《桩基施工手册》— 钢板桩施工

'5.4.6钢板桩5.4.6.1概述钢板桩截面有U型、Z型、H型、平型等多种形式，当板桩墙弯矩较大时，也可采用圆管型、组合型。钢板桩墙主要用在挡土、挡土挡水的永久（如板桩码头、船坞）和临时工程（如挡水围堰；挖沟、槽和基坑围护）结构上。在水运工程中，采用U型（拉森型锁口）钢板桩为多，见图5.4-67。在大型船坞工程中常采用组合型钢板桩，如CAZ型等，见图5.4-68。(a)实例一(b)实例二图5.4-67钢板桩码头施工（U型钢板桩）104 (a)坞墙钢板桩在施工中(b)船坞竣工时的坞墙钢板桩图5.4-68船坞坞墙钢板桩（CAZ36型）5.4.6.2常用钢板桩1、U型（在我国俗称“拉森型”，实际上具有拉森锁口的钢板桩才是真正意义上的“拉3森钢板桩”）断面模量较大(W=600~3200cm/m)，能适用于承受较小土（水）压力的中小型105 工程（图5.4-69），尤其是在临时工程的应用方面。针对各种不同的地质条件，往往选用相应功率的震动锤进行施工。随着冶炼技术的不断发展，在2002年之后，世界上单根U形钢板桩的宽度可达750mm；其施工速度进一步加快。单榀桩锁口锁合后图5.4-69U型钢板桩断面示意图2、Z型和组合钢板桩3（1）Z型断面模量很大(W=1200~5015cm/m)，适用于承受较大土（水）压力的大、中、小型工程。根据Z形钢板桩自身的特点，总是将2块联成1组后进行插打；尽管其施工步骤比U型钢板桩略多，技术难度略大，但是由于2根1组的Z型钢板桩宽度可达1160~1400mm，几乎是U型钢板桩单宽的2~3倍，其总体施工速度反而快，所以在国内很多有形成陆域要求的码头工程中大量应用。一般采用“先震动插桩，后锤击沉桩”的施工方法。3（2）组合钢板桩断面模量非常大(W=3086~12741cm/m)，适用于承受很大土（水）压力的大、中型工程。因为该结构形式具有刚度大、承载能力强(不仅可承受水平力，而且能承担垂直力)、对施工设备没有特殊要求等特点，所以这类结构目前已广泛用于大型船坞坞壁墙体上（图5.4-70），同时也已经开始应用到国内一些5~10万吨级的码头工程，但是应用本结构形式需要一个拼装焊接的环节(a)单榀桩(b)组合桩由四榀桩组合而成（图中轴线下的两桩各被割去一锁口后与上两桩焊接拼接组成）106 (c)两组合桩锁口锁合后图5.4-70Z型钢板桩断面示意图3、平型（又称直型）虽然断面模量很小，但该种钢板桩的锁口具有很大的水平抗拉能力，最大可达5500kN/m；适用于承受水平方向有横向拉力的大型圆形筑岛围堰和格型钢板桩重力式码头工程，施工很方便（图5.4-71）。上个世纪90年代已经成功地在深圳蛇口港和广州新沙港的码头工程中应用。(a)单榀桩(b)锁口锁合后图5.4-71平型钢板桩断面示意图34、H型断面模量极大(W=3275~15000cm/m)，联接处会由供应商另外配有专门的锁口；适用于承受很大土（水）压力的大型深水泊位。因为该结构形式具有刚度极大、承载能力极强(不仅可承受水平力，承担垂直力的能力比箱型钢板桩更为出色)、对施工设备没有特殊要求等特点，所以这类结构目前已广泛用于欧美大量50000~150000t级码头工程上，同时从2006年开始已经应用到国内的10万吨级的码头工程中。但是应用本结构形式对沉桩的偏差控制要求较高（图5.4-72）。(a)单榀桩(b)锁口锁合后107 (c)与Z型钢板桩的锁合情况图5.4-72H型钢板桩断面示意图5、圆管型钢管板桩这类钢管板桩（图5.4-73）常在围堰、码头、护岸等工程中使用。其刚度极大，受力性能很好，又有止水功能。在日本国有采用这类钢管板桩(∅1.0m~1.2m)组成双排大围堰，使用在-20m水深的工程中。图5.4-73圆管型钢管板桩锁口示意图5.4.6.3常用（组合）钢板桩的规格与力学性能1、Z形钢板桩Z形钢板桩最本质的力学特性在于：腹板的连续性和锁口对称分布在中和轴2侧特定的位置，这2方面都对钢板桩的截面抵抗矩有着积极的影响。