淤泥地质的钢板桩施工

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一、工程简介

1.1总体概况

广州增城至从化高速公路（含街口支线）（以下简称增从高速）是《广东省高速公路网规划》中28条联络路线和加密中的第28条，也是《广州城市建设总体战略规划纲要》中“南拓、北优、东进、西联”中的“北优”战略。

本项目是增从高速的S14标段，起于从化市的钳颈，桩号为K13+000，后沿山沟到东庄，经白田岗，并在白田岗跨G105，后终点于街北高速公路对接，终点桩号K19+930.442.，全长6.93km。包括大桥897/2座、互通式立交桥1处、主线涵洞14座、主线通道8座。

1.2地质条件

路线所属区为亚热带季风气候，温暖多雨，地表水系发育，地下水补给充沛，基岩裂隙发育，河谷、洼地区有利于大气降水的汇集和渗入。路线区多处常年积水难以排出形成沼泽式淤泥坑。涵洞多位于淤泥处。

1.3设计要求

淤泥路段路基及涵洞基础采用强制换填砂砾或碎石桩的处理措施。

二、总体施工流程

经我部多方考虑最终决定施工段内所有处于淤泥出的涵洞全部采用钢板桩支护，并按设计要求换填砂砾经设计等部门认可后进行涵洞施工。最终敲定施工流程如下；

施工准备（包括钢板桩选用计算） 测量定位导向桩制作 打入钢板桩排水堵漏清淤封底（施工、设计、业主、监理等单位同时到场签证）分层回填砂砾 钢板桩拆除 夯实 垫层施工 桥位放样绑扎钢筋 模板安装混凝土浇筑 拆模几台后回填 碾压。

三、钢板桩的选用计算

3.1土压力计算

根据郎金土压力理论，该处上层属淤泥质土厚度为8m，с1=10.8kpa;φ1=9.2°(查表后内插法取近似值)；比重取γ1=1.61t/m3;下层为粉质粘土，с2=22 kpa;φ2=12.5°（查表可得）；比重取γ2=1.98 t/m³。

①计算主动土压力时取淤泥质土自然状态下的容重γ1=1.611t/m³；及相应的内摩擦角φ1=9.2°。

可得；主动土压力系数 Κa=tgφ1²（45-φ/2）=1.633

②计算被动土压力时取粉质粘土自然状态下的比重γ2=1.98 t/m³；及其对应的内摩擦角φ2=12.5°。

可得；被动土压力系数Κp=tgφ²（45-φ/2）=2.520

按照设计要求清淤至粉质粘土层，所以换填需开挖8m深。所以基坑底部土压力强度eDs=γ1×H×ka1=1.633×8×16.1 =210.33kn/

钢板桩上图压力强度等于零的点距坑底的距离为；

y=eDs/(γ2×(kp-ka))

=210.33/(19.8(2.520-1.633))=1.215 m≈1.3m

3.2受力分析及其计算

将钢板桩墙的每一根钢板桩看成是独立受力的个体，在将其从受力点为零的点B,到桩顶点A独立分析。按照单跨悬臂梁画出受力图，并计算支点反力和最大弯矩。如下

3.3桩长的确

根据桩顶剪力与桩墙土压力相等的原理，可求桩长x=？即；Re=γ2(kp-ka) ×X

X=Re/(γ2(kp-ka) )

Re=210.33

Re―桩顶剪力。

为保险钢板桩入土深度系数取1.1。

即；入土深度t=1.1×（x+y）=1.1×=

则有桩长L=8+=

钢板桩是3号钢允许抗弯应力取[σ容]=180Mpa；允许剪应力为[τ容]=95 Mpa。

断面模量：W=M/σ=

剪应力：τ=1.5Qmax/A=

3.4钢板桩的选定

拟选桩长为15m的拉森Ⅲ型钢板桩，每延米钢板桩截面模量Wx=1340cm³/m，钢板桩容许应力为180Mpa，满足强度等要求。

3.5钢板桩数量的确定

根据涵洞本身的尺寸为102米×4米（每边留出施工作业面2m计），设计为一次围四边的施工方式并且计算所需拉森Ⅲ型钢板桩数量为570，为施工方便和富于共进场600根。

四、具体施工方案

4.1施工人员、材料及机械准备

人员；测量员一名、吊车司机一名，挖掘机司机2名、振动锤司机一名、电工一名、电焊工一名、辅助民工5名。

材料；钢板桩―600根、围囹型钢、钢板以及各种常用耗材。

机具；吊车一台（25t）、40t振动锤一台、325卡特挖掘机一台、、325卡特加长臂挖掘机一台、20t自卸卡车六台、电焊机一台、潜水泵一台（扬程20m,4寸）、水准仪一台、钢尺一把。

4.2钢板桩进场与整理

进场整理检验。首先对其进行仔细的外观检查，对有明显弯曲破损、和锁口不合、锁口有焊溜等缺陷情况的及时整修。由于围堰所用钢板数较多，必须保证每一块钢板桩的质量，不要因为一块桩影响整体的围堰。

4.3钢板桩的插打

内导框（围囹）按照事先放好的点安装就位后，即可插打钢板桩。采取开始一部分组快插打，后一部分先插合拢后再打的方法，从一端分两头向另一端合拢。施打时宜先将钢板桩逐根或逐组施打到稳定深度，然后依次施打至设计深度。在垂直有良好保证时也可一次施打到设计深度。施打过程的控制方针为“插桩垂直、分散纠偏、有偏即纠、调整合拢”。整个插打过程应严格控制板桩的垂直度，尤其是第一块板桩要从两个互相垂直的的方向同时控制，确保不偏，插打一块或几块后立即与导向框进行联系。

4.4挖土换填

在钢板桩插打合拢后，对围堰内进行清除淤泥并换填石料，清淤采用加长臂挖掘机一次清理到位，清理到设计深度后立即换填石料，如果基坑内有积水则用潜水泵排水。换填要分层换填直至设计标高。

4.5板桩的拔出

当换填结束后进行拆除钢板桩，拔除安于施打的顺序相反的次序进行，可直接再用吊车拔出，也可再用振动锤振动拔出，拔出的板桩应立即清除表面的淤泥，检修后涂油，变形较大的修复后在涂油，在一起运走堆码保存。保证现场的的清洁。

4.6夯实回填料

钢板桩拔除后立即采用强夯机夯实，直至达到容许承载力为止。

4.7涵洞施工

夯实后立即进行涵洞垫层、基础、墙身、盖板的施工

4.8台后回填

台后回填采用石粉分层回填，并采用重型压实机械压实

五、安全、文明及环保施工措施

施工前进行技术交底，并进行施工前安全教育考核。现场基坑设置醒目标示标牌，夜间虽不施工但保证照明及专门的更夫看护。保证夜间的安全。

施工过程中采取完善的环保，水保措施。废水和工程垃圾按规定处理和排放，确保因施工所产生的气体粉尘排放、地面排水及排污等，满足国家颁布的规范及地方政府的条文所要求的规定数值。

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