小间距长大水中钢板桩围堰施工方法与流程

本发明属于一种施工方法，具体是一种运用于江、河、湖、海等水中两个及以上小间距群桥基础钢板桩围堰同步施工的方法。

背景技术：

在我国随着铁路、公路以及市政道路交通的发展，江、河、湖、海等小间距群桥处于快速发展阶段，传统的小间距群桥江、河、湖、海的钢板桩围堰，一般根据单个基坑尺寸的大小，分别施作多个围堰，这样既耗费大量的施工材料，增加了施工成本，且由于单个围堰基坑间相互干扰，土方开挖困难，现采用单个长大钢板桩基坑围堰取代传统的多个基坑围堰，群桥基础能够同步进行施工，这样既能提高施工效率，保证了施工工期，又能节约施工材料和施工成本。

针对传统斜面土层处钢板桩围堰由于两侧土压力不平衡，易存在钢板桩倾斜现象，现在倾斜面处对钢板桩受土压力大的一侧顶部施作反锚体系，对钢板桩施加预拉力，从而平衡土体主动土压力，保证钢板桩受力平衡。

针对传统钢支撑拆除采用直接拆除的方式会因钢支撑轴力较大而发生弹跳，现采用换撑的方式进行钢支撑拆除能有效地减小钢支撑轴力，从而降低了钢支撑拆除时的安全风险。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种运用于江、河、湖、海等水中两个及以上小间距群桥基础钢板桩围堰同步施工的方法。选用本方法进行施工，对于小间距群桥基础可实现同步施工，既提高了施工效率，加快了施工速度，保证了施工工期，又节约了临时结构材料用量，减少了施工成本。本发明是通过以下技术方案来实现的：

小间距长大水中钢板桩围堰施工方法，其特点在于，钢板桩围堰施作于倾斜面土层上，具体包括如下步骤：

1、小间距长大水中钢板桩围堰施工方法，其特征在于，钢板桩围堰施作于倾斜面土层上，具体包括如下步骤：

A、在基坑四角及周边插打钢管定位桩，将钢管定位桩插至设计位置；

B、在钢管定位桩上固定导向梁，所述导向梁位于钢板桩顶往下1m处，所述导向梁包括内侧导向梁和外侧导向梁，所述内、外导向梁之间的间距大于钢板桩厚度2cm,导向梁上设置限位板，所述限位板两端紧扣内侧导向梁和外侧导向梁并沿钢板桩插打方向同步移动；插打钢板桩时，钢板桩桩背紧靠一侧导向梁，当钢板桩插打至设计标高后，立即与导向梁进行焊接；

C、围堰合龙时，合龙点选择在近岸侧围堰下游；

D、围堰合龙后，在围堰的顶部安装第一层钢围檩和钢支撑，且在近岸侧设置反锚体系，所述反锚体系包括锚桩和锚索，将锚桩固定在围堰10m以外，锚索一端穿过钢板桩与第一层钢围檩锚固，另一端与锚桩固定；所述锚索的初始预拉力为50KN，当围堰内倾斜面土层开挖至与原土层较低侧同一高度后，再次施加至100KN预拉力；

E、围堰竖向采用2-3层钢围檩和钢支撑，钢支撑之间竖向间距2-5.5m；

F、当围堰内基坑开挖至设计底标高后，及时浇筑封底混凝土；封底混凝土达到设计强度后，采用等值梁法计算钢板桩所受应力和变形，当钢板桩所受最大应力σ＜[σ]([σ]为所用钢材的允许应力)，最大变形量δ＜L/400(L为两钢支撑之间间距)时，可对围堰最底层的钢支撑进行拆除，当计算不满足要求时，待围堰内承台、墩身施工完毕后，向围堰内注水或填土至每层钢支撑底50cm，依次拆除各层钢支撑及钢围檩。

进一步，在钢支撑拆除时，采用换撑的方式进行拆除，即在计划拆除的钢支撑旁1m处设置临时钢支撑，所述临时钢支撑的一端设有伸缩式活络头，通过千斤顶顶撑活络头与临时钢支撑减小待拆钢支撑轴力，然后拆除待拆钢支撑，随后再拆除临时钢支撑；

