拉森钢板桩支护河道中基坑施工方法

摘要

本发明涉及一种河道中基坑施工工法，尤其是涉及一种拉森钢板桩支护河道中基坑施工方法。其主要是解决现有技术所存在的开挖河内基坑时需要先造围堰，而围堰的造价较高，并且堰内基坑支护的费用较大等的技术问题。本发明的步骤是：施工计算，施工准备，第一层内支撑，插打钢板桩，抽水、挖土、第二层内支撑，挖土、第三层内支撑，封底，承台施工，拆除内支撑、拔除钢板桩。

说明书

技术领域

本发明涉及一种河道中基坑施工工法，尤其是涉及一种拉森钢板桩支护河道中基坑施工方法。

背景技术

目前在河道上建桥或其他建筑物，由于河内有水，位于河内基坑的开挖通常情况下采用先修筑围堰，然后再在围堰内对基坑进行支护。水深较大时一般采用双层钢板桩围堰。双层钢板桩围堰是在两层钢板桩之间填一定厚度的粘性土，用围堰自身的重量来平衡外侧水压力的作用。当水深较大时为保证围堰的稳定，填土的厚度较大，因此围堰的造价较高。再加上堰内基坑支护的费用使工程的成本大大增加。

发明内容

本发明是提供一种拉森钢板桩支护河道中基坑施工方法，其主要是解决现有技术所存在的开挖河内基坑时需要先造围堰，而围堰的造价较高，并且堰内基坑支护的费用较大等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的拉森钢板桩支护河道中基坑施工方法，所述的施工方法包括：

A．施工准备：

a．钢板桩的整理：采用同型号的拉森钢板桩，钢板桩运到工地后，在拼组前应对其进行检查、丈量、分类、编号及登记，施工前应检查拉森钢板桩的锁口，拉森钢板桩的长度不够时，可用同类型的钢板桩等强度焊接接长，焊接时先对焊或将接口补焊合缝，再焊加固板，相邻板桩接长缝应注意错开；

b.拼制组桩图：插打钢板桩前，进行组桩图的拼制，以便施工中按图进行，保证整个支护结构的顺利合拢；

c．拼制角桩：需要拼制角桩时，将一块钢板桩纵向割开后，中间用角钢或钢板弯制焊接、铆接或螺栓连接成角桩；

B：第一层内支撑：

a．本工法把定位桩、导梁的施工同第一层内支撑结合起来，插打拉森钢板桩前，应打好定位桩，安装好导梁，定位桩在支护结构的四角设置。定位桩插打好后，导梁固定在定位桩的外侧，固定的方法采用焊结；

b．导梁安装完成后，进行内支撑的安装，内支撑和围檩采用焊接的方法进行连接，内支撑的数量和布置形式按施工计算的结果进行施工；

C．插打钢板桩：

a．打桩机的选择：采用液压打桩机，施工前应检查液压管路是否畅通，打桩机的功率是否符合要求，插桩机夹板牙齿是否磨损太多；

b．插打方法：插打的施工方法采用开始的一部分逐块插打，后一部分则先插合拢后再打；

c．插打顺序：支护结构拉森钢板桩的插打顺序采用从河道上游开始，在下游合拢；每边由一角插至另一角；

D．抽水、挖土、第二层内支撑：

a．抽水：为防止两钢板桩锁口处渗水，用配套的橡胶条在支护结构外从上到下塞入两钢板桩锁口空隙中，然后用潜水泵抽出支护结构内的水，抽出的水直接排到外面的河水里。内部的水抽干后就可以进行基坑的开挖；

b．挖土：基坑土方的开挖采用小型挖机配合人工进行施工，在基坑边修筑便桥，在便桥上停一辆16T的吊机，在吊钩上挂一个1.2m³的料斗，用小挖机挖出的泥放入料斗内，然后用吊机吊出放入旁边的自卸车上运到指定的地方；

c．第二层内支撑施工：当抽水、挖土到第二层内支撑设计位置以下0.5m左右后，进行第二层内支撑的安装，安装第二层内支撑前先按确定的标高位置在钢板桩内壁焊上采用槽钢制作的三角托架，安装托架一定要采取措施保证顶面位于同一水平面上，然后安装工字钢围懔，最后安装钢管内支撑，安装方式同第一层内支撑；

