拉森鋼板樁圍堰施工控制技術

盧軍球（安徽省路橋工程集團有限責任公司，安徽 合肥 230001）

拉森鋼板樁圍堰施工控制技術

盧軍球（安徽省路橋工程集團有限責任公司，安徽 合肥 230001）

文章主要介紹了六安市裕安區獨山大橋位于砂礫石層的深水系梁施工時采用拉森鋼板樁圍堰施工控制技術。

大橋；鋼板樁圍堰；施工技術

1 工程概況

六安市裕安區獨山大橋位于獨山鎮境內，跨越河道為淠河；全長426m，全寬10m，上部結構采用14 ×30m先簡支后連續混凝土組合箱梁，橋墩為柱式墩，樁基礎；橋臺為肋板式臺身，樁基礎；接線長約1km，路基寬8.5m，路面寬7m。地質情況如下圖1。

圖1

2 施工準備

首先在鋼板樁堆放基地對鋼板樁進行分類、整理，選用同種型號的板樁，進行彎曲整形、修正、切割、焊接，整理出施工需要的型號（拉森IV號鋼板樁）、規格（450×310×15.5）、數量2套（9m×130根）的鋼板樁。

鋼板樁進場前需要檢查整理，發現缺陷隨時調整，整理后在運輸和堆放時盡量不使其彎曲變形，避免碰撞，尤其不能將連接鎖口碰壞。

鋼板樁的設置位置應便于基礎施工，應在原地面下結構邊緣之外，并留有支、拆模板的操作空間；鋼板樁平面不直的，應盡量使其平直整齊，避免不規則的轉角，以便順利將鋼板樁插打入地下，并利于圍檁支撐的設置。

3 測量定位

對墩位承臺控制點標明并經過復核無誤后加以有效保護，同時距離系梁臺邊線0.65m的位置放出鋼板樁插打位置，并用槽鋼定位，在保證鋼板樁垂直度的情況下逐根插打。

4 鋼板樁、圍檁及支撐布置

經設計計算，該圍堰平均開挖深度為 4.6m，開挖尺寸為10.5×2.5m，共布置2道支撐，具體布置見圖2。第一、二道圍檁均采用一根H型鋼（400×400 ×20×20），直撐、斜撐采用外徑62cm，壁厚1cm的鋼管；第一道鋼管的頂面與原地面平齊，第二道圍檁中心距第一道圍檁中心 3.7m，第二道臨時支撐安裝在封底混凝土頂面上50cm處。

圖2 基坑支撐布置圖

5 鋼板樁及圍檁、內支撐計算

5.1 計算參數

鋼板樁計算方法采用等值梁法。基坑開挖總深度按5m計算。施工機械荷載按20kPa的均布荷載進行計算。鋼板樁長度取 9m，每延米截面矩 2037cm3，鋼板樁容許抗彎應力土層容重取為19kN/m3，浮容重取值9kN/m3，水容重取值10kN/m3，地質情況以粘性土為主，據調查土體內摩擦角平均值為16°，主動土壓力系數被動土壓力系數被動土壓力修正系數K=1.44，取每延米鋼板樁為計算單元。

5.2 設計工況及荷載組合

5.2.1 設計工況一

鋼板樁內側已開挖至第二道圍檁處，開挖深度5m，第一道支撐已經安裝，第二道支撐未安裝，在工況一條件下最不利荷載組合：施工機械荷載+水壓力+主動土壓力+被動土壓力。鋼板樁外側水位按+1.08m計算。

5.2.2 設計工況二

鋼板樁內側已開挖至第二道圍檁處，開挖深度5m，第一、二道支撐已經安裝，但尚未向下開挖，在工況二條件下最不利荷載組合：施工機械荷載+水壓力+主動土壓力+被動土壓力。鋼板樁外側水位按+1.08m計算。

5.3 各工況下鋼板樁分析計算

5.3.1 工況一

鋼板樁圍堰外的主動土壓力等于內側的被動土壓力的平衡點距開挖底面的距離 y。19×1.36× 0.5678+9×（3.14+y）×0.5678+10×（3.14+y）=19 ×1.44×1.761y，解得：y=1.878m。

計算簡圖：

彎矩圖：

支反力：

查看計算結果圖形得出，鋼板樁的最大彎矩為281.85kN.m，鋼板樁采用拉森IV型鋼板樁，每延米鋼板樁的抗彎模量W=2037cm3，則鋼板樁應力為：

鋼板樁的強度滿足要求。

驗算鋼板樁埋深t

t=1.1（x+y）=8.73m＜24-3.5=20.5m，入土深度滿足要求。

5.3.2 工況二

鋼板樁圍堰外的主動土壓力等于內側的被動土壓力的平衡點距開挖底面的距離 y。19×1.36× 0.5678+9×（3.14+y）×0.5678+10×（3.14+y）=19 ×1.44×1.761y，解得：y=1.878m。

