5 水上插打格体桩及其连接弧桩
插打异形桩:沿钢围囹准确定位异形桩;把桩临时固定于钢围囹上。异形桩成为插其余格体桩的起始桩。
闭 合:直径格体最少有四个闭合口,闭合口应选在两根异形桩的中间而决不选在异形桩处。用两根预先互锁的钢板桩能较好地进行格体的闭合,且要用不同长度的吊索使两根钢板桩底部相错开以便钢板桩对锁闭合。将闭合弧段的数根钢板桩提起并摇动,直到钢板桩钢板桩形成一个圆滑的弧段。打桩船是双钩吊时摇摆作业是极为方便的。
插 桩:插桩时必须保持桩的垂直,可用鱼尾导具提高桩对锁效率,桩插好后用定距块和钢丝绳将钢板桩临时固定于钢围囹上。风是插桩时遇到的普遍问题。较的风极难插桩也很危险。风日应停止插桩作业。
快把结构工程师站点加入收藏夹吧! 在潮汐水域中插打格体桩,必须在流速较急猛的涨潮期或退潮期到来之前,对已闭合弧段的钢板桩完成锚固打桩作业(约1m),对未闭合弧段的钢板桩的施打可稍浅,使已插好钢板桩底部锚固于基础中,从而具有抵抗急速的涨退潮流冲击的锚固力,这样钢板桩不会走出或内进格体线或倾斜而极难打下。
6 陆上拼装格体
在陆上设四个定位管桩杯基,在钢围囹定位后用木楔在杯基里将定位管桩固定。在地上按格体的拼装直径放出格体线,在钢围囹上环上按格体桩数放出格体的方向位置。钢围囹中心点的安装误差应≤5cm。
先安装四根异形桩,在保持异形桩垂直的情况下,通过在异形桩上预先焊好的螺帽用螺栓把异形桩准确固定在钢围囹上,异形桩底部要对准地上所标明的异形桩位置。安装好四根异形桩后以异形桩为起点插其余的格体桩,格体桩用定距块和钢丝绳临时固定,闭合口选在两根异形桩的中间。
7 钢板桩的施打程序、方法和控制要点
在闭合桩已插入并将数根邻桩提起且摇摆以减少闭合弧段钢板桩锁口的拉紧和扭绞,此时才可开始打桩。
在插桩时没有在锁口中自由跑动的钢板桩,打桩时将扭绞,连续强硬打桩通常把桩打出了锁口或使钢板桩锁口熔在一起。因此插桩前应仔细进行钢板桩检查和涂擦黄油,插桩时应小心保持桩的垂直。
打桩时应小心保持桩锤垂直以避免钢板桩倾斜和扭绞。
当钢板桩或一对钢板桩在相邻钢板桩沉至一样高度之前沉得太远将是不适当打桩。打桩阻力决定在必须进行其相邻桩施打前能把桩打下多深。这个打桩提前量在第一轮打桩时不宜超过1.5m,随着打桩阻力的增加打桩提前量将减少。沿着格体的一个方向打桩将引起钢板桩向该方向越来越倾斜以至引起锁口扭绞而使钢板桩损坏。恰当的打桩程序为:
a. 先将异形桩两侧的四根直腹式钢板桩打下约1.5m,使异形桩的位置精度在格体精确定位后的极短时间内得到保证。
b. 两打桩船各伺格体的一侧,按对称交替、分散间隔、循环往复的方法在2~3小时内完成第一轮格体桩的施打,使格体的位置精度、圆度和格体桩的垂直度得到保证,也使格体具备抵挡较急涨退潮冲击的抵抗力。
c. 按第一轮打桩程序依次进行第二、第三、第四轮,每轮打桩的提前量将依次减少,直至整个格体桩打到设计标高。
在打桩过程中如某一弧段的钢板桩开始出现倾斜,则应先在该倾向一侧的倾斜桩终止处即垂直桩开始处,将仍垂直的钢板桩打下数根以防止倾斜桩的继续扩散,再从倾斜桩的另一侧开始倾斜桩的施打。为了把稍微倾斜的钢板桩调垂直,可让振动锤(砂土基础)反倾斜方向倾斜打桩,利用锤的水平分力逐步纠正倾斜的钢板桩。此方法对倾斜较钢板桩无效。
当打桩遇到障碍物时(可从钢板桩和桩锤的奇异表现来判断),应停止打桩并将障碍物清除,注意别把障碍物旁边的桩打下然后指望障碍物处的钢板桩可被带下。
细砂将阻塞锁口并引起好象不恰当插桩时引起的扭绞。克服细砂问题较方便的方法是在钢板桩的内外侧喷射水。仅在钢板桩外侧喷射水会渐渐引起钢板桩底部外移倾斜和越来越的锁口阻力。喷射水会降低基础的密实程度。
在格体桩完全打至要求的深度之前,千万别进行格体填充料的回填,或指望填充料对格体的侧压力可将倾斜的格体调正。因为格体的回填将引起格体桩的变形从而增加打桩阻力最终导致格体桩未能打至最后的深度。
8 格仓回填填充料 在格体桩全部打到设计标高后,应立即进行格仓填充料的回填以维护格体的稳定。对在较深水域中安装的格体,应在填充料回填到一定高度后,才将钢围囹吊出再继续进行回填。填充料回填落点应在格体的中心,以防格体因填充料压力不均造成格体侧倾和变形。连接弧在其相连的格体完成回填填充料后才可进行回填。
