拉森鋼板樁施工工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn)

拉森鋼板樁施工工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn)XXXXXXXXX摘要本文通過施工實(shí)踐與摸索并結(jié)合了施工過程中遇到的具體問題及解決問題的方法，較為詳細(xì)地闡述了18米拉森鋼板樁的施工工藝和質(zhì)量控制要點(diǎn)。關(guān)鍵詞拉森鋼板樁施工工藝質(zhì)量控制要點(diǎn)1.項(xiàng)目概況甬江特大橋是浙江省寧波市繞城高速公路東段的一座特大型橋梁，大橋跨越寧波市鎮(zhèn)海和北侖兩個(gè)轄區(qū)，建成后為寧波市標(biāo)志性工程。經(jīng)變更后：全長(zhǎng)1.478km，橋的主橋跨徑組成為（54+166+468+166+54）m，雙菱形連體橋塔斜拉橋。索塔承臺(tái)為62×33×5.5m的矩形整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。D2索塔位置現(xiàn)地面標(biāo)高為＋2.45m，承臺(tái)基坑開挖平面尺寸為65×36m，開挖深度為6.45m，開挖面積2340m2左右，開挖方量約m3。2.土層技術(shù)參數(shù)在D2索塔承臺(tái)基坑支護(hù)設(shè)想深度內(nèi)的地基土，由淺至深主要有以下幾層：2.1I1填土：層厚0.7～1.7m。2.2I2亞粘土灰黃色、灰褐色，軟塑～硬塑，含少量鐵錳質(zhì)斑塊，層厚0.0～1.0m。層底深度1.4～3.6m。地基土容許承載力[σ0]=70kpa。2.3II1淤泥質(zhì)亞粘土灰色、流塑、飽和，多呈薄層狀，局部相變成淤泥質(zhì)粘土。頂板埋深1.4～3.6m。層底深度10.50～18.00。地基土容許承載力[σ0]=50kpa。自然孔隙比1.394,飽和度97.6％，液性指數(shù)1.99，塑性指數(shù)13.5，粘聚力5.0kPa，內(nèi)摩擦角8.1°。高含水量、高壓縮性，物理力性子差，為本工程主要地基壓縮層，易變形和失穩(wěn)。2.4II2淤泥淤泥，灰色，流塑，厚層狀，土質(zhì)不均一，局部為淤泥質(zhì)粘土，含少量貝殼碎片。頂板埋深2.00m。層底深度11.00m。厚度9.00m。地基土容許承載力[σ0]=50kpa。天然孔隙比1.631，飽和度96.6％，液性指數(shù)1.52，塑性指數(shù)27.0，粘聚力6.0kPa，內(nèi)摩擦角0.9°。高含水量、高壓縮性，物理力學(xué)性質(zhì)差，為本工程主要地基壓縮層，易變形和失穩(wěn)。2.5III1淤泥質(zhì)粘土灰色、飽和、流塑，薄層狀～鱗片狀結(jié)構(gòu)。頂板埋深10.50～17.30m，層厚18.80～33.50m。地基土容許承載力[σ0]=58kpa。自然孔隙比1.407，飽和度97.8，液性指數(shù)1.37，塑性指數(shù)17.4，粘聚力8.0kPa，內(nèi)摩擦角6.8°。高含水量、高壓縮性，物理力學(xué)性子差，為本工程主要地基壓縮層，易變形和失穩(wěn)。2.6III2亞粘土灰色，流塑～軟塑，薄層，夾亞砂土薄層。頂板埋深20.5～35.5m，層厚30.00～43.8m。厚度3.0～19.1。地基土容許承載力[σ0]=90kpa。自然孔隙比0.937，飽和度100.0，液性指數(shù)0.79，塑性指數(shù)15.1，粘聚力30.0Pa，內(nèi)摩擦角17.3°。本工程公開土層沒有承壓水。圖1鉆探孔平面位置圖圖2工程地質(zhì)斷面圖3.不利因素3.1寧波地區(qū)的軟土力學(xué)性子差，對(duì)變形比較敏銳；土層為鱗片狀，排水性能很差；自然孔隙比、飽和度高。