計算簡圖：

彎矩圖：

支反力：

查看計算結果圖形得出，鋼板樁的最大彎矩為60.16kN.m，鋼板樁采用拉森IV型鋼板樁，每延米鋼板樁的抗彎模量W=2037cm3，則鋼板樁應力為：

鋼板樁的強度滿足要求。

驗算鋼板樁埋深t

t=1.1（x+y）=8.73m＜24-3.5=20.5m，入土深度滿足要求。

5.4 圍檁及支撐分析計算

80鋼管截面特性：

60鋼管截面特性：

H型鋼截面特性值

5.4.1 第一、二道圍檁

計算取最不利情況即工況三，最大荷載為310.25kN/m。

計算簡圖：

彎矩圖：

剪力圖：

軸力圖：

第一、二道圍檁采用一根 H型鋼（400×400× 20×20），直、斜撐鋼管尺寸均為內徑 60cm，壁厚1cm。

①圍檁驗算

經計算，最大彎矩值為515.372kN.m，最大剪力值714.5kN。

圍檁采用一根H型鋼強度、剛度均滿足要求。

②支撐鋼管驗算

支撐鋼管最大軸力為1373.793kN。

③斜撐鋼管驗算

最大軸力為2362kN，最大彎矩為125.07kN.m。

斜撐采用60鋼管強度滿足要求。

計算簡圖：

彎矩圖：

剪力圖：

軸力圖：

6 鋼板樁施工

①將鋼板樁運到工地后，鋼板樁在拼組前必須對其進行檢查、丈量、分類、編號，同時對兩側鎖口用一塊同型號長2～3m的短樁作通過試驗，以2～3人拉動通過為宜。鎖口通不過或樁身有彎曲、扭曲、死彎等缺陷，采用冷彎，熱敲（溫度不超過800～1000℃），焊補、鉚補、割除、接長等方法加以整修。插打鋼板樁之前須檢查振動錘。振動錘是打拔鋼板樁的關鍵設備，在打拔前一定要進行專門的檢查，確保線路暢通，功能正常。且功率達到40kW以上，而夾板牙齒磨損不宜太多。

②履帶吊停在離打樁點就近的基坑邊，側向施工，便于測量人員觀察。掛上振動錘，升高，理順油管及電纜。

③錘下降，開液壓口，拉一根樁至打樁錘下，鎖口抹上潤滑油，并起錘。

④鋼板樁計算長度為9m（基坑5m、入土4m），待鋼板樁尖離開地面30cm時，停止上升。錘下降，使樁至夾口中，開動液壓機，夾緊樁。上升錘與樁至打樁地點。

⑤鋼板樁插打時，單樁的鎖口內均涂以黃油混合物油膏，以減少插打時的摩阻力并加強防滲性能。插打鋼板樁時從第一塊就應保持平整，幾塊插好后即插打一塊深的以保持穩定，然后繼續插打。

⑥在插打過程中，加強測量工作，發現傾斜，及時調整，為保證插樁順利合攏，要求樁身垂直。在整個鋼板樁插打過程中必須保證合攏密實，以防漏水。

⑦對準鋼板樁與定位樁的鎖口，靠震動錘與樁自重壓到樁所要插打的位置。

⑧試開打樁錘30s左右，停止振動，利用錘慣性打樁至計算標高，開動振動錘打樁下降，控制打樁錘下降的速度，盡可能的使樁保持豎直，以便鎖口能順利咬合，提高止水能力。

⑨板樁至設計高度前40cm時，停止振動，振動錘因慣性繼續轉動一定時間，打樁至設計高度。

⑩松開液壓夾口，錘上升，打第二根樁，以上類推至打完所有樁。打樁前一般應在鎖口內涂以黃油、鋸末等混合物，在打完鋼板樁后，開始進行鋼板樁圍堰內的止水處理。

7 結束語

通過六安市裕安區獨山大橋位于砂礫石層的深水系梁拉森鋼板樁圍堰施工實踐，拉森鋼板樁圍堰值得推廣應用。

JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術規范［S］.

U443.16+2

B

1007-7359（2016）02-0116-05

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.040

盧軍球（1981-），男，安徽肥東人，畢業于安徽大學交通分校，工程師。