d．坑内排水：当明水排完后进行土方开挖时，在承台位置以外沿四周挖出一条集水沟，在拐角处开挖集水坑，用潜水泵排出集水；

E．第三层内支撑：

第二层内支撑撑好后，继续进行排水或基坑土方的开挖，当深度达到第三层内支撑以下0.5m左右时，进行第三层内支撑的施工，施工方法同第二层内支撑；

F．封底：

封底时先抽干坑内的积水，用石子填平排水沟至坑底标高；再用土工布挡住拉森钢板桩，封底混凝土施工由一边向另一边推进，保证连续、不间断、不留接缝、一次性完成；封底的目的：一是使整个基坑形成一个不透水的空间，便于施工的顺利进行；二是作为支护结构的一层支撑，保证基坑的稳定和安全；三是作为承台施工的底模，保证承台的施工质量。

G．承台施工：

当封底混凝土强度达到设计强度的75%后，拆除基底处的内支撑进行承台的施工；施工前应对施工人员进行技术交底，应凿除桩头至设计标高。承台钢筋的绑扎、模板的安装和混凝土的浇筑应符合设计或规范的要求。

H．拆除内支撑、拔除钢板桩：

a．拆除内支撑：内支撑的拆除从下到上进行，倒数第一层内支撑已在承台施工前拆除，倒数第二层内支撑应在承台周围回填土并夯实后进行，其余各层内支撑应在回填土或注水到该层内支撑以下0.5m后进行，回填土或注水应根据河床高程确定，河床以下回填土方，河床以上注水；内支撑结构的拆除应先拆内支撑，后拆围懔，拆除的施工顺序应和安装的施工顺序相反，后安的先拆，先安的后拆；

b．拔除钢板桩：钢板桩的拔除在全部内支撑拆除后进行，拔桩采用液压插桩机。

拔出的拉森钢板桩应清刷干净，在运输堆放时，不得碰撞，防止弯曲变形；堆放场地应坚实平整，板桩基垫每隔3-5m设一道砖石垛，每层板桩之间垫以枋木，枋木与垛应在同一垂直面上，顶上一层板桩应有坡度以利排除雨水，堆放应整齐。

在施工之前，可以先进行施工计算。

通过施工计算，确定钢板桩的型号尺寸、钢板桩的嵌固深度、内支撑的层数及内撑腰梁工字钢的型号尺寸、内撑钢管的的型号尺寸等。拉森钢板桩结构应高出水面标高1.0m左右。第一层内支撑标高基本和水面标高一致，最下一层内支撑标高应高于基底0.3m左右，封底混凝土施工完成并达到设计强度的75%后拆除。承台一般厚度在2.0m左右，倒数第二层内支撑可设置在承台顶标高以上0.5m左右，便于承台的施工。所用内支撑的位置应以满足钢板桩、围檩的刚度、强度要求确定。

1、嵌固深度的计算

多层支点钢板桩嵌固深度计算值h应按整体稳定条件采用圆弧滑动简单条分法确定（如图1）：

∑c_ikl_i＋∑（q₀b_i＋ω_i）cosθ_itgφ_ik－γ_k∑（q₀b_i＋ω_i）sinθ_i≥0

式中：c_ik、φ_ik——最危险滑动面上第i土条滑动面上的固结不排水（快）剪粘聚力、内摩擦角标准值；

           l_i——第i土条的弧长；

           b_i——第i土条的宽度； 

           γ_k——整体稳定分项系数，应根据经验确定，当无经验时可取1.3；

           ω_i——作用于滑动面上第i土条的重量，按上覆土层的天然土重计算；

           θ_i——第i土条弧线中点切线与水平线夹角。

2、结构计算

1）截面弯矩设计值M

M＝1.25γ₀M_c

式中：M_c——截面弯矩计算值，可按《建筑基坑支护技术规程》附录B的弹性支点法进行计算。

2）截面剪力设计值V

V＝1.25γ₀V_c    

式中：V_c——截面剪力计算值，可按《建筑基坑支护技术规程》附录B的弹性支点法进行计算。

3)支点结构第J层支点力设计值T_{dj      ,}   

T_dj ＝1.25γ₀T_cj    

式中：T_cj——第j层支点力计算值，可按《建筑基坑支护技术规程》附录B的弹性支点法进行计算。

作为优选，所述的步骤A中锁口检查采用一块长1.5-2.0m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，检查是用绞车或卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾进行，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，温度不超过800-1000℃的热敲，焊补、铆补、割除或接长。