3.2承臺(tái)邊線距離水渠最近約為7.0m左右，距離甬江大堤最近20.39m，東側(cè)邊線距離便道最近9.5m左右；承臺(tái)南側(cè)邊線距離便道最近約為12.5m左右；承臺(tái)西側(cè)邊線距離施工道路最近為7.6m左右；承臺(tái)北側(cè)邊線距離熱力管道最近為4.3m左右，重力式大堤高出基坑底近5m，要考慮大堤和水渠的整體穩(wěn)定性。3.3基坑開挖時(shí)間為2008年10月份，這個(gè)季節(jié)處于位期、臺(tái)風(fēng)期，百年一遇水位為＋3.72m，此時(shí)水壓高度7.72m。3.4受水渠、熱力管道、防汛大堤、水平支持的影響，出土方向只能在南邊，挖土比較慢。工程樁凈間距約為3.4m，導(dǎo)致局部修土困難。4.圍堰設(shè)計(jì)形式D2索塔承臺(tái)根據(jù)基坑工程上述特點(diǎn)及施工條件并結(jié)合以往工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和項(xiàng)目自身的條件（鎮(zhèn)海側(cè)采用鋼管樁施工，采用的鋼管樁材料將用在全橋支架上，如果北侖側(cè)也采用鋼管樁施工，將產(chǎn)生多余的支撐材料且北侖側(cè)土質(zhì)較鎮(zhèn)海側(cè)差，水位較高，土體穩(wěn)定性受滲水影響較大），經(jīng)過多個(gè)方案的分析計(jì)算比較，決定選用以下支護(hù)結(jié)構(gòu)形式：基坑?xùn)|側(cè)、南側(cè)、西側(cè)三側(cè)采用ⅣW型（600mm×210mm×18mm）鋼板樁圍護(hù)，靠近水渠一側(cè)（北側(cè)）采用φ610δ8螺旋電焊鋼管樁，按照不同地段土層情況，樁長(zhǎng)24.00m～27.00m?？紤]到北面接近河渠，為了防止?jié)B水，在鋼管樁外側(cè)施打一排長(zhǎng)12m，型號(hào)為（400mm×170mm×15.5mm）的鋼板樁。鋼板樁中心離承臺(tái)邊距離≥1.5m。圍堰支護(hù)樁與圍檁需盡量緊靠，在牛腿位置兩者需采用焊接連接，其中空隙采用素混凝土充實(shí)，在其間放置一定數(shù)量的φ10鋼筋防止混凝土受力后開裂后掉落。φ10鋼筋必要時(shí)與圍檁、支護(hù)樁焊接固定。具體分布如下圖：圖3圖4基坑支撐示意圖5.鋼板樁圍堰施工結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1計(jì)算方式計(jì)較工具接納理正基坑支護(hù)軟件，結(jié)合部別離工復(fù)核計(jì)較。5.2計(jì)較思路（1）接納鋼板（管）樁加設(shè)鋼支持的支護(hù)形式，單元計(jì)較接納m法，結(jié)合經(jīng)歷系數(shù)進(jìn)行調(diào)解；（2）地面超載按不同的周邊環(huán)境及施工圍堰的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)置；（3）截面設(shè)計(jì)按以下工況計(jì)算的最大彎矩進(jìn)行設(shè)計(jì)：工況一：自然地坪放坡開挖至鋼支持圍檁底-0.300，安裝圍檁及一道鋼支持；工況二：第二次開挖至開挖標(biāo)高－4.00；工況三：鋼支持安裝完畢后后，土體開挖到基坑底部并及時(shí)施工500厚鋼筋混凝土墊層；（因設(shè)計(jì)按最不利因素考慮該工況視同工況二處理下列計(jì)算就不予列出）工況四：橋墩承臺(tái)分層澆搗，第一層2500厚混凝土施工完畢（至-1.000），承臺(tái)周圍和圍護(hù)樁之間澆搗混凝土換撐帶強(qiáng)度達(dá)到80%后，拆除鋼支撐；工況五：承臺(tái)全部施工完畢，承臺(tái)周圍土體回填后拔除鋼管樁。