鋼板樁施工技術(shù)及質(zhì)量驗收

【摘 要】本文結(jié)合錫澄運河航道整治工程新夏港船閘工程實例，分析了船閘工程中運用鋼板樁樁錨拉成墻施工技術(shù)的基本原理、質(zhì)量驗收、施工流程以及常見的問題及解決辦法，以供同行參考。

【關(guān)鍵詞】水運工程；船閘；鋼板樁；施工技術(shù)

引言

本文論述的鋼板樁，根據(jù)其加工制作工藝的不同可以分為：熱軋/拉森鋼板樁和冷彎薄壁鋼板樁。由于熱軋鋼板樁制作由于生產(chǎn)條件以及規(guī)模的限制，在國內(nèi)沒有生產(chǎn)線，本工程所采用鋼板樁為來自德國鋼廠。而冷彎樁的生產(chǎn)技術(shù)和工藝要求相對容易達到，所以國內(nèi)廠家還是比較多的。而兩種型號的鋼板樁在新夏港船閘都有應(yīng)用。其施工原理就是將鋼板樁用打樁機打（壓）入地基，使其互相連結(jié)成鋼板樁墻，進而用來擋土和擋水?？偨Y(jié)為八個字：結(jié)構(gòu)上“護鎖成墻”，功能上“擋土止水”。適用于柔軟地基及地下水位較高的深基坑支護，其優(yōu)點是施工簡便，止水性能好，可根據(jù)客戶需求定制，降低成本。近年來，鋼板樁錨拉成墻施工技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于船閘施工中，而且該技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟。

一、工程概況：

新夏港船閘位于江陰市新夏港河水利套閘處，本船閘為Ⅲ級船閘，船閘的建設(shè)規(guī)模為2×180×23×4.0m（線數(shù)×閘室長×口門寬×最小檻上水深）。本工程主要特點是：雙線船閘采用閘首錯位布置，閘室及導(dǎo)航墻采用鋼板樁結(jié)構(gòu)。閘首錯位布置、中間閘墻（16米間距鋼板樁對拉）公用的三墻兩閘結(jié)構(gòu)有效的減少了建設(shè)用地，符合江陰地區(qū)寸土寸金的土地資源狀況，船閘結(jié)構(gòu)布置新穎，為國內(nèi)首創(chuàng)。閘室墻及導(dǎo)航墻采用鋼板樁錨拉成墻在國內(nèi)亦較少采用。

二、鋼板樁技術(shù)要求

1、鋼板樁規(guī)格、產(chǎn)地及生產(chǎn)廠家

本工程船閘主體閘室用鋼板樁規(guī)格為熱軋U型鋼板樁（LARSSEN628），由德國蒂森克虜伯原廠生產(chǎn)。

2、鋼板樁尺寸、外形、截面特性指標要求。

W -有效寬度；H -有效高度；t-腹板厚度

3、化學(xué)成分、力學(xué)性能指標

1）鋼種：鋼板樁鋼種牌號為S390GP。

2）鋼板樁的化學(xué)成份應(yīng)符合《非合金鋼熱軋鋼板樁第1部分 交貨技術(shù)條件》（EN 10248-1）7.3的規(guī)定。鋼的具體化學(xué)成分范圍如下：

鋼板樁的牌號和化學(xué)成分（熔煉分析）

三、鋼板樁質(zhì)量驗收

1、質(zhì)量證明書

檢查每批鋼板樁附帶符合標準要求和訂貨合同的質(zhì)量證明書。質(zhì)量證明書應(yīng)包含以下內(nèi)容：

1）供方名稱

2）發(fā)貨日期

3）標準號、牌號、爐號、重量、支數(shù)

4）品種名稱、尺寸、級別。

為保證鋼板樁材質(zhì)質(zhì)量，鋼板樁進場必須附帶由所屬國家認定第三方權(quán)威檢測機構(gòu)依據(jù)EN 10204標準做出的3.2檢測證書，同時隨附由德國國家建筑監(jiān)督署簽發(fā)的Z30，1-7質(zhì)量檢測證書。

2、鋼板樁重量、尺寸、外形檢查

鋼板樁尺寸、外形允許偏差應(yīng)符合《熱軋U型鋼板樁》（GB/T20933-2007）之相關(guān)規(guī)定。

1）重量允許偏差

鋼板樁按理論重量交貨，負偏差交貨的產(chǎn)品實際重量應(yīng)不應(yīng)低于理論重量的4%。

檢查方法：進場時采用地磅進行批量總稱重法。

2）尺寸、外形檢查

1）化學(xué)成分；

組批規(guī)則：鋼材成批驗收，每批由同一牌號、統(tǒng)一質(zhì)量等級、同一爐罐號、同一規(guī)格、同一軋制制度或同一熱處理制度的鋼材組成，每批重量不大于60t。