AZ系列钢板桩（见表5.4-25）通过不同寻常力学特性的断面和高品质的拉森锁口的组合，具有以下优点：⑴极具竞争性的性价比；⑵更大的惯性矩、结构变形量的减少和高强钢的选用，是一种最经济的结构方案；⑶大宽度的断面大大提高了沉桩的功效；⑷在腐蚀严重部位进行了加厚处理，使之具有优异的耐腐蚀性能。108 tshbb表5.4-25弹性截面可承受极型号宽度高度厚度截面积用钢量惯性矩抵抗矩限弯矩*bhtsA每根每m每单位面积IWeMmax2243mmmmmmmmcmkg/mkg/mcm/mcm/mkN.m/mAZ126703028.58.512666.199181401200516AZ136703039.59.513772.0107197001300559AZ1467030410.510.514978.3117213001400602AZ176303798.58.513868.4109315801665716AZ186303809.59.515074.4118342001800774AZ1963038110.510.516481.0129369801940834AZ2563042612.011.218591.51455225024551055AZ2663042713.012.219897.81555551026001118AZ2863042814.013.2211104.41665894027551184AZ3463045917.013.0234115.51837870034301475AZ3663046018.014.0247122.21948280036001548AZ3863046119.015.0261129.12058708037801625AZ4658048118.014.0291132.622911045045951976AZ4858048219.015.0307139.624111567048002064AZ5058048320.016.0322146.725312106050152156AZ1310/1067030410.010.014375.2112204801350580AZ1810/1063038110.010.015777.8123355401870804AZ36-70070049917.011.2216118.51698974036001548AZ38-70070050018.012.2230126.21809484038001634AZ40-70070050119.013.2244133.81919993040001720*-----本表中的“可承受极限弯矩”值均按照S430GP强度等级考虑；2、U形钢板桩U形钢板桩（见表达.4-26）的优点如下：⑴在丰富的、具备各种各样的几何力学特性的钢板桩系列之中，非常方便选取最佳性价比的断面；⑵宽进深、厚翼缘的特点，决定了组合后的墙体具有极佳的静力力学特性；⑶结构形式对称，非常方便重复利用；⑷可以在工厂预先装配成“组桩”，大大提高沉桩功效；⑸非常方便拉杆及其配件的安装，甚至在水下也不例外；109 ⑹最厚的部分位于墙体的最外侧，使之具有良好的耐腐蚀性能。tshbb表5.4-26宽高截面弹性截面可承受极型号厚度用钢量惯性矩度度积抵抗矩限弯矩*bhtsA每根每每单位IWeMmaxm面积2243mmmmmmmmcmkg/mkg/mcm/mcm/mkN.m/mAU1475040810.08.313277.9104287101410606AU1675041111.59.314786.3115328501600688AU1775041212.09.715189.0119342701665716AU1875044110.59.115088.5118393001780765AU2075044412.010.016596.9129444402000860AU2175044512.510.316999.7133461802075892AU