斜杆内力计算.1 斜杆内力验算斜杆受到的最大内力如图2-9所示:112kN图2-9 斜杆最大内力图贝雷架斜杆容许承载力为ffN故斜杆满足要求2 斜杆稳定性验算斜杆受到的最大内力是112kN,杆件长细比计算公式如下:=;=/;下面计算杆件长细比: ==3.8 cm,查钢结构规范:由≤得:=155Mpa≤×310=273Mpa 为轴心压杆容许应力的折减系数A为杆件受压截面积为杆件长细比为斜杆的计算长度为界面的回转半径为受压截面关于轴的惯性矩(z轴为弱轴)故斜杆(压杆)的整体稳定性满足要求钢柱受力分析.1钢柱强度验算刚柱受力如图2-10所示:图2-10 钢柱受力图从图中看出,钢管受到的最大内力是365kN,其截面积是A=N/ A= Mpa<=190Mpa故抗压强度满足要求.2钢柱稳定性验算钢柱顶端最大位移d如图2-11所示最大压力N对钢柱底端产生的弯矩为: 365××·m钢柱屈曲稳定性计算公式如下:m图2-11 钢柱顶端最大位移图 =,=/==600/3.2=187查钢结构规范:=1(长细比>10,可将钢柱看做受压杆件)=p×××pa 为构件在弯矩平面内(y-z形成的平面)的长细比是考虑弯矩因构件受压而增大所引入的值为按轴心受压构件得到的容许应力折减系数为压弯构件在弯矩单独作用时的容许应力折减系数W为抗弯截面系数。
故钢柱受压总体稳定性满足要求 支架施工作为大桥桥墩施工的临时支架,其主要作用是为在不影响交通方便的情况下继续施工,其平面布置主要包括:工作面的大小、辅助桩的桩位、上部杆系结构等内容,影响临时支架设计的主要因素有:大桥墩台桩位布置、施工工艺的选择、施工设备的组合等上部结构均为可拆卸式,钻孔桩施工完成后,墩台基础以上部分拆除,周转到其它墩位使用这样就减少了施工的占用时间,周转材料总量大大减少 ,很大程度上降低了工程成本 临时支架施工流程图见图2-12.1支架的安装(1)首先,采用全站仪进行测量定位,放线2)将履带吊开到指定的位置3)为了控制钢管桩的垂直度,设置导向架为便于安装拆卸,支架设计形成模块化,标准化,减少占用栈桥时间支架的施工顺序由栈桥横向逐孔推进,采用50t履带吊机配DZ-90振动锤下沉钢管桩.(4)打桩时吊装振动锤和桩帽与桩顶连接将桩吊至设计桩位后,慢慢放松吊桩钢丝绳,直至桩通过导向架落于路面,并再次校正桩的垂直度,确保桩位与桩的垂直度满足要求后,开动振动锤振动,每次振动时间不宜超过10~15min,时间过长则振动锤易遭到破坏,时间太短则难以下沉每根桩的下沉应一气呵成,不宜中途停桩或长时间停打,以免桩周土恢复造成下沉困难。
接桩过程的桩与桩之间焊接质量经检查合格后重新进行打桩,直至将桩打到设计深度5)检查桩的偏斜及入土深度与设计无误后,在桩顶铺设横向贝雷梁,横向贝雷梁是预制好的杆件,由汽车运至现场横向贝雷梁与钢管桩连接,并在钢管桩间通过剪刀撑,使其形成整体6)安放完横向贝雷梁,检查无误后再安放纵向贝雷梁由于贝雷梁是主要受力杆件,所以横纵贝雷梁均采用Q345钢以增大构件的容许应力,保证结构的安全7)在纵向贝雷梁上横向铺设工8,工字钢每隔铺设一根8)在工8上再纵向铺设一层槽10钢,槽10钢每隔铺设一根最后在槽10钢上铺设一层8mm厚的钢板以便于车辆的行走工8及槽10均采用Q235钢均可满足结构的要求以上完成了铺设完平台的主体结构安放下层贝雷梁铺设工字钢、槽钢及钢板四周安放护栏等剪刀撑加固测量放线履带吊就位导向架安装振动打桩安放下层贝雷梁 图2-12 贝类架施工流程图(9)为了施工时的安全,要在铺设完主体结构后安放护栏10)最后要进行剪刀撑的加固支架的拆除钻孔桩结束后, 即可拆除施工平台先解除平台与护筒约束, 然后, 水下切割钢护筒, 将4 根支承桩与平台梁可在支承桩上自由调整高度, 它增强平台整体抗水冲击和冲刷能力, 充分发挥钢护筒钻孔护壁和承力双重作用, 简化了平台结构。