2）力學(xué)性能；

檢驗單元由符合S390GP（牌號）規(guī)定的同一等級同一截面的產(chǎn)品組成，來自同一澆筑爐或同一鋼級的連續(xù)澆筑爐，最大質(zhì)量不超過125噸。

船閘閘室主體熱軋進口鋼板樁驗收并交貨。對于熱軋進口鋼板樁進行到港時檢查，到岸后巡視，針對存在問題客觀公正、準確、及時反饋，防腐質(zhì)量標準對照規(guī)范要求進行檢查，其原材料及時獨立進行委外試驗，為后續(xù)驗收作充分準備；驗收過程中逐根進行驗收與檢查，對于有問題的鋼板樁堅決進行退貨處理。

四、施打鋼板樁的工藝及流程

1、沉樁工藝：選用200KN電動振動錘，利用鋼制導(dǎo)架定位，80噸＼100噸履帶吊配合喂樁，用全液壓打樁機單根引孔、夾樁振動沉樁的工藝。

1）該工藝能有效抗住鋼板樁施打過程中的水平位置，由于鋼板樁在振沉過程中，振動錘始終處于受控位置，振動錘夾鉗中心與鋼板樁的下沉中心始終處于垂直狀態(tài)，鋼板樁與沉樁基軸線始終保持在同一軸線上，克服產(chǎn)生過大的扭角沉樁的不利因素。

2）該工藝由于在鋼板樁下沉過程中，振動錘始終在打樁機跑道中運行，嚴格控制樁架跑道的垂直度，就能控制鋼板樁在下沉的過程始終保持一定的垂直度，從而最終達到設(shè)計的質(zhì)量要求。

2、鋼板樁錨拉墻施工流程

鋼板樁錨拉墻施工流程：試樁-----設(shè)置打樁定位軸線-----安裝導(dǎo)向架-----鋼板樁安裝準備-----施打----錨拉

1）試樁：

通常情況下，鋼板樁能否打入N值來判斷的，N值（貫標貫入值）：按標準貫入基數(shù)確定承載力標準值，63.5kg重錘以76cm高度自由下落將貫入器擊入土中15cm，繼續(xù)打入30cm的錘擊數(shù)N值。當土層為粘土或大粒徑沙土?xí)r，僅據(jù)N值是難判斷是否打入的。在這種情況下就要進行鋼板樁試樁，然后對能否使鋼板樁樁尖標高達到設(shè)計要求作出評價，并選擇合適施工的機具設(shè)備。最后還要確定是否需要高壓噴水裝置或鉆土機引孔等輔助設(shè)施。

2）打樁定位軸線的設(shè)置

打樁定位軸線確定后，可在現(xiàn)場設(shè)置打樁的起始點和終點，而定位軸線的觀察點設(shè)置在其延長線上。

3）安裝導(dǎo)向架（單層）

（1）設(shè)置一定剛度堅固的導(dǎo)向架，導(dǎo)向架采用單層雙面形式，通常由導(dǎo)架和導(dǎo)向樁組成。

（2）圍檁間凈距比兩根板樁組合的寬度大50--80mm。

（3）圍檁間設(shè)置活動鎖口卡板以鎖定鋼板樁鎖口使其保持在定位軸線上。

4）鋼板樁安裝準備（施打前）

（1）鎖口通過檢查：用同規(guī)格鋼板樁鎖扣（截2m）作鎖口通過檢查。

（2）幾何尺寸檢查：（在平臺上）

a：左右鎖口之間的中心距離（樁的上、中、下位置）是否符合設(shè)計及供應(yīng)商的出廠標準。

2b：檢查板樁鎖口位置正向和側(cè)向制造尺寸是否符合設(shè)計及供應(yīng)商的出廠標準。

5.）鋼板樁安裝就位鋼板樁下沉的鎖口必須保持在定位軸線上。

6.）打樁

a.打樁時，開始打設(shè)第一，二塊鋼板樁的打入位置要確保精度，每打入一米要對樁的平面位置以及垂直度（側(cè)向，橫向）測量一次。

b.鋼板樁一側(cè)鎖口內(nèi)應(yīng)涂油脂（與相鄰樁相鉚合的鎖口）另一側(cè)的樁鎖口底部應(yīng)用楔形木塊塞住，一減少鎖口阻力和抵擋沙石進入鎖口內(nèi)。