2375044713.09.5173102.1136507002270976AU2575045014.510.2188110.41475624025001075AU2675045115.010.5192113.21515814025801109PU66002267.56.49745.6766780600258PU86002808.08.011654.59111620830357PU126003609.89.014066.1110216001200516PU1260036010.010.014869.911622580125554010/10PU1860043011.29.016376.9128386501800774PU2260045012.19.518386.1144494602200946PU2560045214.210.019993.61565649025001075PU3260045219.511.0242114.11907232032001376L3S50040014.110.020178.9158400102000860L4S50044015.510.021986.21725501025001075*-----本表中的“可承受极限弯矩”值均按照S430GP强度等级考虑；所有PU系列断面均可按照0.5mm或1.0mm的幅度增减其壁厚。3、AZ系列BOX钢板桩（见表5.4-27）110 yhyb表5.4-27钢材截总截弹性截面可承受极型号宽度高度用钢量惯性矩面积面积抵抗矩限弯矩*bhAA0每根每mIy-yWeMmax2243mmmmcmcmkg/mcmcmkN.m/根CAZ121340604293416623012561041351778CAZ131340606320419125113685044901930CAZ141340608348421727314877048652092CAZ171260758305490023920504053852315CAZ181260760333492526122293058402511CAZ191260762362495128424221063302722CAZ251260852411554032334300080203448CAZ261260854440556634636682085553678CAZ281260856471559237039217091253923CAZ3412609185165999405507890110204738CAZ3612609205476026430537860116455007CAZ3812609225796053455568840122905284CAZ4611609625955831467645940133805753CAZ4811609646285858493681190140806054CAZ5011609666615884519716620147806355CAZ1400998528720941462709012520538336-700CAZ14001000563723944266726013295571638-700CAZ14001002599726947070763014070605040-700*—本表中的“可承受极限弯矩”值均按照S430GP强度等级考虑；111 4、HZ系列钢板桩（见表5.4-28）rhysytb表5.4-28壁厚截弹性截可承高用钢受极匹配的锁型号宽度面惯性矩面抵抗度翼腹板量限弯口型号缘积矩矩*每根hbtsAIy-yWeMmax每mkN.m/243mmmmmmmmcmkg/mcmcm根HZ575A5754601411200.5157.412583043751881RH16-RZDU16HZ575B5794601611218.9171.814124048802098RH16-RZDU16HZ575C5834611812243.4191.115880054502343RH16