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宁德特大桥承台钢板桩围堰设计与施工

宁德特大桥承台钢板桩围堰设计与施工




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宁德特大桥承台钢板桩围堰设计与施工




摘  要

摘要:结合宁德特大桥海湾区承台施工,以58号墩为例,对承台钢板桩围堰的设计与施工进行了研究,详细介绍了钢板桩围堰设计及施工工艺,总结了钢板桩围堰在海工领域内施工应注意的主要问题,从而为同类桥梁施工积累了经验。


关键词:特大桥,承台,钢板桩围堰,设计,施工


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工程概况


宁德特大桥是新建铁路温福线(福建段)站前工程第Ⅲ标段一座特大型桥梁,全长8162.5m。桥梁跨越宁德海湾及其岸边农田、鱼塘,并在其福州端跨越罗宁高速公路和104国道。宁德特大桥基础为1.5m,1.25rn钻孑L桩,桩长为10m~63m;承台最大尺寸为10.4m×14.3m,高3.5m。墩身均为实心式,墩身高度范围为3.35m~20.35m。上部结构为三联三跨连续梁及24m,32m简支箱梁,共236孔,采用整孔预制、架设方案施工。


 

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水文及地质特征


桥址处海域为外海海域,桥址处海滩每天都有一大一小两次涨落潮,高潮时水深5m~101TI。每月的月初、月中潮水较大。百年一遇高潮位为十5.5m,2008年最高潮位为+4.3m。桥址内地层较简单,上部为第四系海积成因的淤泥,平均厚度约为20.0m,中部为冲洪积,冲积成因的卵石土,砂类土和粉质黏土等,平均厚度约为16.0m,下部则为燕山晚期花岗岩及其风化残积土。


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钢板桩围堰设计(以58号墩为例)


3.1钢板桩选型

根据实际地质情况,结合钢板桩的特性、施工方面进行考虑,宁德特大桥水中墩承台及部分岸上承台选用拉森Ⅳ型钢板桩施工,其主要技术参数为:W=2043crn,J=31950dn4,Q=76.1kg/m。


3.2钢板桩设计检算


1)设计概况。宁德特大桥施工高水位为+4.5133,。钢板桩围堰所在土层为淤泥,其物理性质指标为:内摩擦角9=321。,取等代内摩擦角仇=15。,粘聚力£=10.3kPa,=16.2kN/m3。承台顶标高一0.18m,承台底标高一3.68m,基坑底开挖至一5.18m。承台厚度为3.5m,水下封底混凝土厚度取用1.5m,淤泥面标高一4.06m。


2)钢板桩最小人土深度t。。因开挖深度较深,又为单撑支护,需钢板桩入土较深,故按上端为自由支撑,下端为固定支撑,用等值梁法计算。板桩上土压力分布见图1。以最不利工况:潮位至十3.8rn,第一道支撑(+2.5m)安装好,抽水至+0.0m,安装第二道支撑(+0.5m)计算最小人土深度t0。


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钢板桩围堰施工工艺


4.1钢板桩准备

1)钢板桩。钢板桩无论是新购还是租赁,进入施工现场前均需检查,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规范要求。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,应分类、编号、登记存放。2)钢板桩的运输。对于处理好的钢板桩,在堆存、搬运起吊时,不得损坏锁口和由于自重而引起变形。钢板桩采用汽车或船只运输。3)钢板桩的整理。钢板桩运到工地后,需进行整理。清除锁口内杂物,对缺陷部位加以整修。锁口检查的方法:用一块长约2m的同类型、同规格的钢板桩作标准,将所有同型号的钢板桩作锁口通过检查。对检查出的锁口扭曲及“死弯”进行溻整。


4.2钢板桩插打

1)设置导桩框架。钢板桩围堰施工前,先搭设第一层内支撑,作为简易施工平台。简易施工平台由型钢组成,焊接在该墩位钢护筒上面。同时简易施工平台上兼作导桩框架,在插打钢板桩时起导向作用。2)钢板桩插打。钢板桩围堰采用逐片插打。桩锤一般采用振动桩锤。应用固定的临时导向架插打钢板桩,在稳定的条件下安置桩锤。准备工作就绪后,将事先加工好的定位桩精确垂直安设于上游中心,并与HW400分配梁焊接牢固,确保插打第一片钢板桩的垂直度。第一片钢板桩以HW400分配梁为定位、垂直插至设计标高。剩余钢板桩,则以已插好的钢板桩为基准,起吊后人工扶持插入前一片钢板桩锁口,然后用振动锤振动下沉,紧靠HW400分配梁。插打几片后,将已插好的钢板桩与HW400分配梁用钢板连接。3)钢板桩插打顺序。一般宜插桩到全部合龙,然后再分段、分次打到标高。插桩顺序,在潮汐河流,有两个流向的关系,为减小水流阻力,可采取从侧面开始,向上、下游插打,在另一侧合龙。4)钢板桩围堰合龙。合龙前的准备。在即将合龙时,开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离,再根据钢板桩的宽度,计算出所需钢板桩的片数。钢板桩围堰在合龙时,两侧锁口不尽平行,两端相距在一定范围内时,采取异型钢板桩合龙即可。钢板桩围堰完成后,将钢板桩与内导框之间的空隙逐个以硬木塞紧。


4.3定位内支撑与围囹制作安装

定位内支撑、围囹的加工制作安装,对钢板桩围堰的垂直插打及整体稳定起重要作用,必须准确稳固。安装围囹时,应进行测量定位,先打定位桩,再在定位桩上挂装导桩框架,在开始插打钢板桩后,逐步将导桩框架挂在已打好的钢板桩上。


4.4抽水堵漏

钢板桩插打到位后,可在外侧围一圈彩条布,在其下端绑扎钢管沉入河床,并用砂袋压住,堰内抽水时,外侧水压可将彩条布紧贴板桩,起到一定的防水作用;在钢板桩侧锁口不严密的漏水处用棉砂嵌塞,堵漏效果明显。堵漏之后,采用高压水枪配合泥浆泵吸泥至设计标高,之后抛填块石。


4.5封底混凝土施工

抛填块石之后,采用高压泵把围堰内的水抽除。抽水后浇筑C20封底混凝土硬化基底。


4.6钢板桩围堰拆除

在拆除工作中应注意:钢板桩围堰拆除工作与围堰施工程序应相反进行。首先采用水泵加水至最下一道内支撑标高处拆除最下一道内支撑,其余按此步骤进行直至最顶一层内支撑拆除完毕。钢板桩拔除先由下游方向开始,对称施工至上游方向,采用振拔锤配浮吊进行施工。拆除过程必须时刻注意施工安全。钢板桩拔除方法:先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min~2min,使钢板桩周围的土松动,产生“液化”,减小土对桩的摩阻力,然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况,发现上拔困难或拔不上来时,应停止拔桩,可先行往下施打少许,再往上拔,如此反复可将桩拔出来。


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结  语


钢板桩围堰在宁德特大桥滩涂区成功的应用到施工中,实践证明应用效果良好,加快了施工进度,节约了成本。钢板桩围堰在整个施工中较为顺利,围堰整体性、安全性较好,使基础按施工计划完成,为全桥如期交工创造了有利条件,可以为同类型桥梁基础施工提供施工借鉴。


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来源:《山西建筑》

编辑整理:项 敏

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