钢板桩施工组织设计及技术控制

马 明 熊跃飞

长江水利委员会长江岩土工程总公司湖北武汉

摘要钢板桩防渗墙施工是长江重要堤防隐蔽工程施工中的一种新工法∀钢板桩施工组织设计编制合理技术

控制到位是保证钢板桩防渗墙顺利施工的必要前提∀ 通过钢板桩在长江堤防加固工程中的首次应用实践介

绍了钢板桩施工组织中的施工场地布置施工流程施工设计等问题提出了钢板桩施工机械设备选择的控制

参数及其计算公式并对施工中有关倾斜度控制合拢口控制和舁形钢板桩弯曲度和翘曲度等关键技术控制进

行了探讨∀

关键词钢板桩堤防加固施工组织设计技术控制长江中游

中图分类号文献标识码

钢板桩防渗墙施工是一种新工法在长江堤防加固工程中

系首次使用∀ 作好施工组织设计及技术控制是保证钢板桩防渗

墙顺利施工的必要前提也是保证工期的先决条件∀ 钢板桩施

工组织设计及技术控制须根据施工场地条件和工程地质条件

合理布置施工现场确定最优施工流程选择合适的施工方法

配备可行的施工设备和合理的劳动组合∀

场地布置

根据钢板桩施工要求施工条件及特点钢板桩施工所需的

主要场地有钢板桩堆放场机械设备拼装场生产生活营地机

械设备停放保养基地等其中机械设备拼装场与机械设备停放

保养基地结合使用即初期作机械设备拼装场后期作机械设备

停放保养基地钢板桩施工工地的保养场所应选择平坦的地

方以防钢板桩弯曲变形堆叠时要逐层插垫枕木总高度保持

以下其它供水供电等结合地方民用管线布设∀

施工流程

放线确定施工场地ψ 开挖平整场地ψ 定位放线确定钢板

桩线路ψ 钢板桩运输到位ψ 打桩机械安装到位ψ 导轨设置ψ 钢

板桩起吊ψ 钢板桩竖直定位与夹持ψ 插打钢板桩ψ 安装监测仪

器ψ 铺设复合土工膜ψ 粘土铺盖ψ 混凝土浇筑ψ 工程监测∀施工方法

钢板桩施工一般采用单根插打法该法施工速度快样架高

度相对较低∀ 位于斜坡上的钢板桩需采用二次打桩必要时采用氧割切断钢板桩∀ 为防止钢板桩倾斜在一根桩打入后应与前一根焊牢它可避免先打入的钢板桩被后打的桩带入土中∀打桩前需对钢板桩逐根检查对锈蚀变形的应及时调整

以减小钢板桩锁口阻力∀ 在软土中打桩时由于锁口处阻力大于钢板桩周围的土体阻力使钢板桩向前进方向倾斜∀ 当钢板桩发生倾斜时须及时调整或采用特制的异型钢板桩纠偏∀ 钢板桩施工程序为开挖施工平台安装施工样架沿样架插打钢板桩拆除施工样架至另一工作面∀

施工样架安装及钢板桩插打有以下要求∀

样架型式的选择∀ 钢板桩的安装和插打均采用样架样架一般采用钢板桩厂家提供的定型样架∀

起重安装设备的选用∀ 首先采用小型吊车安装∗油压履带式吊车再采用∗ 油压履带式吊车吊装钢板桩∀

施工样架的安装∀ 安装程序为将样架的两根支柱插打入地基用起重机将框架沿支柱提升至安装位置并固定将支柱和框架拼装成整体调整校准其位置并使其成水平∀

钢板桩的拼装与插打∀ 施工样架安装完毕后便可进行钢板桩的拼装工作采用起重机吊起振动锤连续作业∀ 钢板桩预先用平板车运到现场堆放于临时堆场∀ 吊桩前先按设计墙深取料深度不够的钢板桩需要电焊补长至设计深度长度大于设计深度的钢板桩裁短至设计深度∀ 最后按槽型钢板桩的套接顺序逐一插打入地基形成完整的钢板桩防渗墙∀

钢板桩施工机械设备选择

钢板桩施工的主要机械为振动锤及相应的起吊设备∀ 振动

锤与钢板桩呈刚性连接依靠锤内偏心块产生上下振动强迫与之接触的土体发生振动大大降低土体的沉桩阻力从而使钢板桩在自重及振动锤的压重作用下顺利沉入土体∀ 施工组织设计根据堤基土体性质钢板桩插打长度合理选择振动锤的振