-RZDU16HZ575D5874612012261.9205.517468059502558RH20-RZDU18HZ775A7754601712.5257.9202.428007072303108RH16-RZDU16HZ775B7794601912.5276.3216.930793079053399RH16-RZDU16HZ775C783461.52114306.8240.834268087553764RH20-RZDU18HZ775D787461.52314325.3255.337122094354057RH20-RZDU18HZ975A9754601714297233.128007097804205RH16-RZDU16HZ975B9794601914315.4247.6307930106354573RH16-RZDU16HZ975C9834622116353.9277.8342680118455093RH20-RZDU18HZ975D9874622316372.4292.3371220127105465RH20-RZDU18锁口连接件RH16626812.220.4168326RH20677914.225.52012334RZU16628020.616.17018RZU18678422.917.99523RZD16628020.616.25819RZD18678422.918.18022*—本表中的“可承受极限弯矩”值均按照S430GP强度等级考虑；112 5、HZ/AZ系列组合钢板桩**（见表5.4-29）hyy1790表5.4-29截弹性截用钢量系统可承受极型号高度面惯性矩面抵抗LAZ=LAZ=宽度限弯矩*积矩60%LHZ100%LHZhbAIy-yWeMassMmax2432mmmmcmcm/mcm/mkg/mkN.m/mHZ575A-12/AZ185751790240.911010032751491891408HZ575B-12/AZ185791790251.211905035551571971528HZ575C-12/AZ185831790264.912935038801672081668HZ575D-12/AZ185871790277.813982041551772181786HZ775A-12/AZ187751790273.021000047651742142049HZ775B-12/AZ187791790283.322598051401822222210HZ775C-12/AZ187831790303.024853056301972382421HZ775D-12/AZ187871790313.326481060052052462582HZ975A-12/AZ189751790294.833784061801912312657HZ975B-12/AZ189791790305.136306066551992402861HZ975C-12/AZ189831790329.340261073602172583164HZ975D-12/AZ189871790339.642825078352252673369*—本表中的“可承受极限弯矩”值均按照S430GP强度等级考虑；**—本表中列出的所有数据仅指在用AZ18钢板桩作为辅桩的条件下；实际上任意一种Z型桩都可作为辅桩，从而构成不同的HZ/AZ组合钢板桩体系；113 