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        深水圍堰結(jié)構(gòu)形式的改進(jìn)及工藝特點(diǎn)

        2015-08-15 00:51:34徐文杰吳志強(qiáng)重慶單軌交通工程有限責(zé)任公司重慶48000中交二航局重慶40006
        江西建材 2015年3期
        關(guān)鍵詞:鎖口板樁管樁

        ■潘 莉,徐文杰,吳志強(qiáng) ■.重慶單軌交通工程有限責(zé)任公司,重慶 48000;.中交二航局,重慶 40006

        1 工程背景

        1.1 工程概況

        承臺平面尺寸為 33.5 ×17.2m,厚 4.5m,頂面標(biāo)高為 +68.605m,底面標(biāo)高為+64.105m,泥面標(biāo)高約為 +60.0-64.0m,封底砼厚度為2.5m,部分封底混凝土嵌入泥面,需要吸泥找平原地面。

        1.2 水文地質(zhì)條件

        (1)橋位處秋季最低水位68.67m,春節(jié)最高水位75.70m,平均水流速度0.5~1.2m/s,最大流速 3 ~4m/s。(2)橋位處水深為 9m ~13m,局部位置深度超過13m。(3)該項目位于多瑙河沖積沉積層,6-10m范圍含有粉沙、細(xì)沙、粉土、和粘土等地層,地質(zhì)松軟,地層復(fù)雜,層間夾變質(zhì)砂巖,分布無規(guī)律。(4)河床易沖刷,泥面高低不平,起伏變化較大。

        2 深水圍堰方案概述

        深水區(qū)域一般以傳統(tǒng)的鋼套箱、鋼吊箱、鋼板樁圍堰及鋼管樁圍堰工藝為主;在水深超過10m的工程項目,鋼板樁圍堰由于其自身剛度較小而很少采用;而鋼吊箱圍堰無法在入泥深基礎(chǔ)中直接使用,針對本項目的特點(diǎn),現(xiàn)對幾種可行方案進(jìn)行對比分析如下:

        (1)雙壁鋼圍堰。優(yōu)點(diǎn):為常規(guī)工藝,可分塊加工拼裝,工藝較為簡單,易于掌握;整體性好,封水效果好;剛度大,圍堰支撐結(jié)構(gòu)少,安全性能高。缺點(diǎn):鋼材投入多,水下拆除費(fèi)用大,回收率低,成本高;需要水上大型起重設(shè)備;分節(jié)鋼套箱制安、下沉耗時多,工期長;吸泥下沉偏位控制要求高。可行性分析:投入多,施工周期長,無大型水上起重設(shè)備,可行性差。

        (2)鋼板樁圍堰。優(yōu)點(diǎn):能夠迅速展開施工,速度快,周期短;工藝簡單,易于操作;投入材料相對較少,拆除方便,回收率高,經(jīng)濟(jì)性好;對地層適應(yīng)性強(qiáng),易于施打;對原河床高差無要求;不需要大型水上設(shè)備。缺點(diǎn):剛度小,施工期間穩(wěn)定性差;圍囹?qū)訑?shù)多,安裝難度大;圍堰封水效果差;圍堰結(jié)構(gòu)尺寸大,累計誤差不易糾正,合攏困難;鋼板樁相對數(shù)量較多,施工周期較長。可行性分析:投入較少,施工較快,施工期在大流速及深水條件下穩(wěn)定性差,基本可行,可控性不高。

        (3)鋼管樁圍堰。優(yōu)點(diǎn):自身剛度大,抗水頭能力強(qiáng);圍囹支撐少,安全性能較好;不需要大型水上起重設(shè)備;對原河床高差無要求,可在圍堰后吸泥找平。缺點(diǎn):鋼材投入較多,施工精度要求高;施工誤差不易糾正,累計誤差不易消除;剛性組合,封水效果較差;管樁拔除對設(shè)備起重性能有一定要求;合攏需要加工特殊管片,耽誤工期??尚行苑治?投入較多,施工精度要求較高,封水效果可控性不強(qiáng),基本可行。

        (4)鋼管樁和鋼板樁組合圍堰.。優(yōu)點(diǎn):自身剛度大,抗水頭能力強(qiáng),圍囹支撐少,安全性能較好;瑣口較少,封水效果較好;鋼管樁作主要承力結(jié)構(gòu),抗水流能力強(qiáng),施工期穩(wěn)定性好;不需要大型水上起重設(shè)備;板樁少,累計誤差小,合攏誤差易于控制;施工速度快,周期短,拆除比較方便,經(jīng)性好;對原河床高差無要求、可在圍堰后吸泥找平。缺點(diǎn):鎖口管樁施工精度要求高,需要設(shè)置大剛度定位架進(jìn)行鋼管樁插打;管樁拔除對設(shè)備起重性能有一定要求;管樁加工精度要求高,鎖口管樁整根成型,運(yùn)輸難度較大??尚行苑治?施工速度快,工期短,適應(yīng)當(dāng)前的地質(zhì)和水文條件,可行性好。