作为优选，所述的步骤B中定位桩采用φ200mm的钢管，导梁的外部尺寸即是支护结构的内部尺寸，导梁的高度即是第一层内支撑的围檩的高度，导梁安装的位置要准确，导梁采用工字钢，型号尺寸同施工计算确定的围檩的尺寸一致。

作为优选，所述的步骤C中在插打前，拉森钢板桩两侧锁口应涂以黄油或热的混合油膏，以减少插打时的摩阻力，并增加防渗能力；插打钢板桩时要严格控制好桩的垂直度，尤其是第一根桩要从两个相互垂直方向同时控制，确保垂直不偏；第一根桩施工完成后，下根钢板桩吊起用人工扶持插入前一块的锁口后继续下插；插打一块或几块桩稳定后即与导框进行联系。

作为优选，所述的步骤D中集水沟的尺寸采用0.5m×0.3m，集水坑的坑底应底于集水沟沟底0.5m左右。

作为优选，所述的步骤F中封底采用50cm厚C20素混凝土，用泵车直接送入基坑内，按一般混凝土进行施工。

作为优选，所述的步骤H中当承台养护足够时间，其强度达到设计强度的75%后，可进行支护结构的拆除，若桥墩的施工仍然需要，应待不需要时才能进行拆除。

作为优选，所述的步骤H在打入钢板桩前，将钢板桩与水下混凝土接触范围内设置隔离层；拔桩时先振动一下钢板桩使其松动后再进行拔除；对于桩尖卷口及锁口变形的桩，可加大拔桩设备能力，将相邻桩一齐拔出，必要时可进行水下切割。

因此，本发明采用拉森钢板桩进行支护，通过拉森钢板桩的锁口连接和在连接空隙中塞配套橡胶条保证了支护结构的防水；通过结构内设置内支撑的方法来平衡外侧水、土侧压力。这样仅需设置一层拉森钢板桩和一定数量的型钢腰梁和钢管内支撑就可以完成上面双层钢板桩围堰＋钢板桩堰内支护的任务，大大的节约了工程的施工成本。

附图说明

附图1是本发明的圆弧滑动简单条分法简图。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本例的拉森钢板桩支护河道中基坑施工方法，其特征在于所述的施工方法包括：

A．施工准备：

a．钢板桩的整理：采用同型号的拉森钢板桩，施工前应检查拉森钢板桩的锁口，锁口检查采用一块长1.5-2.0m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，检查是用绞车或卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾进行，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，温度不超过800-1000℃的热敲，焊补、铆补、割除或接长；拉森钢板桩的长度不够时，可用同类型的钢板桩等强度焊接接长，焊接时先对焊或将接口补焊合缝，再焊加固板，相邻板桩接长缝应注意错开；

b.拼制组桩图：插打钢板桩前，进行组桩图的拼制，以便施工中按图进行，保证整个支护结构的顺利合拢；

c．拼制角桩：需要拼制角桩时，将一块钢板桩纵向割开后，中间用角钢或钢板弯制焊接、铆接或螺栓连接成角桩；

B：第一层内支撑：

a．插打拉森钢板桩前，应打好定位桩，定位桩采用φ200mm的钢管，安装好导梁。定位桩在支护结构的四角设置，定位桩插打好后，导梁固定在定位桩的外侧，固定的方法采用焊结，导梁的外部尺寸即是支护结构的内部尺寸，导梁的高度即是第一层内支撑的围檩的高度，导梁安装的位置要准确，导梁采用工字钢，型号尺寸同施工计算确定的围檩的尺寸一致；

b．导梁安装完成后，进行内支撑的安装，内支撑和围檩采用焊接的方法进行连接；

C．插打钢板桩：

a．打桩机的选择：采用液压打桩机；

b．插打方法：插打的施工方法采用开始的一部分逐块插打，后一部分则先插合拢后再打；

c．插打顺序：支护结构拉森钢板桩的插打顺序采用从河道上游开始，在下游合拢；每边由一角插至另一角；在插打前，拉森钢板桩两侧锁口应涂以黄油或热的混合油膏，以减少插打时的摩阻力，并增加防渗能力；插打钢板桩时要严格控制好桩的垂直度，尤其是第一根桩要从两个相互垂直方向同时控制，确保垂直不偏；第一根桩施工完成后，下根钢板桩吊起用人工扶持插入前一块的锁口后继续下插；插打一块或几块桩稳定后即与导框进行联系；