6、AS系列钢板桩（见表5.4-30）tbb表5.4-30每m锁口最大抗单根桩型号宽度腹板厚度用钢量拉能力(材质为截面积S355GP)每单位bh每根每mRmax面积mmmmcm2kg/mkg/m2kN/mAS5009.581.664.01283000500-9.5AS50011.090.070.61413500500-11.0AS50012.094.674.31495000500-12.0AS50012.597.276.31535500500-12.5AS50012.798.277.11545500500-12.77、钢板桩的强度等级、相应的力学性能及化学成分（见表5.4-31）（欧洲标准EN10248）表5.4-31最小延伸率强度最小屈最小抗化学成分对应国标等级服强度拉强度Lo=5.65So（%max）22(N/mm)(N/mm)（%）CMnSiPSNS240GP240340260.250.0550.0550.011Q235S270GP270410240.270.0550.0550.011S330GP320440230.271.700.600.0550.0550.011S355GP355480220.271.700.600.0550.0550.011Q345S390GP390490200.271.700.600.0500.0500.011S430GP430510190.271.700.600.0500.0500.011S460AP460550170.271.700.600.0500.0500.011114 5.4.6.4锤型、桩帽、锤垫的要求1、锤型要求一般情况下，有锁口的钢板桩都使用在钢筋混凝土板桩已不适宜采用的挡土、挡水的大型临时围堰工程上，或者作为永久性结构应用在大、中型码头挡土挡水、船坞坞壁墙体上和止水结构上，因此在20m以上的钢板桩都采用冲击块4.6～8.0t的筒式柴油锤和90～150kW振动锤来沉桩。短桩大都用杆式柴油锤和小于90kW的振动锤来沉桩。近几年有一批锤击能量在20～150kN·m的小型液压锤投入建筑市场，也可用于钢板桩施工。型钢钢板桩常选用坠锤和导杆柴油锤来沉桩，短桩也有选用同等锤击能量的汽锤来施工。2、桩帽的型式和要求为使桩锤的冲击力均匀分布在桩顶的顶面，保护桩顶免受损伤和控制打入方向，在桩锤和钢板桩之间应设桩帽，桩帽要做到与板桩的接触面尽可能地大，能承受较大的冲击力，为确保板桩在桩帽中的位置，需在桩帽内设置定向块，定向块的孔隙要大小适当，图5.4-74为常用桩帽的形式，图中定向块可根据钢板桩的形式不同而进行调整。a-ab-b形式1形式2图5.4-74钢板桩桩帽型式图在振动沉桩时，振动锤下面装有1只夹桩器（见第五篇第三章沉桩工程机械），将钢板桩桩顶夹往、吊起、下插、振动下沉，为此在钢板桩顶部加焊上了1块30mm厚的加劲钢板，对钢板桩顶面加强。115 3、锤垫材料要求锤击钢板桩用的锤垫和锤击钢筋混凝土方桩的锤垫是相同的，都是采用硬木制作或用废钢丝绳盘制。5.4.6.5钢板桩沉桩工艺1、钢板桩的检验与矫正钢板桩有可重复使用的特点，因而更要注意加强对钢板桩的验收，另外钢板桩的不同形式中又有不同的型号，它们的断面尺寸、钢板厚度都不一样，要注意区别。因钢板桩本体刚度较小，在运输与堆放过程中难免会有变形，一般均要进行整修调直，尤其是桩身与锁口的平直度。锁口通顺是钢板桩顺利打入的首要条件，锁口受阻是钢板桩施打时出现打入困难、邻桩带下、桩体倾斜等常见通病的“罪魁祸首”，故有“七分调直、三分打桩”之说。现场检验一般可采用1段长度大于2m的、从同型号桩体上割下、带有锁口的“锁口检测器”。该“锁口检测器”2人可轻松抬起，可将其插入被检测锁口内进行通锁检测。必须采用“锁口检测器”对钢板桩逐一进行检查，要求全部顺利通过整个桩长的2侧锁口，否则要对锁口及桩体进行调直矫正。调直矫正一般可采取氧乙炔焰烘和大锤敲击加冷水急冷的办法处理，直至处理后的锁口能被“锁口检测器”顺利通过。2、打桩机械的选择水工工程中的钢板桩的施工一般采用锤击打入法及振动打入法，前者选用柴油锤后者选用振动锤，可根据钢板桩的型式、长度及地质情况等选用，也可同时将2种方法结合运用。表5.4-32是上述2种锤型的适用情况对照。