1)首先拆除护栏等附属结构2)将最上层8mm厚的钢板卷起,再将槽10钢,一根根抬起再将工字钢全部抬起,用汽车运至仓库3)在拆除完铺设模块后,将纵向及横向贝雷梁一一拆除小心存放4)钢管桩的拔除是平台拆除中的难点,50t履带吊机站在走行线上,配合DZ90振动锤拆除钢管桩 临时支架施工操作要求(1)面板可以分块铺放,在接头处,面板必须与下面槽钢焊接好,防止面板处于悬空状态2)应合理布置施工机具和材料堆放的位置,避免平台受载不均匀3)在环境恶劣的条件下,由于钢板损失比较严重,可以适当加厚钢板4)在履带吊及混凝土车行走过密处,槽钢及工字钢应适当加密;同样为了节省钢材可以在荷载较小的区域适当降低槽钢和工字钢的铺设密度5)在施工过程中,履带吊只能在规定路线行走,并且严禁出现单边着地的情况,以免冲击过大造成安全事故6)履带吊在吊重最大时行走,应缓慢稳重,避免出现过大的冲击荷载7)在上下层贝雷梁以及工25的铺设过程中最好将交叉点置于贝雷梁的节点处,不要置于弦杆跨中;在铺设贝雷架分配梁(下层贝雷梁)时最好将贝雷梁的节点置于其上方8)当钢材出现严重的锈蚀或损坏时应及时更换材料9)钢管桩之间应设足够的剪刀撑和横撑。
10)在施工开始前,必须确保工作人员以掌握安全常识、相应的专业知识以及平台施工时所需注意的事项,确保施工安全11)在施工过程中应时刻注意平台各个部位是否变形过大,如果出现异常情况,必须立即停止施工,待查出原因,解决问题后方可施工12)时刻注意钢管桩所处海床面的冲刷深度,保证钢管桩的入土深度13)在大风、大浪等恶劣天气情况下,应停止施工,确保安全 贝雷梁整体稳定性设计根据招标资料及现场调查,临时支架设计考虑的地基沉降的影响,保证了钢管桩的入土深度;在设计时钢管桩横向之间设有剪刀撑及横撑,并且钢管桩通过贝雷架分配梁连接成整体,同时贝雷梁之间也设有横向连接,保证了临时支架的整体性;为了增强支架的整体稳定性,支架和栈桥铰接在一起,可以抵抗水平风荷载及机械设备所产生的水平力在施工期间,可以安排专业人员观察各个桩的沉降深度并做记录,当钢管桩所处地面出现冲刷深度超过安全界限时,及时进行堆沙抛石并在流水方向设分水板等防护措施,从而保证钢管桩的入土深度及平台的整体稳定满足设计要求 临时支架施工过程中应注意的问题 (1)平台的加固平台设计时,钢管桩横向之间用剪刀撑或平联连接,并将桩顶贝雷架横梁与钢管桩联结成整体。
贝雷架之间也用横联连接,以提高整体稳定性对钢管桩上施工留下的孔洞,应及时进行修补并经常对平台进行检查,发现有模块、贝雷梁杆件出现异常变形情况,应及时进行加固或更换,并分析原因,避免造成工程事故 (2)支架的沉降设计在施工和使用阶段,派专人负责测量各桩位的沉降深度并作记录,当钢管桩位置沉降深度较大时,及时进行抛石防护,确保支架的整体稳定及钢管桩的人土深度满足设计荷载要求 (3)在钢管桩施打过程,除了采用定位架进行垂直度控制外,还应采用经纬仪在垂直的两个方向进行观测,整桩偏斜或顶部平面偏差与设计比较,如果误差超过10cm,应拔除后重新施打,保证钢管桩、贝雷梁的良好受力状态 (4)钢平台面板模块分块铺放,并在接头处,用 U型卡子和贝雷梁连接在一起 ,保证整体的稳定性 (5)当钢构件周转一定次数后,由于海上施工,钢构件锈蚀较为严重,在平台下次周转前均应进行除锈,并涂刷防锈漆和面漆锈蚀严重,影响结构安全的,须做加固处理或者更换材料 2.9 小结在考虑地形、经济、安全等因素,并结合该工程施工技术特点,考虑各种利弊设计深水施工平台,建立正确的计算模型,采用合理的计算方法,对临时支架施工各工况的受力进行计算分析,选取安全经济的构件尺寸;采取有效的施工措施、合理的施工顺序,从而保证施工平台在搭建过程中与建成使用时安全可靠,并在施工过程中根据施工场所向海中推进以及季节变化引发的地基局部沉降情况变化,对钢平台进行不断的优化。
