到+1.0m处,回填土一定要密实,压实度要≥93%。

5　结束语

　　在京沪高速铁路天津特大桥进行的低桩承台施工中,采用Ι36b工字钢插打而成的“钢板桩围堰”,取得了较好的经济效益,加快了工程进度,是一个成

铁道部建设司标准情报所,2002

[2]韩跃国,陈永勇,皮海波.永修大桥主墩钢板桩围堰设计

与施工[J].铁道标准设计,2008(5):74277

[3]梁受华.钢板桩施工浅谈[J].广州建筑,1989(4):51254

ApplicationofType2steels2assembledSteel2plateCofferdams

totheConstructionofLower2pileBearingPlatforms

ZhangSheng

(1stEngineeringCo.Ltd.,19thEngineeringBureauGroup,RailwayBuildingCorporationofChina,Liaoyang111000,China)

Abstract:DuringtheconstructionofthebearingplatformsoftheBeijing2Shanghaihigh2speedrailwaycon2tinuousbridgecrossingtheJin2JingHighway,type2I36bIsteelsweretrial2assembledintosteel2pilecoffer2damfortheconstruction,thestructuralformsof,anddesigncalculationsandmainconstructiontechniquesfor,andthemainpointsforattentionduringtheconstructionofwhicharedealtwithindetailinthepaper.Thesteel2platecofferdamhasresultedinverygoodeffectsinpractice.Itisfoundapplicabletolowerfoun2dationpits,claysoil,andwater2lackingareas,suchastheNorthChinaPlainandNorth2westHighland.Keywords:lower2pilebearingplatform;steelcofferdam;I2steel

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