东北地区冬期砾石土层地质围堰钢板桩插打施工

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1、东北地区冬期砾石土层地质围堰钢板桩插打施工　　摘要沈阳新立堡桥地处东北沈阳市浑河区，其中9#墩基础采用钢板桩围堰施工。相比常规的钢板桩围堰插打，该围堰钢板板桩设计入土地质层有中密砾石土层，且在冬期开始插打施工。针对该工程特点，本文介绍了前期长螺旋干作业引孔，后期大吨位变频液压桩锤夹持钢板桩插打的施工工法。　　关键词东北；钢板桩围堰；冬期；砾石土层；引孔　　中图分类号：TU392.4文献标识码：A文章编号：　　1工程概况　　　　沈阳新立堡桥是沈阳市为承办全国青奥会而修建的联通浑南区与浑北区，跨越浑河

2、的一座连续梁桥。　　其中9#墩墩位处于浑河河道中，前期采用填土筑岛进行钻孔桩施工后，平整场地，基坑采用钢板桩围堰施工。其中筑岛面标高：+45m,原板桩设计顶标高与筑岛面齐平，板桩长度18m，采用进口拉森Ⅳ型钢板桩，单桩有效宽度400mm。原围堰尺寸：37.8m(长)×18m(宽)×18m(深)，设计用桩276根。河道水位为+43m，基坑底设计标高+34.89m,开挖深度10.11m。　　板桩从标高+43.5处（考虑1.5m的开槽），从上往下依次穿越6.55m深杂填土层、0.7m厚淤泥、3m厚砾砂层

3、、7.75m厚圆砾层。　　其中砾砂层呈黄褐色，石英-长石质，局部有粗砂、圆砾夹层，填充混泥砂，中密，容许承载力420kPa,桩侧极限摩阻力90kPa。　　圆砾层由结晶岩石组成，一般粒径2～20mm,最大粒径80mm,磨圆度好，坚硬，呈亚圆形，级配良好，充填约30%混泥砂和粘性土，中密，容许承载力860kPa,桩侧极限摩阻力120kPa。　　2工程特点分析　　9#墩钢板桩围堰区别于常规陆地钢板桩围堰施工，特点如下：　　（1）基坑开挖深度达10.11m,且地下水位很高，而现有地质情况下，参考邻近已施工

4、的桥梁，水下基坑取土无法施工，必须采用干挖，开挖深度大，围堰板桩入土深度必须得以保证。　　(2）地处东北地区，基坑施工时间大约为11月底至12月初，正处于东北“上冻”期间，地面冻土层可达2m～3m厚。　　(3)钢板桩入土地质层复杂且坚硬，既有中密砂层，又有圆砾层，还有砾砂夹层。单一型号的振动锤难以适应。　　　　　　图1附近某桥梁施工基坑取土照片图　　从图1可以看出，该桥围堰基坑底部砾砂板结，黏聚力大，且承载力良好。因此采用边抽水，边用小型履带式挖掘机掘松土层、挖运土方至内支撑空隙位置，最后土方倒运

5、至基坑外。　　3试桩　　针对9#墩钢板桩围堰工程地质复杂特点，开工前进行试桩插打，收集数据，从而更好的选择施工机械与施工方案，数据如下表：　　　　　　表19#墩围堰钢板桩试桩记录表　　从表1可以看出：　　（1）10.04日采用履带吊配合振动锤插打的施工方法，即使震动桩锤型号增加到DZJ-150型（该型号锤为变矩形振动锤，固定频率为1000r/min。带单夹持器后，自重约11.5吨），也难以达到设计标高。因为振动锤的原理是振动锤的振动频率与周围土体达到一致时，共振使土体液化，从而减小桩侧土摩擦力，使

6、桩在锤头偏心距与自重作用下更容易的下沉。而本处地质中，土体在振动力作用下，难以达到与振动锤相一致的振动频率。　　（2）原有钢板桩设计长度18m的情况下，现场施工困难，单桩插打效率低下。一般陆地围堰，无特殊土质情况下，日插打(12～15m)桩35～40根/天,而按照10.12日试桩情况，日插打桩仅不到16根。　　（3）11.07日前期采用长螺旋钻机引孔16m，后用420-C型液压打拔桩机仅入土15m,说明引孔可能塌孔和或引孔的垂直度难以得到保证，因为最后的圆砾层钻进时困难，而钻杆在较大压力下容易产生

7、偏移，原理同钻孔桩施工时的钻头。　　4施工方案优化　　针对试桩的数据，现场施工情况分析，施工方案优化从三个方面着手：　　（1）设计方案本身是否考虑周全，即板桩计算方法或者18m的计算长度参数取值有无遗漏，偏颇，进行仔细分析。　　（2）施工方案中涉及的桩工机械的选型，更好的与该地质情况相配。　　（3）试桩中采取引孔的方法基本可行，施工工艺继续细化。　　设计方案优化　　根据9#墩围堰试桩数据，召开专题讨论会。会后结论认为，原设计方案采用的是“深埋桩”计算方法，即常用的等值梁法计算弯矩为零点的位置，板桩

8、弯矩无充分利用，支撑结构要求很强。　　相比较“浅埋桩”计算方法―最底层内支撑往下范围内的主动与被动土压力合力矩之差小于零，即钢板桩不会绕最底层内支撑为轴而转动，板桩弯矩可得到较充分的利用，支撑结构不要求很强。　　9#墩围堰板桩入土层坚硬，即板桩底部被认为是一个嵌固点是可行的，且试桩过程中没有达到按“深埋桩”计算的入土深度，应改变计算方法，用“浅埋桩”计算方法反算板桩的抵抗弯矩能力，若符合要求，则可。　　经计算，改为浅埋桩后，桩长缩短为15m。若按原支撑布置，板桩弯矩过大。增设支撑减