使之既能满足使用安全要求,又有利于缩短施工工期,尽可能地提高社会和经济效益第3章 钢板桩围堰的施工设计3.1 基本资料根据资料,基本情况如下:水流速度:3 m/s承台形状及尺寸:矩形,20×13m土质:亚砂土水深:8m3.2 钢板桩围堰设计 围堰形式、材料及尺寸工程采用圆形钢板桩围堰,型号为仿TSP-III型钢板桩,材料采用Q345,见图2-1、表3-1图3-1 钢板桩截面图(单位:mm)表3-1 钢板桩截面参数型号尺寸单宽钢板桩断面系数宽度mm高度mm厚度mm断面积cm2/m断面二次矩cm4/m断面系数cm3/m单位质量kg/m2仿TSP-IV400170146703623. 钢板桩围堰内径尺寸的确定根据承台形状首先确定采用矩形围堰,确定围堰的长和宽分别可以将承台的长和宽向外扩展2m来确定于是:围堰长=22+2=24m围堰宽=13+2=15m 钢板桩嵌入深度的计算基坑抽水后,水渗流的最短流程为,在此流程中,水对沙粒渗透的力其方向垂直向上,若垂直向上的渗透力不超过沙的浮密度,即不涌沙,安全条件公式见式(2-1): (3-1)其中为水头差,为引起水的渗流的最短流程。
式中,――安全系数,取;――海水的容重(),取;――砂的浮重度(),计算如下: (3-2)式中,G――土颗粒比重;n――土的孔隙量代入数据,得 m由于需要考虑施工中的误差,偏差等各种因素的影响,同时略去高于坑底的坑壁范围内的渗流的水头损失,用式(2-3)计算 (3-3)式中,――海水的密度(kN/m3)――砂的浮重度(kN/m3)――海床面到钢板桩底部的高度(m)――海平面到封底混凝土的高度(m)通计算得 所以嵌入深度取9m,渗流计算模式图见图:图3-2 渗流计算模式图(单位:m) 单根钢板桩长度的确定[3]故单根钢板桩长度=嵌入深度+水深+预留高度=9+8+1=18m3.2 钢板桩围堰结构计算土质为亚沙土,根据《地基与基础设计规范》,查得亚砂土的有关数据如下:土的粘聚力c=20; 土的内摩擦角=30°;土的容重=18;土的空隙率n=50%;土的颗粒比重; 荷载计算钢板桩围堰设计时的主要荷载有静水压力和流水压力静水压力、流水压力的设计计算可在《桥梁规范》及相关的设计手册中查到3.2.1.1 静水压力的计算[4]围堰外侧的静水压力是一个从海平面到海床面的一个三角形分布,内侧静水压力是一个从封底混凝土到海床面的三角形分布,如下图3-3所示:图3-3 单宽静水压力图(单位:KN)封底前最大开挖时,在最大抽水状态时,因为是透水土,故假定在混凝土底面标高处,内外水压相等,故静水压力见图3-4:图3-4 单宽静水压力简化图(单位:KN)水压计算:外侧最大水压力==××16=封底混凝土处的静水压力=××8=7.2 流水压力的计算[5]作用于钢板桩围堰的流水压力可按式(2-4)计算 (3-4)式中,――系数,矩形取;――取10.2 kN/m3于是流水压力的分布假定为倒三角形,其合力的着力点位于水位线1/3以下水深处。
3 土压力计算根据朗肯土压力理论,外侧主动土压力用式(2-5)计算: (3-5)内侧被动土压力用式(2-6)计算: (3-6)式中,q――地面均布荷载(KPa),取0;――土的容重(kN/m3),取18 kN/m3 ;――土的内摩擦角,取30°;c――土的粘聚力(kN/m3),取20.0 kN/m3;z――计算点到封底标高的距离(m);外侧主动土压力当z=0时,;当z时,=;内侧被动土压力,式中,――内侧土减去浮力后的水的容重,用式(2-8)计算: (3-8)当z=0时 当z=时 =土压力计算图见图3-5:图3-5 单宽土压力计算图(单位:kN)相应粘着力高度用式3-10计算: (3-10) .4 嵌入深度检算通过对静水压力,流水压力,波浪力,土压力等的计算,钢板桩总的受力图如图3-8所示图3-8 单宽嵌入深度检算(单位:kN)假定第一个围囹设在水面以下1m处,则各种力所产生的力矩如下:静水压力产生的弯距:主动土压力产生的弯距:流水压力产生的弯距:被动土压力产生的弯距:安全系数: 因此,安全系数满足条件。