进一步，所述施工方法应用于江、河、湖、海等水中两个及以上小间距群桥基础钢板桩围堰同步施工。

进一步，所述的群桥基础之间间距在15m以内。

进一步，所述的钢板桩围堰长边长度大于等于短边长度的2倍以上，开挖深度大于等于6m。

进一步，所述的钢板桩围堰开挖采用长臂挖机结合小挖机沿基坑长边从两端同步对称向中间开挖。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明适用于江、河、湖、海等水中两个及以上小间距群桥基础钢板桩围堰同步施工。首先解决了以往小间距群桥基础间隔异步施工的难题，采用单个长大钢板桩围堰群桥基础可以同步进行施工，并且节约了临时结构材料和工期，减少了施工成本；其次解决了以往多个围堰体积小、角撑多而导致的土方开挖速度慢的难题，从而节约了施工工期。

2、本发明采用反锚体系，对土体所施加的预拉力平衡了倾斜面土层的主动土压力，保证了两侧钢板桩受力平衡。

3、本发明钢支撑拆除过程中采用换撑的方式进行拆除，解决了以往单根钢支撑轴力大而拆除风险高的难题，采用换撑的方式进行钢支撑拆除能有效地减小钢支撑轴力，降低拆除过程中的安全风险。

4、本发明基坑开挖采用长臂挖机结合小挖机沿基坑长边从两端同步对称向中间开挖，有效地控制了钢板桩围堰长边变形。

附图说明

图1是本发明钢板桩围堰平面布置图。

图2是本发明钢板桩围堰横断面布置图。

图3是本发明反锚体系平面图。

图4是本发明反锚体系横断面图。

图5本发明导向梁横断面图。

图6本发明导向梁平面图。

图中标号：1钢板桩；2反锚体系；3钢围檩；4钢支撑；5锚桩；6锚索；7钢管桩；8牛腿；9导向梁；10限位板。

具体实施方式

参见附图，小间距长大水中钢板桩围堰施工方法，施作于倾斜面土层上，具体包括以下步骤：

⑴施工准备

对进场的机械设备、钢板桩进行检查。凡钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均需进行修整。

⑵水中导向梁安装

在基坑四个角点以及每边每间隔6m打入钢管定位桩；钢管定位桩插入至设计位置后，在钢管定位桩上位于钢板桩顶往下1m处焊接型钢牛腿，牛腿上焊接固定型钢或钢板桩导向梁，为了保证钢板桩平面位置的准确性，设内、外两排钢管定位桩，内、外两排钢管定位桩上分别设置内侧导向梁和外侧导向梁，且内、外导向梁之间的间距大于钢板桩厚度2cm。

⑶钢板桩插打

插打钢板桩时，钢板桩桩背紧靠一侧导向梁，边打边在相互垂直的两个方向用锤球进行观测，以确保钢板桩插正、插直。当钢板桩插打至设计标高后，立即与内外导向梁进行焊接，每米焊缝长度不小于15mm，焊缝高度不小于8mm，以抵抗水流冲击。

在钢板桩插打时，为防止振动引起导向梁变形造成钢板桩偏位，故在内外两片导向梁之间设置一移动式限位板，该限位板两端紧扣在内、外侧导向梁的外侧，并沿钢板桩插打方向同步移动。

钢板桩插打顺序自围堰外侧上游角桩沿顺时针和逆时针同步插打至内侧下游角桩处合龙，整个施工过程中，要用锤球或正交的两台经纬仪控制每片桩的垂直度，并及时调整；每一片钢板桩先利用自重下插，当自重不能下插时，才进行加压。

⑷围堰合龙

合龙点选择在近岸侧围堰下游。

围堰合龙时，在距离合龙口还剩余10-15根桩时开始严格控制钢板桩倾斜度，每插打一根钢板桩就用经纬仪测量其轴向及法向倾斜度,为保证合龙口处钢板桩垂直，以便合龙口顺利闭合，在距合龙口还剩6-8根钢板桩时立即插打楔形钢板桩，将桩的轴向倾斜度纠正，然后再插打剩余部分桩至合龙处，使其轴向及法向倾斜度均控制在规范允许偏差以内。