5.3支護(hù)計(jì)較各工況：5.4支護(hù)樁單元計(jì)算結(jié)果匯總表：基坑等級(jí)：Ⅱ級(jí)重要性系數(shù)：1.00計(jì)算區(qū)域Ⅰ區(qū)Ⅱ區(qū)Ⅲ區(qū)XXX度（m）6.5006.5006.500支護(hù)樁型樁長(zhǎng)（m）單樁最大彎矩(kN.m)挖至坑底275.15275.60267.89支撐力樁身最（kN/0大位移.71m）（mm）122.99131.46139.5946.4248.7949.61整體穩(wěn)定系數(shù)1.3731.3611.323抗隆起系數(shù)XXX3.1976.8397.840抗傾覆系數(shù)1.3801.3651.375φ610鋼管樁24.00ⅣW型18.00ⅣW型18.005.5支護(hù)樁單元計(jì)較結(jié)論從以上一系列的計(jì)算及分析中可看出采用設(shè)計(jì)的鋼板樁及鋼管樁作為圍堰施工是能夠滿足施工要求的也是合理的。6.拉森鋼板樁施工工藝流程：現(xiàn)場(chǎng)三通一平試樁施打設(shè)備進(jìn)場(chǎng)裝備調(diào)試定位夾樁及就位確定施打機(jī)械與方式垂直度控制插樁平面位置控制樁位底部障物清除吊送鋼板樁樁位放樣鋼板樁預(yù)購鋼板樁進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)鋼板樁吊裝運(yùn)輸鋼板樁貯存拔樁試驗(yàn)捶擊沉樁停錘樁機(jī)挪動(dòng)定位樁頂標(biāo)高控制7.施工準(zhǔn)備：7.1試樁鋼板樁沉樁施工前先試樁，試樁位置選擇在離施工現(xiàn)場(chǎng)不遠(yuǎn)處與施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件相似位置或在鋼板樁施工位置選取具有代表性區(qū)域，試樁數(shù)量不小于10根。試樁的各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)分析后確定現(xiàn)場(chǎng)施工所采用的鋼板樁類型及施打機(jī)械型號(hào)。7.2鋼板樁的檢驗(yàn)對(duì)鋼板樁，一般有材質(zhì)檢驗(yàn)和外觀檢驗(yàn)，以便對(duì)不合請(qǐng)求的鋼板樁進(jìn)行矯正，以削減打樁過程當(dāng)中的困難。7.2.1外觀檢驗(yàn)：包孕表面缺陷、長(zhǎng)度、寬度、厚度、高度、端部矩形比、平直度和鎖口形狀等項(xiàng)內(nèi)容。搜檢中要留意：a）對(duì)打入鋼板樁有影響的焊接件應(yīng)予以割除；b）割孔、斷面缺損的應(yīng)予以補(bǔ)強(qiáng)；c）若鋼板樁有嚴(yán)峻銹蝕，應(yīng)測(cè)量其實(shí)際斷面厚度。原則上要對(duì)全部鋼板樁進(jìn)行外觀搜檢。7.2.2材質(zhì)檢驗(yàn)：對(duì)鋼板樁母材的化學(xué)成分及機(jī)械性能進(jìn)行全口試驗(yàn)。包孕鋼材的化學(xué)成分分析，構(gòu)件的拉伸、彎曲試驗(yàn)，鎖口強(qiáng)度試驗(yàn)和延長(zhǎng)率試驗(yàn)等項(xiàng)內(nèi)容。每種規(guī)格的鋼板樁至少進(jìn)行一個(gè)拉伸、彎曲試驗(yàn)。每20-50t重的鋼板樁應(yīng)進(jìn)行兩個(gè)試件試驗(yàn)。7.3鋼板樁吊運(yùn)裝卸鋼板樁宜采用兩點(diǎn)吊。吊運(yùn)時(shí)，每次起吊的鋼板樁根數(shù)不宜過多，并應(yīng)注意保護(hù)鎖口免受損傷。吊運(yùn)方式有成捆起吊和單根起吊。