3.3 钢板桩围堰受力分析将钢板桩作为支撑在两层顶撑和封底混凝土上的连续梁来计算其弯矩把第一层顶撑布置在距离钢板桩顶端1m处,第二层顶撑布置在距离钢板桩顶端4m处,第二层顶撑布置在距离钢板桩顶端6m处.,围囹布置图见图3-9图3-9 围囹布置图(单位:m)在封底混凝土达到设计强度可以支撑钢板桩时,板桩上有静水压力和流水压力的作用,净水压力力图是一个三角形,作用点位于三角形底边的1/3处,其受力状态见图3-10,流水压力图是一个倒三角形,可以看成是线性荷载,水面处值最大,水底面处值最小,可以根据三角形的相似定理,计算其大小,图中只考虑封底混凝土上部的流水压力,计算结果如如图3-11所示:图3-10 单宽静水压力图(单位:kN)流水压力:这里仅考虑封底混凝土以上部分,将流水压力当成一个均布力,用式(2-13)计算,流水压力图见图2-11:图2-11 流水压力图(单位:kN) (3-13) 钢板桩内力计算:(1)把封底混凝土处看作简支;利用有限元程序,进行计算,弯矩图、剪力图、反力图分别见图3-12、3-13、3-14:图3-12 钢板桩弯矩图(单位:kN·m)图3-13 钢板桩剪力图(单位:kN)图3-14 钢板桩反力图(单位:kN)取·m钢板桩为仿拉森Ⅳ钢板桩,其单宽截面模量为2270,所以其弯曲应力为:(满足)由反力图可知,第一层支撑支座最大反力 kN:第二层支座最大反力kN,第三层支座最大反力kN。
作用在钢板桩的剪力不大于125kN,所以钢板桩的剪应力也符合要求 围囹的检算[8(1)首先对第一层围囹进行检算, kN,其余三面受荷载 kN利用有限元软件MIDAS建立模型,上层围囹应力图见图2-15:图3-15 第一层围囹应力图(单位:MPa)最大应力=MPa〈210MPa 符合要求(2)对第二层围囹进行检算:受冲刷的一面受均布荷载为kN、没受冲刷的三面受均布荷载为kN利用有限元软件MIDAS建立模型,下层围囹应力图见图2-16:图3-16 第二层围囹应力图(单位:MPa)最大应力=MPa,在第二层支撑即距钢板桩顶端4m处布置两道围囹,每道围囹所承受的最大应力=MPa〉145 MPa,但工程中允许超过5%所以,1 MPa也符合要求图3-17 第三层围囹应力图(单位:MPa)(3)对第三层围囹进行检算:受冲刷的一面受均布荷载为kN、没受冲刷的三面受均布荷载为kN利用有限元软件MIDAS建立模型,下层围囹应力图见图3-17:最大应力=327MPa,在第二层支撑即距钢板桩顶端6m处布置两道围囹,每道围囹所承受的最大应力=16〉145 MPa,但工程中允许超过5%所以,163.5 MPa也符合要求。
由于在上层下层围囹都设置了横撑竖撑,所以要对横撑及竖撑稳定进行检算 压杆稳定性验算(1)首先对第一次层围囹进行验算,计算长度――长度系数,当杆的两端为铰支是取L为杆的实际长度由型钢表查的工32a的回转半径 长细比,由查得稳定系数杆的应力(2)第二层围囹横竖撑验算:由于第二层围囹是双层围囹设置取应力最大的杆进行验算:计算长度――长度系数,当杆的两端为铰支是取L为杆的实际长度由型钢表查的工32a的回转半径 长细比 由查得稳定系数杆的应力(2)第三层围囹横竖撑验算:取应力最大的杆进行验算:同理可得到,杆的应力第一层,第二层及第三层围囹的横竖撑均符合要求 围囹用钢量的计算第一个采用普槽32b,双角钢采用40×3普槽32b的截面特性如表2-4所示表2-4 普槽32b的截面特性型号尺寸截面高度mm截面宽度mm翼缘厚度mm腹板厚度mm单位质量kg/m普槽32b320901410那么槽钢的重量为角钢40×3的截面特性如表2-5所示表2-5 角钢40mm×3mm的截面特性表型号尺寸肢宽mm肢厚mm截面面积mm2单位质量kg/m角钢40×3403那么第一个角钢的重量为那么第一个围囹的用钢量为(2).第二个围囹用钢量第二个采用普槽36a,双角钢采用40mm×3mm。