锤型选择表表5.4-32地质条件施工条件锤型优缺点粉土、粘土砂层硬土层噪声振动贯入能量施工速度柴油锤合适合适可以大大大快运行简单、有油雾污染振动锤合适可以不可以小大一般一般可打、可拔、但电耗大116 3、钢板桩施工工艺流程（见图5.4-75）施工场地处理、测量放线、施工机械进场钢板桩锁口检查、制作、喷砂、防腐、灌锁口止水油脂测放桩位、桩机就位、安装导向围檩运输至施工现场、桩身检查合格桩振动插桩、移动导向围檩不合格桩退场锤击沉桩到设计标高偏差值测量、楔型纠偏桩制作合拢段或末段桩施工图5.4-75钢板桩施工工艺流程4、钢板桩沉桩注意事项(1)前期准备工作必须充分、认真①钢板桩因单件刚度小，在运输制作堆存中易变形，特别是旧钢板桩重复使用时更应对接桩、锁口、加工的变形进行矫正，并均可通过锁口检测器检测。②要根据钢板桩的使用功能做好前期准备，特别是防渗钢板桩的止水材料，应根据防渗水头选择止水材料。③制作、涂锈、防腐等工作应在专门工厂（或车间）进行，以满足环境和制作精度要求。特别是转角桩、异型桩的制作。④测量工作重点控制轴线、转角点和首末桩以及桩轴线方向和垂直轴线两方向的垂直度。⑤钢板桩施工轴线上应进行清除障碍物，特别是地下障碍物。（2）陆上沉钢板桩要注意场地的接地压力，特别是有沟、浜、湿地应认真处理，防止打桩机械和运输车辆倾覆。（3）水上沉钢板桩要注意以下几点；①浅水区施工：要根据地形、水深和作业条件可选择水上搭设工作平台使用陆上打桩机施工。也可进行水上挖泥后用打桩船（候高涨水）施工，采用何种方式应根据条件和经济、117 技术比较后确定。②水上导向围檩一般用2层导向架，上层导向架标高应在施工水位以上。③钢板桩水上合龙时应尽量选择在平潮时，同时设法使钢板桩内外水头差尽量小，必要时开洞使内外水平衡。④水上施工要注意流速、波浪、风力等自然条件，条件不满足要求时应暂停施工。⑤水上沉桩时应对已沉板桩及时夹围檩加固，同时上部结构施工亦应抓紧进行，以防风浪、船只袭击、碰撞而造成损坏。5.4.6.6工程实例七：双排钢板桩围堰施工钢板桩围堰的平面图、剖面图详见图5.4-76，图5.4-77钢板桩型号主要为PU32（断面结构示意见图5.4-69），共计765根。外排钢板桩长32m，锁口内涂抹止水材料（油脂与沥青），内排钢板桩桩长26m。双排钢板桩之间用Ø65钢拉杆（88根）连接（﹫=2400mm，标高+3.00m）围堰体内填砂，表面用袋装砂护面。钢板桩的沉桩选用打桩船施工，先用Ø609mm钢管桩与双拼［28槽钢在水上做一个定位导向架，用打桩船挂振动锤插桩，再用柴油锤屏风式锤击打桩到位。在有水泥土搅拌桩加固区域内，因在进行水泥土搅拌桩施工时，已在围堰钢板桩桩位上正确留置了空位，故未因此而受到影响。沉桩施工时，如果钢结构导向的刚度不够、限位措施不到位或桩身垂直度控制不好，桩身往往会产生向锁口方向的倾斜，当倾斜值累计到一定控制值时要采用异形桩（另外加工）进行纠偏，以保证钢板桩墙体的垂直度与平面位置的正确。为尽快完成围堰工程，围堰钢板桩从上、下游二端先打，最后在中间合拢，以尽快留出空间进行上、下游二侧的防渗堤施工，并且可以在水下水泥土搅拌桩施工的同时，在下游侧同时进行围堰钢板桩的施工（此处无水泥土搅拌桩加固），但因此而带来了围堰钢板桩最后的合拢问题。钢板桩墙体合拢有2个技术难题：一是最后合拢前钢板桩墙体江岸二侧的水位差将会使已逐步形成的墙体随着潮水变化摆动而影响安全。二是最后合拢时合拢桩必须与已沉桩到位的上、下游二侧的桩体锁口可靠锁合，成为一连续的墙体。为此，在合拢前在已形成的墙体上选择不同处的5根钢板桩，乘低潮时在+2.5m处割开并将其抽高，形成闸门式泄洪口，平衡墙体内、外的水位差（合拢后再将该泄洪口已抽高的桩身拉下关闭焊妥）。另外，在合拢处两侧20m范围内的钢板桩，沉桩前把二端已沉桩到位的钢板桩用导梁连成整体，然后利用该导梁将该范围的钢板桩逐一仔细调整，边纠偏边沉桩到位。最后的合拢桩，根据合拢口的尺寸定制并必须是2根或3根的组合桩，因组合桩上、下游方向有很大的自由118 度，插入合拢口二侧的锁口后，合拢桩有明显的自我调节作用。采用上述措施后，合拢一次成功。围堰钢板桩完成后，即进行拉杆安装及围堰内填砂。围堰建成后成为南通市沿江防汛大堤的重要结构（图5.4-78）直至坞口结构完成后再将围堰拆除为止。