为有效克服上述施工作业难点,在诸多钢板桩施工工艺及设备遴选的基础上,终确定采用静压工法进行钢板桩止水帷幕施工作业,选用的设备为日本技研制作所研制的带螺旋钻的F201型静压植桩机。
工法原理 静压植桩机应用了与各类传统型打桩机完全不同的桩基贯入工艺机理。静压植桩机采用的是通过夹住数根已经压入地面的桩(完成桩),将其拔出阻力作为反力,利用静载荷将下一根桩压入地面的“压入机理”。日本技研制作所研发的静压植桩机在**成功地将该原理付诸于实用,成功实现了小型化机器同样可以发挥强大能力的目的,并形成了技术成熟可靠的环保型压入工法(The Press-in Method)。多年来,该工法对日本及**的都市化进程做出了贡献。
实际工程应用中,要根据地质条件来选定适当的压入工法及相应的设备型号。一般情况下,对于标准贯入试验N 值为25 以下比较软弱的地层,可仅利用静载荷压入,即“单独压入法”;当N 值**过25 时,采用高压射水的“水刀并用压入法”或者“螺旋钻装置并用压入法”。
工法特点 1)无振动、无噪音,不会对周边建(构)筑物、居民生活等造成影响;2)采用新一代的控制系统,借助**的信息化技术,可自动认知施工时的机械姿势,合理控制各动作的负荷,并且通过红外导标对静压植桩机施工钢板桩进行精确指引作业,实现智能化控制和高精度压桩;3)由于机身轻量,机型小,对施工场地作业面要求小,可实现狭窄空间施工作业;4)可实现坚硬地质的压入:视地质情况采用带螺旋钻的除芯压入或预掘压入,实现在砂砾层、卵石层等坚硬地质和含有钢筋混凝土等地下障碍物的地层中的压入;5)安全性高,时效性强。
施工流程及要点
工艺流程 静压钢板桩施工工艺流程为:场地准备→测量放线→开挖沟槽→静压钢板桩。
场地准备 做好初始压入及辅助履带吊和汽车吊的工作面保证,需要占用道路的,须提前做好交通疏散问题,对已有电缆或其他设施的,需做好保护工作。
测量放线 根据设计,进行钢板桩中心线、拐角点、起止点等测控点测设。每日开工前,通过全站仪在静压植桩机前进方向前方约10m、5m处分别架设红外线导标点及校准点,通过红外导标对静压植桩机施工钢板桩进行精确指引作业,并做好钢板桩精度复核工作。
开挖沟槽 由于该项目采用带螺旋钻的除芯压入和预掘压入,而按设计要求钢板桩桩**标高**冠梁标高10cm,以便后期基坑施工,为此应沿钢板桩轴线开挖一条2.0m(宽)×0.5m(深)沟槽供静压植桩机压桩施工。
接桩及角桩 国内Ⅳw钢板桩市场单根标准长度主要为15m和18m,为了满足该项目要求,对现有15m或18m钢板桩需进行焊接加长。
为了确保钢板桩锁口连接具有连续性,因此转角部位的钢板桩需作特殊处理,以保证良好的防水效果。
拉森的由来
“拉森”板桩是**而**土木工程领域已久的建筑材料。应用于各种条件下的护土结构,其应用领域以及优势已经(在专业领域)得到不断证明和和证实。
1902年,德国国家主工程师Tryggve Larssen先生在不来梅开发制作了世界上块U型剖面铆凸互锁的钢制板桩。
1914年,两边都能连锁的的板桩问世了。这个(改进)一直被世界绝大多数的板桩(制造商)沿用至今。 为古老的拉森U型板桩被Giken Kochi公司安放在总部展示以纪念U型板桩的发展历史。 上文中提到过的互联结构可以参照下图。每块U型板桩的两边的“U型**”设计可以用来连锁相邻的板桩。
互锁结构可以(在板砖互锁时)形成一个水密结构从而增加斑状结构的强度。它可广泛应用于围堰和泥土支撑(工程领域)。
热轧U型钢板桩化学成分设计。
该项目自主设计了合理的化学成分,综合考虑钢板桩强度、塑韧性、屈强比和焊接性能等要求,决定采用低C-高Mn-微V的成分体系和铁素体+珠光体的组织设计,使钢板桩具有优良的强韧性(Rm≥500MPa,A≥17%,KV2(0℃)≥90J)、较低的屈强比(≤0.8),满足恶劣环境下的重复使用要求。
热轧U型钢板桩连铸大方坯质量控制技术。
该项目采用铁水脱S,转炉脱P、S工艺,使钢中P、S含量降到较低水平,在钢包精炼时保证软吹时间,去除大颗粒夹杂物;开发了长水口保护浇铸、结晶器液面自动控制、电磁搅拌和轻压下技术等一系列提高连铸坯内部质量的控制技术。钢板桩铸坯中心疏松≤1.0级,中心缩孔≤0.5级,中间裂纹0级,中心裂纹0级,连铸坯合格率稳定在99.9%以上。
热轧U型钢板桩孔型和导卫系统开发。
该项目自主开发了适合自身设备条件的热轧U型钢板桩的孔型和导卫系统,有效解决了轧机轧制压力大、轧件咬入不正、锁口变形不到位且不稳定等技术难题,成功实现了热轧U型钢板桩批量生产和国产化,其断面形状和锁口尺寸满足用户要求。各种轧机孔型布置情况见图1。热轧U型钢板桩孔型系统
土袋围堰、钢板桩施工
1.土袋围堰
先清除堰底河床上的杂物、树根、石块等,以减少渗漏,并从上游开始填筑至下游合拢。
用纺织袋装以松散的粘质土,无粘质土时,也可用砂土装袋。装土量为袋容量的1/2~2/3,袋口用细铁丝缝合,堆码时上下左右互相错缝,并尽可能堆码整齐。在水中堆码时用一对带钩的杆子钩送就位。
流速较大的地方,外圈土袋装小卵石或粗砂,以防被水冲走,必要时外圈改用铅丝笼装土袋。
在内外土袋堆码至一定高度或出水面后,即可填筑粘土心墙,防止河床漏水。因本段河床为透水的覆盖层,为免渗漏,在外圈围堰完成后,**抽水,至水深约50cm时,挖出内堰底下的覆盖层,然后堆码内堰土袋,填筑心墙,即可防止河床漏水。
2.钢板桩围堰
根据计算,拟选用拉克万纳型SP15和AP14钢板桩。
⑴ 钢板桩的整理
钢板桩运到工地后,**行检查、分类、编号及登记。
① 锁口检查
用一块长1.5m~2.0m符合类型、规格的钢板桩作标准,将所有同类型的钢板桩做锁口通过检查。检查时用绞车或卷扬机拉动标准钢板桩平车,从桩从至桩尾进行。
凡钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均应整修,按具体情况分别用冷弯,热敲、焊补、铆补、割除或接长。锁口弯曲、扭曲等缺陷检查整修后的符合技术要求。
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