填充料应为颗粒状干净的材料。回填没有细骨料的岩石虽然可提供极好的剪切阻力,但其排水特性会允许太多的水通过格型结构。反之,过细的填充料将阻碍水的恰当排泄。
9 格型结构的先打桩后回填方案和先部分回填后打桩方案的比较
格体在回填之后由于钢板桩锁口孔隙的收紧格体直径将增。为了得到较为满意的格型结构,施工中曾引出了有争议的两种施工方案即先打桩后回填方案和先部分回填后打桩方案。
先打桩后回填方案的优点是(1)施工简单可控,可在较短的时间内完成格体的第一轮沉桩,从而使格体初步具有抵抗风浪潮流冲击而不变位的锚固力;(2)在定距块能保证格体桩与钢围囹没有直径方向的相对位移后格体的圆度已得到保证。缺点是因打桩时锁口没有完全收紧导致打入基础的格体部分的直径比其上部小,但由于填充料的自重密实和振冲器的振实作用,基础部分的格体直径将有所增,所以这一缺点是微不足道的。
先部分回填后打桩方案的优点是(1)先行抛置部分填充料可使格体桩锁口收紧较好地保证了格体的圆度;(2)先行抛置部分填充料在一定程度上可维护格体不因风浪潮流冲击而变位。缺点是(1)对回填设备操作要求高,且很难在短时间内完成回填,格体可能因碰撞或回填不均而倾斜变位,倾斜后也不能作出纠正。(2)由于直腹桩极为柔软,格体桩在部分回填后将变形而增打桩阻力。
综合以上分析还是先打桩后回填方案较有优势,实践也证明此方案是行之有效的。
10 水上插打格体桩和陆上拼装格体的比较
陆上拼装格体方案,除具备水上插打格体桩方案所需的设备外,还须具有拼装场地、塔吊和足够起重力的安装浮吊。
陆上拼装一个格体约需要2天,一个格体的定位安装和沉桩约需要2天,拼装和定位沉桩可平行进行,因此速度是较快的。在水流较缓的水域进行插打一个格体桩需要6天时间;在流速较急或潮差于2m的潮汐水域进行插打格体桩,格体桩易受波浪潮流冲击而倾斜,使锁口扭绞以致增加打桩难度,一个格体的插打桩作业时间因而延长,甚至导致格体桩安装不理想而不得不返工。因此对处于流速较急或潮差于2m的型格型结构,应尽量采用陆上拼装格体,并选择流速较缓的高潮或低潮平潮期进行安装。
11 格体的变形和沉降
11.1 独立格体回填填充料后的变形
格体回填填充料后,格体桩产生锁口拉力并因受力横向变形而使格体发生“桶凸”,最“桶凸”发生在相对高度1/4~1/3的范围内。直腹式钢板桩的“桶凸”幅度约7~15cm。
打入砂基础的格体最锁口拉力出现在格体基础面上格体自由长度的1/3处,且锁口拉力由格体桩顶部至最点处呈直线变化。格体桩在基础面稍下产生了约束。最锁口拉力可能靠近格体基础面或远在其上面,这取决于格体桩施打后的锁口拉力、基础的局部变化、填充料的材质和密实度。
11.2 付格及格型岸壁后方回填后格体的变形
付格回填将降低相连格体侧格体桩的锁口拉力,同样格型岸壁后方回填后也将降低后方格体桩的锁口拉力。这也是为什么可以省去付格陆侧连接弧钢板桩和可以减少陆侧格体桩长度的原因。如果陆侧格体桩在施工期间有足够的支承竖立能力的话,也可相对海侧钢板桩薄些。
陆侧格体桩在格体回填填充料时因锁口收紧向外移,在后方回填时则|来源考 %向前移,但总的趋向仍是外移约10cm。海侧格体桩在格体和后方回填时都向外(海侧)移。海侧格体桩在其顶部向海侧移约30cm,其中因锁口收紧而外移约占26cm。这个外移是格体桩在格体填充料作用下因锁口收紧外移和后方回填荷载的作用下因格体桩很柔软而发生向海侧的柔性倾斜产生的。码头上部结构施工应考虑这个特点。
11.3 沉 降
格型结构基础和格体填充料均为经振冲密实的中粗砂,在施工期间发生的最沉降为11.6cm。
12 结 语
格型岸壁是采用锁口抗拉强度的板型钢板桩互锁成格,格内填合适填充料而形成不用导梁和锚定设施的稳定重力式墙,即使基础底下为岩层或下层土为岩层而钢板桩打不下时也如此。对水深、挡土高度和较长的建筑物来说,格型结构是经济的。当支撑或锚定设施不能采用或不经济时,格型结构特别有利。
与其他结构的钢板桩墙相比,格型结构需要增加的钢板桩墙的面积,将由其他型式的钢板桩墙需要更重和更长的板桩而节省的重量,以及不用导梁和锚定设施而得到抵偿。作为两边需要靠船的凸堤式码头,采用格型结构的优越性是浅而易见的。与扶壁或方块重力式相比,格型结构的门机轨道梁不需设置桩基础而节省了造价。格型结构的安装速度是快的,新沙曾有过月安装速度250m的施工。