幅振动频率及振动力∀ 选择时先根据地层的标准贯入击数Ν值大小和钢板桩的长度Λ 确定振动打桩机的振幅Σ 再根据振动打桩机的振幅Σ和钢板桩自重Θ计算偏心力矩Μ计算公式第 卷第期人 民 长 江

年 月

如下

Σ Ν Λ

Μ

Σ Σ Σ Σ ΣΘ

Σ

式中Ν为土层的标贯击数 Λ为钢板桩长 Σ 为振动锤的振幅 Θ为钢板桩自重 Μ为振动锤的偏心力矩∀堤基由壤土砂质土组成 Ν在 ∗ 之间根据计

算所需振动锤振幅为 ∗ 偏心力矩Μ为∗

振动频率为∗∀

振动锤振动力Π应能克服土体对钢板桩的摩阻力并不小

于振动体系重量Θ包括振动锤Θ与钢板桩重量Θ之和 同

时Π与Θ之和应大于土体阻力∀根据钢板桩长度及土体标准贯

入击数应选用∗ 振动锤其振动力为∗ 锤重∗∀

履带吊车的选择除满足一定作业半径范围外还要满足吊

车的实际起吊量Χ振动锤重Θ钢板桩的自重Θ和振动锤的

激振力Π 的要求∀

Χ Θ Θ ΠΚ

式中Κ 为作业系数一般相当于激振力Π的 ∀

如果选择 的振动锤振动锤重Θ 激振力Π

的钢板桩 钢板桩的自重Θ 则Χ

≅∀

根据吊车的起吊量Χ 吊车的作业半径Ρ 和臂长所能承受

的起吊量对照表可以选定履带吊车吨位和作业半径∀如 吊

车的起吊量对照表如表 ∀

表吊车起吊量对照

半径

臂长

若臂长为 时作业半径控制在 ∗ 以内∗ 振动锤需配∗ 吊车∀因此钢板桩施工 台机组所需设备应是∗ 吊车

台∗ 振动锤 个∗ 发电机 台控制柜个样架 组检测工具和配套器材若干∀

人员配备

钢板桩施工的作业班组为 人分别是班长信号工

吊车工振动锤控制箱兼记录工法向看线工轴向看线工导向

扶正工∀ 根据工人操作熟练程度可减至 人∀

技术控制

钢板桩施工技术关键是要从以下几方面加以控制∀

钢板桩的倾斜度控制∀ 钢板桩插打是单根法打入上

部处于自由状态下端靠锁口连接由于受力状态不同下部阻

力大于上部钢板桩施工中上部有向前进方向倾斜的趋势当倾

斜度超过 时钢板桩则难以继续施工施工中要控制倾斜度

在 以内超过 要下入异形钢板桩进行纠偏∀ 施工中

控制方法有上下振动纠偏法反向预留倾斜度法上部反向作用

力法下端开斜面反力法顶端斜夹振动法等∀ 根据施工情况各

种控制工法可单独使用或综合使用∀

钢板桩的合拢控制∀ 钢板桩施工中大多是二三台机

组同时作业就存在 ∗ 个合拢口合拢口控制不好则合不了

拢形成渗漏缺口∀ 要控制合拢口附近∗ 根钢板桩的垂直度准确测量合拢口宽度合拢口特形钢板桩加工前要作试焊试

插保证试插特形钢板桩上下滑动自余∀ 然后根据试插情况正

式焊接合拢特形钢板桩∀

异形钢板桩弯曲度和翘曲度控制∀ 异形钢板桩上部窄

下部宽其目的是为了减少倾斜度保证钢板桩顺利插打∀ 若加

工的特形钢板桩弯曲度和翘曲度控制不好不仅不能纠斜反而

会使法向倾斜度变大∀ 导致轴向倾斜度变大控制方法有定位

法余留后切割线法间隔焊接法和水火校正法等∀

钢板桩振动频率控制∀ 对不同岩性砂性土或粘性

土 其阻力是不一样的粘性土阻力较大砂性土阻力较小若

钢板桩进入粘性土深度较大要保证钢板桩顺利插入须使用高

频冲击要增大振动频率在砂性土中插打阻力较小为提高插

入速度须增大振幅∀

为使钢板桩施工处于文明受控和有序的状态钢板桩施工

组织设计还必须同其它施工组织设计一样制定一套完整的质量保证体系加强现场质量管理进行文明施工和安全生产∀ 这样才能保证钢板桩施工项目优质按期完成∀

编辑喻伟