D．抽水、挖土、第二层内支撑：

a．抽水：为防止两钢板桩锁口处渗水，用配套的橡胶条在支护结构外从上到下塞入两钢板桩锁口空隙中，然后用潜水泵抽出支护结构内的水；

b．挖土：基坑土方的开挖采用小型挖机配合人工进行施工，在基坑边修筑便桥，在便桥上停一辆吊机，在吊钩上挂一个料斗，用小挖机挖出的泥放入料斗内，然后用吊机吊出放入旁边的自卸车上运到指定的地方；

c．第二层内支撑施工：当抽水、挖土到第二层内支撑设计位置以下0.5m左右后，进行第二层内支撑的安装，安装第二层内支撑前先按确定的标高位置在钢板桩内壁焊上采用槽钢制作的三角托架，安装托架一定要采取措施保证顶面位于同一水平面上，然后安装工字钢围懔，最后安装钢管内支撑，安装方式同第一层内支撑；

d．坑内排水：当明水排完后进行土方开挖时，在承台位置以外沿四周挖出一条集水沟，在拐角处开挖集水坑，用潜水泵排出集水，集水沟的尺寸采用0.5m×0.3m，集水坑的坑底应底于集水沟沟底0.5m左右；

E．第三层内支撑：

第二层内支撑撑好后，继续进行排水或基坑土方的开挖，当深度达到第三层内支撑以下0.5m左右时，进行第三层内支撑的施工，施工方法同第二层内支撑；

F．封底：

封底采用50cm厚C20素混凝土，用泵车直接送入基坑内，按一般混凝土进行施工。封底时先抽干坑内的积水，用石子填平排水沟至坑底标高；再用土工布挡住拉森钢板桩，封底混凝土施工由一边向另一边推进，保证连续、不间断、不留接缝、一次性完成；

G．承台施工：

当承台养护7天，其强度达到设计强度的75%后，可进行支护结构的拆除，若桥墩的施工仍然需要，应待不需要时才能进行拆除；

H．拆除内支撑、拔除钢板桩：

a．拆除内支撑：内支撑的拆除从下到上进行，倒数第一层内支撑已在承台施工前拆除，倒数第二层内支撑应在承台周围回填土并夯实后进行，其余各层内支撑应在回填土或注水到该层内支撑以下0.5m后进行，回填土或注水应根据河床高程确定，河床以下回填土方，河床以上注水；内支撑结构的拆除应先拆内支撑，后拆围懔，拆除的施工顺序应和安装的施工顺序相反，后安的先拆，先安的后拆；

b．拔除钢板桩：钢板桩的拔除在全部内支撑拆除后进行，拔桩采用液压插桩机；在打入钢板桩前，将钢板桩与水下混凝土接触范围内设置隔离层；拔桩时先振动一下钢板桩使其松动后再进行拔除；对于桩尖卷口及锁口变形的桩，可加大拔桩设备能力，将相邻桩一齐拔出，必要时可进行水下切割。

 本例采用的拉森钢板桩符合支护设计的要求和现行有关标准的规定，有材料质量证明及进行复验；采用进口的拉森钢板桩时，应按现行标准检验其化学成分和力学性能；并按现行有关标准进行抽查复验和与匹配的焊接材料做焊接试验，不符合要求的钢板桩不得使用；当拉森钢板桩表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于拉森钢板桩厚度允许负偏差的1/2。

本例采用的工字钢、钢管应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700的规定，应有出厂检验报告及进厂验收记录；其力学性能应符合设计的要求。

本例采用的焊条应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB/T5117或《低合金焊条》GB/T5118的规定。选择的焊条的型号应与主体金属力学性能相适应。

 

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。