普槽36a的截面特性如表2-6所示表2-6 普槽36a截面特性表型号尺寸截面高度mm截面宽度mm翼缘厚度mm腹板厚度mm单位质量kg/m普槽36a36096169那么槽钢的重量为由于第二个围囹的角钢和第一个围囹的角钢一样,那么第二个围囹的角钢用量为第二个围囹的用钢量为由于第三个围囹的角钢和第而个围囹的角钢一样,那么第二个围囹的角钢用量为围囹总的用钢量:3.4 钢板桩施工钢板桩围堰方案简便易行,投资较小,回收率高但对防渗和合龙技术要求高钢吊箱投资较大不易操作、设备要求多工期长,但比较适合冲刷较大的深水施工所以,一般首先选择钢板桩施工钢板桩施工流程图见图3-19: 施工前的准备(1)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,使锁口嵌缝严密首先矫正钢板桩的长度、宽度、厚度是否符合设计要求对钢板桩的平直度偏差进行调直,平直度偏差应在100mm以内,检查锁口,锁口处应涂抹黄油、进行防腐防锈处理。
测量放线安放定位围囹插打钢板桩安放各层顶撑及竖撑基坑开挖浇注封底混凝土封底混凝土达到强度后抽水承台施工图3-19 钢板桩施工流程图(2)采用全站仪进行定位测量,用振动锤打入定位桩(3)在钢板桩上焊接牛腿安装围堰的导向框、钢板桩应由上游进行打插,在导向框上定出每一片钢板桩的位置合拢是钢板桩打插中的重要环节,所以,钢板桩打插必须严格按照所确定的位置进行施工开始的几片钢板桩位置同样相当重要它们也起到了导向架的作用 施打钢板桩[10]钢板桩的打入方法主要有锤击法、振动法、静力压入法三种方法各有不同的适用条件锤击法适用于钢板桩长度较大的钢板桩施工速度快,但不适用于软弱的粉土另外,它的辅助设施规模大、噪声大、费用高振动法不适用于较长的钢板桩或是较硬的土层,但它的辅助设施简单噪声小、费用和施工速度都适中、打桩或拔桩都可以使用静力压入法是一种不常用的方法它适用于长度较大的钢板桩噪声小、不适用于砂层和硬土层它的辅助设施规模大,费用较高钢板桩的施工流水段划分与桩的封闭合拢有关流水段长度大、则合拢点少,相对积累误差大,轴线位移也较大,流水段长度小,则合拢点多,积累误差小,但封闭合拢点增加钢板桩的打设方式分为“单独打入方式”和“屏风式打入方式”两种。
单独打入方式即逐块打入,不需辅助支架,但易使钢板桩歪斜误差积累后不易纠正适用于钢板桩围堰精度要求不高、桩身长度较小的情况 ;屏风式打入方式是将多根钢板桩成排呈屏风状,分批施打,可减少倾斜误差积累,易于实现封闭合龙和保证施工质量 ,但插桩的自立宽度较大,需注意插桩稳定和施工安全,较单独打入法施工速度慢 ,除个别情况均适用 为了保证钢板桩的稳固,需要在其插打时有一定的加固措施,它们分别如下:(1)采用一个作业段钢板桩施打完成后马上将作业段钢板桩与固定桩刚性相连(2)钢板桩施工一段落,就要开始做锚碇墙基的抛填,着手锚碇墙的施工,为及时通过锚拉杆固定钢板做好准备(3)钢板桩插打时可以做一个吊钩将钢板桩顶部与围囹吊挂连接,通过调整钢丝绳的长度来连接不同位置的钢板桩钢板桩全部插打完后用钢筋或型钢将围囹与钢板桩通过焊接使其牢固,这样便可以保证钢板桩与围囹的整体稳定性施工步骤:(1)首先安装围囹,围囹与环梁四周满焊,建立围囹支撑系统围堰支撑随抽水和基坑开挖到相应深度后设置,严格控制分阶段开挖深度,每层支撑安装完成并检查合格后方可继续开挖2)进行钢板桩的打插,根据设计,选用仿拉森IV型,选用“单独打入方式”,采用浮吊悬挂振动锤插打钢板桩。