图5.4-78围堰建成后图5.4-76围堰剖面图119 围堰平面图5.4.6-10图120 5.4.6.7工程实例八：坞口止水钢板桩施工该工程坞口止水钢板桩型号为PU16（断面结构示意见图5.4-69），在坞口围堰工程建成后在“陆域”条件下施工（见图5.4-79），采用坐落在施工地面标高上的双排围檩来控制板桩墙的位置与标高。该围檩用H型钢固定在临时定位桩（随打桩进度不断打、拔）及已打入的板桩墙上。因桩体较薄，采用逐根插入法，由临时固定在围檩上的“限位器”（有如打钢筋混凝土板桩时临时固定在围檩上的“定位角铁”）卡在H型钢围檩上，装拆很方便，能限制钢板桩向沉桩方向位移，又依靠该“限位器”钢板桩方向的一缺口槽，将被插入的那根钢板桩的另一侧锁口处的板桩墙体前后方向限定住。图5.4-79坞口止水钢板桩施工5.4.6.8工程实例九Z型组合箱体钢板桩坞墙钢板桩采用卢森堡产的CAZ36钢板桩（断面结构示意见图5.4-70），兼作止水墙及永久性坞壁结构，坞墙钢板桩平面图如图5.4-80，CAZ36钢板桩结构见图5.4-81，当时在国内工程上的运用和施工尚属首次。坞墙钢板桩桩顶标高+4.0m，桩顶嵌入上部钢筋混凝土承台0.5m，桩尖标高-21.0m。作121 为坞壁结构的CAZ36钢板桩共计585根，钢板桩之间通过两边锁口咬合连成整体，锁口内灌注由沥青、油脂混溶后配置的止水材料，形成封闭的止水墙。图5.4-80坞墙钢板桩平面图图5.4-81CAZ36钢板桩拼装详图普通CAZ36组合钢板桩由25m的AZ36成品桩和20m的AZ36成品桩在专业制作车间加工拼焊而成，经过切割、调直、焊接、打磨等数道工序，成为横断面为六边形的箱形桩体。由于组合钢板桩两面不等长（长面向坞室），故为偏心桩，1根普通桩的质量约11t。下坞楼梯处的转角桩即在普通桩侧面加焊1个连接锁口而成.楔形纠偏桩则根据实测偏差，在普通桩的翼板上进行尺寸修正或加焊钢板而成。CAZ36钢板桩作为船坞坞壁，直接暴露在外，故对其外观要求远比一般支护钢板桩要高得多，所以相应地对钢板桩的偏位、垂直度控制要求很高。设计精度要求：桩顶水平偏差向122 坞内为0，向坞墙后不得大于50mm；桩身垂直度为1/320。加上该桩为不对称偏心桩，对沉桩正确就位很不利，因此选择合适的沉桩工艺对于钢板桩的顺利施工和质量保证至关重要。根据本工程的地质条件，结合振动沉桩和锤击沉桩两者优点，采用先插后锤屏风式施工工艺。振动锤功率为90kW，桩架有效高度为41m，振动插桩深度一般为15m左右，在该深度范围内，土质较松，振动锤产生的上下振动力，造成土体局部液化，减少了对桩的阻力从图5.4-82CAZ钢板桩插桩而在振动体系的自重压力下，桩被压入土中。插桩深度15m比较适宜，如果入土太浅，泥面上钢板桩高度较大，则会受桩架高度限制，无法使下一根钢板桩的锁口套上，且在锤击时因桩自由度过大，容易产生倾斜；如果入土太深，一方面沉桩困难，另一方面因为钢板桩之间的锁口因长时间摩擦而产生的热量，致使锁口局部发红、熔化造成变形损坏，锁口间的止水材料也会熔化流失。振动插桩时，在桩顶焊加劲板（厚3cm，与沉桩方向平行）以便夹桩。插桩定位采用移动式双层刚性导架，导架由大型H型钢焊接加工而成，该导架利用自重（约21t）来限制钢板桩的平面位置，很适合陆上沉桩（图5.4-82）。由于CAZ36钢板桩为非对称结构，坞室侧长25m，坞外侧长20m，所以，在插桩过程中，桩顶有向坞外倾倒的趋势。因此，只要在下层导架坞室侧和上层导架坞外侧安装限位滚轮即可，不需要进行四点限位。导架通过一边烧焊在已经插好的钢板桩上，另一边焊在桩架底部的走道钢板来固定。123 一次可连续插桩7根，然后再移动桩架重新定位。在插好一定数量的钢板桩、机械设备互不影响后，再用柴油锤（锤型为D80）锤击送至标高。柴油锤采用3档，锤击数一般为2000击左右，最后贯入度约为5mm。实践证明：这种工艺切实可行，一般情况下，每天可插桩6根左右。