浅谈承插式钢管排桩的设计与应用.pdf

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1、2Q!兰生篁!鱼塑(篁篁!堑塑2江酉建挝窒通王猩浅谈承插式钢管排桩的设计与应用■陈德华耀厦门源昌城建集团有限公司。福建厦门361004摘要：在某些中小型跨河桥梁的下部承台及墩柱施工过程中．较常用的方法是筑岛围堰。在桩基工程完成后进行承台基坑开挖时，就基坑的支护及挡水系统在常规承插式钢管围堰的基础上进行了改进和优化，经多个工程实践证明是行之有效的，且能实现较好的经济和社会效益，本文针对承插式钢管排桩的深化设计和施工要点进行提炼和总结。关键词：承插式钢管排桩承台围堰深化设计笔者结合某工程项目的不断探索和实践，在常规钢管排桩基础上，依据上述桥梁

2、施工条件上，成功地改进并命名为承插式钢管排桩围堰体系，替代了钢套箱围堰施工方法。该体系在保障质量和安全的前提下，成功地克服了场地不足、工期紧张的困难，同时节约了成本。1适用条件如上所述，承插式钢管排桩围堰体系有其自身应具有的施工条件，总结如下：(1)桥梁承台位于常水位以下。(2)桩基施工过程采用二次筑岛围堰，即先行施工半河道宽范围内的桥梁结构，而后施工另一半河道范围内的桥梁结构并恢复之前河道以保障通水，最后全部恢复河道。(3)河床水文地质条件良好，河床较为平缓，嵌入端为非卵石层(卵石含量大于70％)即可。2工艺原理及流程2．1工艺原理在满

3、足上述施工条件下，依据工程的水文地质件，以挡土、防水为基本原则，在保障基坑开挖时的安全与稳定性前提下，经安全计算，选用三种不同直径和规格的钢管，其中两个小直径管钢应可以互相嵌套：再依据基坑大小和形状，采用合适厚度和长度的钢板在大直径钢管将两个小直径钢管(分别作为承管和插管)焊接在所选用的满足工况需要的表面合适位置上．形成了一个单元组件。将单元组件按事先测量的位置，将一组件的插管套入另一组件的承管，依次首尾连接便构成了承插式钢管排桩围堰主体：其中大直径钢管保证了堰体具有满足施工要求的足够的强度和刚度，小直径钢管和钢板组成的扣件保证了堰体具有

4、足够的整体性和密封性，再加上必要的内支撑构件，组成了一个较为完美的泥水支挡结构体系：由于扣件之间的缝隙不大．因此施工过程中渗水量很小，甚至不渗水，从而为水中及地下构筑物施工创造必要的条件。2．2工艺流程承插式钢管排桩围堰体系工艺流程具体如下图(图1)所示：·176·围擦制作钢管捶桩阐堰设计坫坑开挖薛监测封底、构筑物箍工排桩体系拆除、河床复g一内撑轩件制作图l承插式钢管排桩围堰体系施工流程图3设计及施工技术要点3．1围堰体系设计3．1．1设计原则(1)在基坑开挖施工之前应充分考虑工程地质与水文地质条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周

5、边环境对基坑侧壁位移的要求、基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素，执行国家、地方和行业现行的有关标准、规范和规程的规定，结构设计以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计为原则，做到因地制宜，因时制宜，合理设计、精心施工、严格监控。(2)根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计要求，应按下列规定进行计算和验算：①基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算；②对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算；③地下水控制计算和验算：3．1．2钢管排桩围堰结构设计(1)确定围堰

6、体系平面尺寸。根据构筑物实际尺寸拟定平面尺寸和形状，以构筑物设计尺寸为基础，四周预留符合要求的工作面及基坑排水空间再加上内支撑体系所占用的空间，以此作为围堰平面尺寸。(2)确定围堰体系竖向尺寸。在熟悉图纸的基础上，依据结构物竖向标高及水文地质勘察资料及施工期间汛期情况，在确保大于汛期最高水位基础上，选择相应长度规格的钢管和加工长度。3．1．3计算机模拟设计为提高设计精度和效率，同时为实施过程中提供必要的数据，采用PKPM和理正等结构设计软件，将不同材料、不同规格和不同方法等数据录入计算机，并不断优化，最终形成符合本工程所需的“额定自由度的

7、单元组件”的管径、壁厚及内支撑位置和形式等内容。然后采用cAD软件，将本工程基坑尺寸和组件宽度录入cAD中，作现场模拟实施，并以平面和纵面相结合，将水文和地质资料等最终绘制成有指导性的现场施工图纸，与此同时，可最终确定所须单元组件和内支撑的数量，并可提前加工，不会造成材料和时间上的浪费。3．2围堰体系加工为了便于阐述，本文以笔者所在项目为例，简要介绍钢管排桩、围檩和内支撑制作方法。该桥梁工程位于福建省南安市，该桥承台位于河道常水位之下，此部位河道宽度35．4m，中心水深约lm，流速O．3m／s，河床地质为砂卵石层，其中卵石含量20％，采用

8、筑岛法施工。3．2．1确定钢管排桩直径和壁厚以及支撑的主要用材经过上述设计方法步骤计算，在该项目中大钢管直径和壁厚采用D400×6mm的钢管螺旋加工而成，总长度6m，基坑开挖后上部悬出长度为3