插打时,浮吊首先需要准确定位抛锚,每根桩尤其是第一根桩打入时加强定位和双向垂直度检查控制,必须保证位置准确,垂直下沉,插打顺序由上游分两头向下游合拢,可一次打到设计标高,随时检查桩身是否垂直施打也可分两部分完成,首先打到定位桩高度6m处,然后进行复打钢板桩是刚性体,轴线方向锁口相连形成“一面墙”,所以,第一根钢板桩的垂直度就会影响到以钢板桩的垂直度 ,所以第一根是关键 轴线方向垂直度要求控制在15mm范围之内钢板桩桩身垂 直度要 求控制在10mm范围之内 桩自身的垂直度关系到钢板桩前倾的问题,要求更为严格,其贯穿 于整个施工过程 不仅有施工时的控制,也有钢板桩施工以后的加固控制 打完钢板桩后进行验收严格检查垂直度,以保证钢板桩的合拢3)基坑开挖 ,采用随撑随挖的方式抽水或开挖抽水到河床面后,采用高压射水、吸泥的开挖工艺开挖河床土方,由中心向四周开挖,严禁超挖在基底角部留置2~4个积水坑,坑深视基底渗水量决定,并用水泵昼夜排水,确保基坑内不积水在开挖和整个施工过程中注意对桩墙的位移、沉降进行观测,遇异常情况立即停止开挖以及其它作业,通知坑内人员迅速撤离,并采取回灌、加撑等措施处理,加固后方可继续施工,以确保安全。
4)围堰封底及防渗,围堰封底方案选择钢板桩围堰结束后抽水 ,按预先设计好的方案 ,加设支撑 ,同时按设计标高清理堰内淤 泥、杂物一般围堰内抽空水后 ,或多或少都有渗漏水 ,大多数工程都采用黄 油加锯木填塞的方法来防止渗漏水围堰封底采用干封底施工方案 ,首先是 清除堰内淤泥、废渣等杂物,调平毛片石 ,再用小石子填塞缝隙 ,最后进行浇注 清底、封底工作要快提前作好准备工作,整个工作控制在 4小时以内最好 同时注意周边渗水的排除 ,不得让水浸泡混凝土 ,并要随时观察有无翻砂现象 ,若有要及时进行找补5)钢板桩的拆除内支撑拆除完成后 ,绑扎墩身钢筋、立模 、浇注混凝土墩身施工完成后 ,拆完模 ,在承台上焊好零号块支撑钢管 ,然后向堰内打水至堰外标高 ,就可以拆除第一道内支撑 ,最后拆除钢板桩 ,拆除的过程是插打的逆过程 围囹的制作安装方法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,必须准确稳固每个围囹可等分为4部分,在加工厂加工制作,运至施工现场拼接安装围囹直径制作及现场拼接允许偏差均不大于10 mm,施工误差不能累加;两道围囹安装时竖向要求必须同心,平面必须水平,其中心及水平安装允许偏差不大于10mm。
在进行安装围囹前,先进行定位测量水中围囹距岸边或已成墩(或施工便桥)较远者,用前方交会法定位围囹的安装,一般是先打定位桩或作临时施工平台当不设定位桩时,直接悬挂在浮台上,待插打入少量钢板桩后,逐渐将导框固定到钢板桩上钢板桩下沉(1)钢板桩插打前的准备将新旧钢板桩运到工地后,详细对其检查、丈量、分类、编号,同时对两侧锁口用一块同型号长2―3m的短桩作通过试验,以2―3人拉动通过为宜,或采用卷扬机拖拉,有条件时,采用检查小车进行锁口通不过或桩身有弯曲、扭曲、死弯等缺陷,采用冷弯、热敲(温度不超过800―1000℃)、焊补、铆补、割除、接长等方法加以整修同时接头强度与其它断面相等,接长焊接时,用坚固夹具夹平,以免变形在焊接时,先对焊,再焊接加固板,对新桩或接长桩,在桩端制作吊桩孔2)插打顺序[3]海湾存在两个方向的水流阻力,钢板桩插打从一个侧面开始向上、下游分别插打到一定深度,再在另一侧插打合拢然后逐步分次振打至设计标高,尽量在退潮后插打水流方向处的钢板桩3)插打方法第一根定位钢板桩插打时,必须将钢板桩位置固定垂直后再进行插打在插打过程中,及时认真地检查其垂直度第一根定位钢板桩插打合格后,在上下两道围囹上焊接钢短梁将定位钢板桩一侧卡牢,再在另一侧插打钢板桩,在施工中要求钢板桩插打垂直,分散偏差,有偏即纠,调整合拢。