成捆起吊通常采用鋼索捆扎，而單根吊運(yùn)常用專用的吊具。7.4鋼板樁堆放鋼板樁堆放的地址，要挑選在不會(huì)因壓重而產(chǎn)生較大沉陷變形的平坦而堅(jiān)固的園地上，并便于運(yùn)往打樁施工現(xiàn)場(chǎng)。堆放時(shí)應(yīng)留意：7.4.1堆放的順序、位置、方向和平面布置等應(yīng)考慮到以后的施工方便；7.4.2鋼板樁要按型號(hào)、規(guī)格、長(zhǎng)度分別堆放，并在堆放處設(shè)置標(biāo)牌說明；7.4.3鋼板樁應(yīng)分層堆放，每層堆放數(shù)量一般不超過5根，各層間要墊枕木，墊木間距一般為3-4米，且上、下層墊木應(yīng)在統(tǒng)一垂直線上，堆放的總高度不宜超過2米。7.5機(jī)械設(shè)備配置在較深水中打樁時(shí)，要根據(jù)工地使用機(jī)械及水上作業(yè)的設(shè)備要求安排；在岸邊或淺水處，可采用用簡(jiǎn)易腳手架或直接用打樁機(jī)或吊機(jī)、扒桿等機(jī)械打樁。打鋼板樁時(shí)選用較輕型樁架，一般錘重宜大于樁重、錘擊能要恰當(dāng)。本項(xiàng)目18米拉森鋼板樁及鋼管樁接納50t履帶吊及DZ90型液壓振動(dòng)錘配合沉樁；12米拉森鋼板樁接納專業(yè)50t履帶式高頻鋼板樁打樁機(jī)。7－150t履帶吊及DZ90型液壓振動(dòng)錘配合沉樁7－2專業(yè)50t履帶式高頻鋼板樁打樁機(jī)7.6導(dǎo)架的安裝在鋼板樁施工中，為保證沉樁軸線位置的正確和樁的豎直，控制樁的打入精度，防止板樁的屈曲變形和提高樁的貫入能力，一般都需要設(shè)置一定剛度的、堅(jiān)固的導(dǎo)架，亦稱“施工圍檁”。導(dǎo)架采用單層雙面形式，通常由導(dǎo)梁和圍檁樁等組成，圍檁樁的間距一般為2．5～3．5米，雙面圍擦之間的間距不宜過大，一般略比板樁墻厚度大8～15mm。導(dǎo)架的安裝，一般是先打定位樁或作臨時(shí)施工平臺(tái)。導(dǎo)架采用在工廠或現(xiàn)場(chǎng)分段制作，在平臺(tái)上組裝，固定在定位樁上。當(dāng)未設(shè)定位樁時(shí)，直接放置在施工平臺(tái)上，待插打入少量鋼板樁后，逐漸將導(dǎo)框固定到鋼板樁上。安裝導(dǎo)架時(shí)應(yīng)留意以下幾點(diǎn)：（1）采用經(jīng)緯儀和水平儀控制和調(diào)整導(dǎo)梁的位置。（2）導(dǎo)梁的高度要適宜，要有利于控制鋼板樁的施工高度和提高施工工效。（3）導(dǎo)梁不能隨著鋼板樁的打設(shè)而產(chǎn)生下沉和變形。（4）導(dǎo)梁的位置應(yīng)盡可能垂直，并不克不及與鋼板樁碰撞。7－3鋼板樁施工導(dǎo)架8.鋼板樁施打拉森鋼板樁施工質(zhì)量直接關(guān)系到施工止水、擋土和基坑安全，是本工程施工最關(guān)鍵的工序之一。8.1鋼板樁施打辦法的辨別及各法優(yōu)缺點(diǎn)的比較8.1.1按照鋼板樁打入辦法不同可接納“單獨(dú)打入法”和“屏風(fēng)打入法”施工。兩種辦法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用前提見表2。單獨(dú)打入法和屏風(fēng)打入法優(yōu)缺點(diǎn)比較表2比較內(nèi)容施工方法單獨(dú)打入法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件打入方法簡(jiǎn)便迅速不需易使鋼板樁向一側(cè)傾板樁墻要求不高，板輔助支架斜，誤差積累后不易糾正樁長(zhǎng)度較小的情況可減少傾斜誤差積累，插樁的自立高度較大，禁止大的傾斜，易于實(shí)現(xiàn)封必需留意插樁穩(wěn)定和施工閉合攏，保證施工質(zhì)量安全，施工速度較慢除個(gè)別情況外均適用屏風(fēng)式打入法8.1.2根據(jù)鋼板樁之間的鎖扣方式，還可采取大鎖扣扣打施工法及小鎖扣扣打施工法施工。