        通過上面的對比分析可知,在本項目的環(huán)境條件下,將鋼管樁圍堰及鋼板樁圍堰各自優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行組合得到的圍堰結(jié)構(gòu),利用了鋼管樁的剛度來承受水頭壓力,利用板樁的柔性來適應(yīng)剛性管樁的施工偏差,同時還可減少材料投入。此結(jié)構(gòu)允許先插打管樁,再填補(bǔ)其間板樁,無需順序插打,可完全消除累計誤差,方便合攏,使結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了穩(wěn)定性的同時,保證封水效果并方便施工操作。

        3 圍堰施工

        3.1 導(dǎo)向定位架設(shè)計

        鎖口鋼管樁精度要求較高,每跨均相當(dāng)于一次小合攏,偏差過大會直接影響板樁插打,故定位架設(shè)計主要考慮管樁垂直度和相對位置的控制,且具有足夠的剛度。定位架孔位應(yīng)根據(jù)圍堰結(jié)構(gòu)布置形式確定,孔數(shù)盡量偏大,但同時必須考慮起吊性能,本項目考慮為4孔。

        3.2 施工順序

        起始及終點(diǎn)位置的選擇應(yīng)重點(diǎn)考慮兩個影響因素:(1)起始點(diǎn)選擇上游區(qū)域,待上游圍堰插打完成后,可大大減小水流對后期圍堰插打定位的影響,利于管樁垂直度的控制。(2)合攏位置選擇拐角位置,由于拐角處角度的可調(diào)整性,轉(zhuǎn)角合攏不用考慮前期誤差,只考慮鎖口管樁相對間距,利于合攏。

        3.3 管樁及板樁插打

        鎖口鋼管樁剛度較大,先施打鎖口鋼管樁,再插打鎖口鋼管樁之間的板樁。鎖口鋼管樁從上游拐角開始施打,兩個方向推進(jìn),合攏于下游拐角。定位架為4孔,每跨可插打3根管樁,利用前一跨最后一根樁為基礎(chǔ)進(jìn)行下一跨定位,減小管樁間相對誤差。先插打第2根,再分別插打第1、3根管樁,以減小管樁振沉?xí)r的擠土效應(yīng)對已沉放管樁的影響。

        每次插打完成2跨管樁后,插打其間相應(yīng)鋼板樁,減小鋼板樁插打過程帶動管樁偏位而引起的二次誤差。而且,每次應(yīng)將全部的板樁插入管樁鎖口后,再交替施打,避免前期施打板樁時帶動和咬合管樁而導(dǎo)致后期板樁難以插入。管樁頂口存在一定偏位時,可利用手拉葫蘆調(diào)整間距以實現(xiàn)板樁順利插入。

        4 組合圍堰技術(shù)運(yùn)用效果

        單個圍堰歷時15天完成単墩36根鎖口管樁及其鋼板樁插打,施工速度較快,封底并安裝止水橡膠條后,順利抽水并迅速進(jìn)入承臺施工,其主要運(yùn)用效果如下:(1)消除累計誤差——組合圍堰施工順序為先管樁后板樁,每跨施工基本為單獨(dú)的個體,前期成樁不對后期施工產(chǎn)生影響,有效消除傳統(tǒng)鋼板樁或鋼管樁圍堰存在的累計誤差。(2)簡單易行,適用性強(qiáng)——無需大型水上起重設(shè)備,采用一般吊車即可實現(xiàn),抗水頭能力強(qiáng),適用于無水上設(shè)備而流速大、水頭高的砂粘土層。(3)施工速度快——總體數(shù)量少,插打快,合攏僅取決施工相對誤差,易于控制。且圍囹?qū)訑?shù)少,對后期墩身施工影響小。(4)經(jīng)濟(jì)性好——鋼管樁截面特性好,剛度大,抗水頭能力強(qiáng)。與雙壁鋼圍堰比較,用材少,不需要使用大型船機(jī)設(shè)備,可周轉(zhuǎn)重復(fù)使用。(5)封水效果好——自身剛度大,接縫少,封水情況良好,只需做好周邊排水系統(tǒng),配合使用一臺小水泵便可滿足承臺區(qū)域干施工壞境

        5 結(jié)束語

        在現(xiàn)有成熟的施工工藝基礎(chǔ)上加以完善和組合,充分發(fā)揮各工藝的優(yōu)點(diǎn),強(qiáng)強(qiáng)組合,或許比開發(fā)一種新型的結(jié)構(gòu)模式更具有實用性和競爭力。鋼管樁加鋼板樁組合圍堰就是一個成功的示例,此新型的圍堰結(jié)構(gòu)形式,利用鋼管樁和板樁自身的優(yōu)點(diǎn)組合,將組合圍堰引入深水區(qū)域,通過一系列有效的過程控制,保證了鎖口管樁垂直度沉放目標(biāo)并順利合攏,并優(yōu)質(zhì)高效的完成了承臺施工任務(wù),取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益,為今后類似的工程提供借鑒經(jīng)驗,有較好的推廣價值,也為橋梁施工技術(shù)發(fā)展方向提出了一些見解。

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