c.振樁前，振動錘的夾樁口應(yīng)夾緊鋼樁上端，并使震動錘與鋼板樁的重心保持在同一直線上。

d.沉樁中鋼板樁下沉速度突然減小，應(yīng)停止沉樁，并將鋼板樁拔起0.5--1米，然后重新快速下沉，如果不能下沉必須采取其他措施（可能有障礙物）。

e.沉樁中出現(xiàn)明顯垂直度或扭角過大應(yīng)停止沉樁，將鋼板樁拔起，檢查鎖口狀況（可能脫鎖或有障礙物）然后重新打樁。

f.沉樁中要隨時觀察相鄰的樁是否被同時帶入，出現(xiàn)此種情況要及時處理，以免將相鄰樁帶入土內(nèi)，造成處理困難。

g.沉樁中出現(xiàn)垂直度大于設(shè)計要求（一般控制在2%以內(nèi)）必須采用楔形樁（糾偏樁）加以糾偏（不可以連續(xù)使用糾偏樁糾偏）。

五、鋼板樁施工時常見問題及解決辦法

鋼板樁在施工過程中常見的問題：

（1）沉樁阻力過大不宜貫入

分析沉樁阻力過大不宜貫入的主要原因：

a：在堅硬的砂層或沙礫層，以及粘土層較厚的地質(zhì)情況下樁的限力過大。

解決方案：高壓沖水，鉆孔迎樁或更換沉樁設(shè)備。

b：鋼板樁鎖口銹蝕變形，鎖扣摩擦力增大或堵塞。

解決方案：逐根檢查，鎖口除銹涂油脂。

c：振動錘夾鉗在沉樁過程中強行扭樁振插，使鎖口扭曲變形。

解決方案：避免扭樁振插。

（2）鋼板樁在沉樁過程中向沉樁方向傾斜

鋼板樁傾斜的主要原因：

a：由于錘擊力（或擊振力）作用的位置與相鄰鋼板樁的咬口摩擦力作用的位置不同，因而在該處產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力，導(dǎo)致鋼板樁向定位軸線傾斜。

b：雖然鋼板樁在地表面被垂直打入，但在某種程度上有扭轉(zhuǎn)傾向以及底部曲折的傾向。因此鋼板樁頂部比底部更前傾，且鋼板樁易向定位軸線傾斜。

c：入土越深，作用于鋼板樁的土壓力就越大，鋼板樁的下部寬度就有減小的趨勢，但樁頂受錘擊（或擊振力）的影響，其寬度有增大的趨勢。因此鋼板樁向其定位軸線前傾。

鋼板樁傾斜的解決措施：鋼板樁的傾斜增大了樁與樁之間的咬合摩擦力，因此當下一根樁打入時該力將變成很大的抵抗力以限制樁的貫入。

1.傾斜度小的解決方案

a：利用絞車等工具將打入的鋼板樁朝傾斜的方向反拉（拉擠法）。

b：改為屏風(fēng)法，階梯式施沉工藝

2.傾斜超過一定值（一般指傾斜度≥2%）時的解決方案

a：采用底部和頂部寬度不一樣的楔形鋼板樁來糾鈄。

b：不宜連續(xù)使用楔形樁進行糾偏（截面模量不同）

（3）帶樁下沉的原因及解決方案

1.帶樁下沉的原因：

a：軟土中沉樁，鋼板樁發(fā)生傾斜和扭曲時易出現(xiàn)鄰近的樁一起下沉的現(xiàn)象。

b：當咬合摩擦力大于相鄰樁。c：鋼板樁鎖口變形或鎖口內(nèi)有異物堵塞。

2.解決方案：

a：將相鄰的鋼板樁鎖口焊死。

b：使用合格的鋼板樁。

c：鋼板樁鎖口內(nèi)涂油脂，安裝木塞。

六、施工建議

針對沉樁作業(yè)遇到的各種問題，在今后的施工中首先應(yīng)著重注意和避免這些問題，下面提幾條建議，應(yīng)供參考。

1）沉樁前必須逐根檢查鋼板樁鎖口的通過能力。用標準鎖口拖拉通過的樁才能進行沉樁作業(yè)，不能通過的樁另做他用。

2）鋼板樁在施沉前必須涂抹油脂后沉樁。

3）避免沉樁在無貫入度時進行強振，這樣容易產(chǎn)生鋼板樁鎖口由于強振易產(chǎn)生熔點造成鎖口內(nèi)咬死的現(xiàn)象。沉樁貫入度較小時，應(yīng)采取邊拔邊下沉的方法，逐步將鋼板樁沉至設(shè)計標高。

4）當沉樁過程中貫入度比較大時，可以采取向樁孔內(nèi)注水的方法，以減小靜摩擦系數(shù)，試一下效果。

5）如果當貫入度較小時，振動錘電流過大，故障頻發(fā)導(dǎo)致停機的問題，建議更換大功率電動錘，增大激振力，從而提高沉樁貫入度。

6）提請鋼板樁供應(yīng)商一定在運輸、起、吊、堆、放等環(huán)節(jié)中加強規(guī)范管理，落實有效措施，不造成鋼板樁在這些環(huán)節(jié)上受到損壞，導(dǎo)致沉樁過程中產(chǎn)生的鎖口通過能力下降的問題。

結(jié)束語：

鋼板樁成功驗收與施工工藝在新夏港船閘成功應(yīng)用，不但為工程建設(shè)節(jié)省時間和費用，而且積累了船閘鋼板樁施工的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，完全達到了規(guī)范要求的施工標準。

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