⑸反锚体系设置

由于本发明方法施作的土层为一个倾斜面，为平衡围堰两侧主动土压力，围堰合龙后，在围堰的顶部安装第一层钢围檩和钢支撑，且在近岸侧设置反锚体系，反锚体系包括锚桩(可采用双拼H型钢、双拼工字钢或钢管桩)和锚索(可采用钢绞线或精轧螺纹钢)，将锚桩固定在围堰10m以外，锚索一端穿过钢板桩与第一层钢围檩锚固，另一端与锚桩固定；所述锚索的初始预拉力为50KN，当围堰内倾斜面土层开挖至与原土层较低侧同一高度后，再次施加至100KN预拉力；锚索设置在近岸侧钢板桩围堰1/2及1/4处，锚索束数可根据主动土压力经计算确定。

⑹基坑开挖

基坑土方采用分层开挖，由于开挖面积大，开挖深度深，土方总量大，大大增加了开挖难度，为了有效地控制开挖过程中钢板桩围堰长边变形，减少基底土体的暴露时间，其中距第一层钢围檩底部50cm以上的第1层土体采用2台普通挖掘机从两端向中间开挖，第2层及以下土体以每层开挖深度不超过2m，采用2台长臂挖机结合小挖机沿基坑长边从两端同步对称向中间开挖；基坑开挖至设计底标高后，及时浇筑封底混凝土，根据基底土层渗透系数，选择干封或湿封，干封直接采用汽车泵泵送混凝土至基底，湿封则在基坑底布置导管，导管间距6m-10m，导管用焊接在钢支撑上的型钢固定架固定，汽车泵连接导管进行水下混凝土泵送浇筑，浇筑厚度根据设计需求确定。

⑺钢围檩和钢支撑设置

基坑竖向采用2-3层钢围檩和钢支撑，钢支撑之间竖向间距2-5.5m，钢围檩均采用双拼或三拼H型钢，之间通过缀板焊接为一体，钢支撑均采用螺旋钢管。钢支撑的端部与钢围檩焊接为一体。

⑻基坑监测

采用电子水准仪对桩顶顶竖向位移、基坑周边地表竖向位移进行监测，采用全站仪对桩顶水平位移及基坑周边地表水平位移进行监测，采用轴力计对钢支撑轴力进行监测，通过监测了解基坑周围土体在施工过程中的动态变化，明确可能产生失稳的薄弱环节，通过监测了解钢板桩围堰支护结构的受力和变位状态，并对其稳定性进行评价。

⑼钢围檩和钢支撑拆除

当围堰内基坑开挖至设计底标高后，及时浇筑封底混凝土；封底混凝土达到设计强度后，采用等值梁法计算钢板桩所受应力和变形，当钢板桩所受最大应力σ＜[σ]([σ]为所用钢材的允许应力)，最大变形量δ＜L/400(L为两钢支撑之间间距)时，可对围堰最底层的钢支撑进行拆除，当计算不满足要求时，待围堰内承台、墩身施工完毕后，向围堰内注水或填土至每层钢支撑底50cm，依次拆除各层钢支撑及钢围檩。

拆除时需严格按照从下至上逐步释放钢支撑轴力的原则对钢支撑和钢围檩体系进行拆除，在钢支撑拆除时，采用换撑的方式进行拆除，即在计划拆除的钢支撑旁1m处设置临时钢支撑，所述临时钢支撑的一端设有伸缩式活络头，通过千斤顶顶撑活络头与临时钢支撑减小待拆钢支撑轴力，然后拆除待拆钢支撑，随后再拆除临时钢支撑。

⑽钢板桩拔除

待钢围檩和钢支撑拆除完成后，向基坑内注水至与河道水面持平，开始钢板桩拔除，钢板桩采用振动锤进行拔除，同时拆除反锚体系。

上述具体实施方式仅是示例性的，是为了更好使本领域的技术人员理解和掌握，并不用以限制本发明专利对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变形和改进，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。