钢板桩插打前在锁口内涂黄油、填塞锯末等混合物用来止水;组拼钢板桩时,用油灰和棉花捻缝,以防漏水插打时在桩头处加焊钢板,以保护钢板桩头围堰合拢后,经常观测围堰四周的冲刷状况,采取安装分水板及堆码砂袋的措施来减少潮水对围堰外侧的冲刷,确保围堰施工的安全4)抽水堵漏钢板桩插打完,即可抽水开挖先支撑再抽水,并检查各节点是否顶紧,板桩与导框间木楔是否敲紧,防止因抽水而出现事故抽水速度不能过快,且要随时观察围堰的变化情况当锁口不紧密漏水时,用棉絮等在内侧嵌塞,同时在漏缝处撒大量木屑或谷糠,使其由水夹带至漏水处自行堵塞,在桩脚漏水处,采用砼封底等措施5)基坑开挖封底混凝土底标高为一般海床面标高为1―2m所以围堰内基坑土方开挖深度为―基坑开挖时要避开大潮及7级以上大风天气,开挖时避免扰动围堰外土层,要求先挖中间土方,然后再将围堰内的周边土均匀下挖,周边在下挖过程中高度差不能超过20 cm;基坑内挖出的土方堆放在距围堰5.0 m以外;在水源充足的前提下可优先采用高压水枪配砂石泵进行开挖6)浇筑封底混凝土封底混凝土厚浇筑封底混凝土在潮位较低时进行,按陆上干封法完成封底混凝土的施工封底混凝土中混入早强剂,以便在短时间内提高封底混凝土的强度,从而能抵抗涨潮时水对围堰作用的水压力。
在封底混凝土浇筑完成后,用塑料布将封底混凝土表面覆盖,以便涨潮时可向围堰内注入淡水,从而平衡内外水压7)拆除围囹、钢板桩在封底混凝土强度达到设计强度的50%时,可以拆除围囹定位支撑,按从下到上的顺序陆续拆除,同时切割钢护筒,此时围囹固定在钢板桩上当墩身混凝土强度达到设计强度的75%时可以拆除钢板桩围堰拆除钢板桩利用50 t履带吊配置专用液压振动桩锤进行拔桩拆除前向围堰内陆续灌水至高出围堰外水位1―,使内外水压平衡,使板桩挤压力消失,并与部分封底混凝土脱离然后在拆除钢板桩前振打钢板桩,使其与封底混凝土分开,先略锤击振动各拔高1―2m,然后挨次将所有钢板桩均拔高1―2m,使其松动后,再从自合拢口处开始依次进行拔桩,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,必要时进行水下切割 常见问题及预防处理措施[11] (1)插打钢板桩一般第一根桩起定位桩的作用,其定位非常重要吊起后将下口适当插入导向内,准确保证各个方向的垂直和中心的定位,检查无误后将浮吊锁死,卷扬放到空档让板桩与震动锤靠自重自由下落竖直 插入河床中2~3m,然后震动打到设计标高其余插打前在锁口内涂以润滑油以减少锁口的摩阻力,同 时在未插套的锁口下端打入铁楔或硬木楔,防止沉入时泥砂堵塞锁口,第一根桩保证后,其余桩尚需保证侧向竖直度,一般不会有太大倾斜。
如倾斜严重,则必须拔起重打2)钢板桩锁口漏水:钢板桩由于插打不当或压力下变形,会使锁口发生变形、胀缝,出现渗漏其补救措施是在漏水锁 口处的围堰内侧用棉絮塞缝,同时可辅以外侧水中抛洒锯末 、矿渣等堵漏如水流较急,可在外围包裹彩条布,在彩条布与板桩之间漏水位置洒下锯末、粉煤灰(或矿渣)、粘土的混合物,靠水压吸附到渗漏部位实现堵漏,效果明显3)合拢困难:准确计算好桩的数量、堰体尺寸,并准确放样、精心施工,是顺利合拢的保证但实际施工中是很难控制好的,故一般在合拢前大致量测合拢口各个深度位置的宽度,并分析合拢口宽度变化的趋势,将一根整桩纵向一分为二,根据合拢口尺寸在中间加焊一条厚 1cm的角形钢板,使其宽度方向可伸缩调整,形成一根合拢桩打人即可4)在承台施工过程中,由于在落潮后大部分承台露出水面,为了保证承台表面施工质量,承台采用大块钢模板工艺进行施工5)承台混凝土浇注完成后,应该用淡水进行养护钢板桩围堰在设计时,要求围堰顶标高高出最高水位防止承台在养护期内受到海水的腐蚀6)为确保承台混凝土的质量,至少在承台施工完成6周后,才可拆除围堰另外,承台混凝土灌注属大体积混凝土施工,施工中采用低水化热水泥降低混凝土的水化热。