如圖8－2所示。兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件見表3。圖8－2鋼板樁打入方式示意圖(a)大鎖扣扣打施工法；(b)小鎖扣扣打施工法大鎖扣和小鎖扣扣打施工法優(yōu)缺點(diǎn)比較表3比較內(nèi)容施工辦法大鎖扣扣打施工法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用前提打入方法簡(jiǎn)便迅速能保證施工質(zhì)量,且止水效果、支護(hù)效果均較好，板樁用量較少鋼板樁有一定傾僅適用于強(qiáng)度較高斜度不止水,整體性透水性差，對(duì)圍護(hù)系統(tǒng)要較差,板樁用量較大求精度低的工程打法較復(fù)雜適用范圍廣，大都采用此種辦法小鎖扣扣打施工法8.2鋼板樁施打方式方法的確定8.2.1試樁施工過程及出現(xiàn)的問題試樁位置選擇在承臺(tái)東側(cè)，由東北角開始進(jìn)行，試樁共安排了11根鋼板樁做為試樁；首先由測(cè)量隊(duì)準(zhǔn)確放出圍堰在東側(cè)的施打位置，根據(jù)圍堰尺寸及現(xiàn)場(chǎng)情況制作導(dǎo)架，采用50t履帶吊及DZ60型液壓振動(dòng)錘配合按小鎖扣扣打施工法和單獨(dú)打入法沉樁。在試樁施打過程中1、4、6號(hào)樁在施打過程中的前6米左右下沉速度較快，待下沉6米左右后下沉速度逐漸緩慢，鋼板樁下沉的前6米平均下沉速度為5～15s/m，待下沉6米左右后下沉速度僅為180～360s/m，6號(hào)樁甚至在沉樁10米后不再下沉，且有出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，需不時(shí)調(diào)整振動(dòng)錘方向來調(diào)整斜率，但最后還是只能重新拔起進(jìn)行二次施打。由于1號(hào)樁施打過程中僅考慮到鋼板樁的垂直度而忽略了其與圍堰坐標(biāo)控制線的順直度，施工中雖按照質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)控制但由于1號(hào)樁是定位樁，對(duì)質(zhì)量要求需更嚴(yán)格，但在施工中并沒有提高對(duì)定位樁的質(zhì)量控制，同時(shí)導(dǎo)架在試樁時(shí)也過于薄弱（簡(jiǎn)單地在施工現(xiàn)場(chǎng)放置2根焊接到一起并平聯(lián)起來的12米300×300×21的H型鋼，而且也未對(duì)導(dǎo)架進(jìn)行必要的固定），從而使得7、8、9、10、11號(hào)樁施打中位置漸漸偏離圍堰坐標(biāo)線，且7、9、11號(hào)樁在施打過程中引起周邊相臨樁溜樁情況出現(xiàn)，使得7、9、11號(hào)樁不能施工至所需的標(biāo)高高度。試樁進(jìn)行了整整3個(gè)工作日，整個(gè)過程中效率低下且施工質(zhì)量不容樂觀，在11根試樁中僅2、3、5號(hào)樁施工正常，其它樁都不同程度的出現(xiàn)溜樁或周邊板樁溜樁以及因斜率控制不好形成相臨樁相互擠壓不能下沉，導(dǎo)架也在試樁過程中散架2次，不能夠起到應(yīng)有的導(dǎo)向作用。最后只能對(duì)6、7、11號(hào)樁采用大鎖扣施打，3、4、5號(hào)樁采用小鎖扣扣打法。