经检算,设计中所选用的钢板桩、围囹所用的槽钢、角钢符合规范设计,可满足施工要求 质量控制点及海上施工注意事项[8](1)当打入钢板桩顶至设计标高时,其平面偏差不超过20cm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,发现问题及时纠正2)围堰施工中,围堰外的水位对施工及结构受力的影响非常的大,因此在施工过程中应该密切注意围堰外水位的变化当水位超过安全界限时,应及时向围堰内补充水,以达到内外平衡,防止结构受压破坏3)在施工过程中应密切关注围堰外侧局部冲刷深度,及时在围堰外侧堆放沙袋;另外在水流方向设分水板,从而减小水流冲击力;确保钢板桩围堰在施工时的稳定和安全4)钢板桩在施工设计时最小高出一般最高潮位,防止海水倒灌入围堰内腐蚀混凝土构件5)为了保证围堰内外水压平衡,必须向围堰内灌入淡水6)由于海湾潮差较大,落潮时承台大部分露出水面为了保证承台质量,一般采用大钢模板工艺进行施工7)承台浇筑完成后,必须使用淡水进行养护,严禁使用海水8)为了确保承台混凝土的质量,必须在承台混凝土达到一定的设计强度后方可拆除钢板桩9)承台混凝土属于大混凝土构件,施工中必须采用低水化热水泥,在承台内部可以埋设降温水管,从而通过水循环来降低混凝土构件内部温度,避免混凝土构件内部产生裂纹。
另外承台混凝土构件必须一次浇筑完成10)为了便于拔除钢板桩,尽可能在钢板桩和封底混凝土之间涂刷沥青漆,从而达到隔离效果沥青漆必须在灌注封底混凝土之前涂刷,其涂刷范围超过钢板桩与封底混凝土的接触面 钢板桩围堰施工注意事项(1)密切注意水位和潮水位的变化,因为施工过程中围堰结构受力受水位的变化影响是十分巨大的,当他们超过了设计的数值时,就必须及时通过向围堰内补水的方法来保证水头高差不超过设计值2)钢板桩在打插时开始的几根桩必须是垂直的,同时还起到导向作用,对后面的钢板桩打插起关键作用因此为了保证垂直,就必须在插打钢板桩时备有可靠的导向设备,从而保证其的垂直打入由于杭州湾退潮时可以直接安装围囹,因此可以利用作为导向设备插打时一般将钢板桩逐根或逐组插打到稳定深度,然后再依次打入至设计深度插打方法应该是从上、下游分别打设,经两旁至中间合拢同时在插打过程中,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拨起重插板桩下插以前,应以锁口内涂黄油、填塞锯末等混合物用来止水沿上游方向的板桩底端应以木锲封闭锁口,以防止泥砂堵塞锁口组拼钢板桩时,用油灰和棉花捻缝,以防漏水插打时在桩头处加焊钢板,以保护钢板桩头。
3)在施工过程中为了防止冲刷,需要注意冲刷深度,发现冲刷深度过大时应及时在围堰外侧堆码砂袋,另外为了确保在施工过程中钢板桩围堰的稳定和安全,需要减小水流冲击力,一般采用的方法是在潮水流动方向设分水板4)在围堰抽水开挖时,内支撑安装必须及时跟上,内支撑安装后才可进行围堰开挖内支撑材料必须精确计算受力情况,最合理地布置内支撑,选用合适的材料作为内支撑材料同时在填土过程中,提前准确掌握河床地质资料非常关键,因为对工期要求较紧,在填土围堰前要准备好机具和人员,以缩短围堰施工周期并节约资金5)为了使拔出钢板桩的工作得以顺利进行,可将板桩与水下封底混凝土接触的部位涂以沥青,在拔除钢板桩前,向围堰内灌水,使堰内水面高出河水面1,利用静水压力将钢板桩推开,使其于水下封底混凝土脱离;必要时,可用打桩锤击大待拔的钢板桩,再行拔出钢板桩顶应制备圆孔,便于连接起吊卡环拆除钢板桩3.5 小结用钢板桩围堰进行海上承台施工是在经过认真检算和试验,并且在充分调查并取得了大量的现场数据后而最终确定的施工方案钢板桩维护结。