8.2.2試樁問題的解決及正確鋼板樁施打方式方法的確定顛末前期施工試樁階段出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析后以為：（一）導(dǎo)架鋼度及整體性較差且自我穩(wěn)定性不足；（二）振動(dòng)錘振動(dòng)力不足，在受到一定阻力后不克不及下沉板樁，近而只是在一個(gè)范圍土層產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致附近土體液化使得臨近鋼板樁溜樁。（三）對(duì)定位樁質(zhì)量請(qǐng)求不嚴(yán)，重視不夠。（四）鋼板樁施打法需多樣化，不克不及只拘于一種，需集所有施工辦法方式的優(yōu)勢(shì)。所以在鋼板樁的施工進(jìn)入正軌后項(xiàng)目部在施工時(shí)首先加強(qiáng)了導(dǎo)架強(qiáng)度的本身穩(wěn)定性（如照片7－3所示）；并在振動(dòng)錘方面將原本的DZ60型液壓振動(dòng)錘更改成DZ90型液壓振動(dòng)錘（如照片7－1所示）；定位樁施工（基本上都為承臺(tái)轉(zhuǎn)角處的鋼板樁）時(shí)加強(qiáng)對(duì)其斜率、順直度等控制；通過對(duì)兩種鋼板樁施打辦法及兩種鎖扣扣打施工辦法的摸索與比較，從項(xiàng)目實(shí)際情況出發(fā)為包管鋼板樁打設(shè)精度總體接納了屏風(fēng)式打入法，少數(shù)量特殊情況接納單獨(dú)打入法，鎖扣接納大鎖扣扣打施工法和小鎖扣扣打施工法相結(jié)合即承臺(tái)轉(zhuǎn)角和沉樁施工中跟樁嚴(yán)峻需重新施打?qū)驑稌r(shí)接納大鎖扣扣打法，其它情況全部接納小鎖扣扣打法。8－1沉樁施工中跟樁嚴(yán)峻需重新施打?qū)驑稌r(shí)接納大鎖扣扣打法8－2承臺(tái)轉(zhuǎn)角接納大鎖扣扣打法8－3小鎖扣扣打施工法8.3鋼板樁施工過程在施工過程中要求注意以下幾點(diǎn)要求：（1）鋼板樁放線施工，樁頭就位必需精確、垂直、沉樁過程當(dāng)中，隨時(shí)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理。沉樁容許誤差：平面位置縱向100㎜，橫向?yàn)?50㎜～㎜；垂直度為≤5‰。（2）沉樁施前必需平整清除公開、地面及高空障礙物，需保留的公開管線應(yīng)挖暴露來，加以保護(hù)。（3）基坑開挖后鋼板樁垂直平順，無嚴(yán)重扭曲、傾斜和劈裂現(xiàn)象，鎖口連接嚴(yán)密。（4）打樁前，在鋼板樁的鎖口內(nèi)涂油脂，以方便打入拔出。組樁及單樁的鎖口內(nèi)，涂以黃油混合物油膏（重量配合比為：黃油：瀝青：干鋸末：干粘土=2：2：2：1），以減少插打時(shí)的摩阻力，并加強(qiáng)防滲性能。（5）在插打過程中隨時(shí)測(cè)量監(jiān)控每塊樁的斜度不超過2%，當(dāng)偏斜過大不能用拉齊方法調(diào)正時(shí)，拔起重打。（6）振樁前，振動(dòng)錘的樁夾應(yīng)夾緊鋼樁上端，并使振動(dòng)錘與鋼板樁重心在同一直線上。（7）振動(dòng)錘夾緊鋼樁吊起，使鋼板樁垂直就位或鋼板樁鎖口插入相鄰樁鎖口內(nèi)，待樁穩(wěn)定、位置正確并垂直后，再振動(dòng)下沉。鋼板樁每下沉1～2㎜左右，停振檢測(cè)樁的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差，及時(shí)糾正。（8）沉樁中鋼樁下沉速度突然減小，應(yīng)停止沉樁，并鋼樁向上拔起0.6～1.0m，然后重新快速下沉，如仍不能下沉，采取其他措施。鋼板樁打設(shè)公差標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目允許公差板樁軸線誤差土10Cm樁頂標(biāo)