因各种因素，钢板桩在沉桩过程中易发生扇形倾斜，若不及时预防和修正，误差累积将影响钢板桩的施工质量。我们采取通过优化沉桩顺序分组送插钢板桩来减少倾斜，当倾斜较大时，及时加工楔形桩一次纠偏到位，从而保证施工质量。在前期沉桩中，出现了几处锁口脱开现象。主要是由于箱形钢板桩刚度较大（尤其桩顶处焊有加劲板后），使得送桩时，钢板桩无法象单片的拉森板桩一样通过自身变形来消除沉桩时产生的对桩体的横向挤压力，因此沉桩时，在锤击力作用之下，钢板桩应力达到一定数值后，造成锁口脱开（长度约3m左右，脱开的锁口在后道工序中焊接补牢）。后采取割加劲板的方法，通过钢板桩箱体的自身变形来减小挤压应力从而有效地防止了锁口脱开。但是加劲板割得太多，桩又容易产生扇形倾斜。在实际沉桩时可密切观察桩顶水平轴线变化及锁口间隙大小，采取相应的措施，当桩顶轴线折角较大、锁口交合处间隙增大时，要割开加劲板来预防脱开，一般每6～10根钢板桩割一块加劲板较为合适。采用这种措施后的沉桩施工中，再无锁口脱开现象。在最后的数十根钢板桩（接近坞口）施工中，因坞口已降水使得地下水位下降，土体含水量减少，桩侧阻力增大，造成沉桩困难（只能入土6m左右），受桩架高度影响无法满足下根桩的插桩要求。后采取随桩体下插注水管进行局部冲水的工艺，改善了土体的性能使插打桩较为顺利。5.4.6.9工程实例十：坞口钢板桩围堰1、平面布置见图5.4-83，工艺流程见图5.4-84124 坞墙坞墙合龙桩转角桩说明：转角桩示意图1。坞口江侧、岸侧、上游侧考虑以后开挖位移及结构特点，外放200mm；2。与驳岸、坞墙的衔接处的钢板桩需加焊钢板；下游驳起始桩上游驳岸图5.4-83坞口钢板桩平面图起始桩、定位桩制作加工、检查平板车陆运至现场钢板桩涂止水材料，拼装加工测量放线起始桩下沉打定位桩、安设导梁插打墙体钢板桩插打合龙口钢板桩图5.4-84工艺流程图#2、机具设备：由三航桩2打桩船挂ZD90振动锤和专用液压夹具进行插打。振动锤的机电箱和控制器等放在船上，打桩船在岸上设5个地垅，水上抛前后八字锚，施工前要发布航行通告，警告来往船只，确保双方安全。3、沉桩工艺3.1起始桩：由3根LX25钢板桩组焊而成，焊接时要注意板桩体的强制措施，不得使125 板桩变形翘起。起始桩施打时要严格控制沉桩的正位率，开头的几根桩十分重要，对后续桩影响很大，应精心操作。在沉桩检测时发现有桩位偏移的趋势，采用增加限位点、横向拉顶等措施进行纠偏。3.2定位桩：采用Ø600mm钢管桩，壁厚δ=12mm，长度18m，共制作6根，周转使用，采用振动锤沉、拔桩。每2根定位桩施打好后，水上及时夹设围檩、装设导向架、用打桩船将钢板桩贴近导向架分组施打，相邻钢板桩施打过后及时用［20槽钢将排桩夹好，以防位移，当每2根导向桩间的板桩施打好后，将前一定位桩拔出，到下一排施打、周转使用。3.3转角桩：转角桩共4根，需测量好实际空档尺寸后再制作加工。具体制作见图5.4-83中的“转角桩示意图”所示。3.4钢板桩加工组拼：本工程坞口钢板桩共计198根，原设计为PU25型，后设计变更为LX25型。由甲方供应至施工现场。钢板桩矫直、通口检查、套口定位、焊接在专门设施平台上进行。锁口除锈后灌注止水材料，以达到减少锁口阻力及止水的双重作用。而后用吊车配合，把3根LX25板桩组拼成1组并用夹具夹好，加工好的板桩分层叠放。3.5测量放线：根据甲方移交的测量控制点与水准点，在现场测设施工测量控制网，布设测量控制点、水准点与水尺，定位桩与钢围堰轴线均使用全站仪控制。因钢板桩围堰兼作坞口结构的外模，考虑到基坑开挖位移和结构特点，在坞口的江侧、岸侧和上游泵房侧均向外放宽20cm。图5.4-86沉桩现场3.6导向架采用[25槽钢组拼而成，以确保板桩轴线位置。具体见图5.4-85所示。3.7合龙桩：考虑到合龙段沉桩技术难度大，质量难以控制，如果放在江侧，对后序问题的处理十分困难，故合龙桩选择放在岸侧段的中间位置，而起始桩选择在江侧段的中间位置。沉桩顺序如上图5.4-83所示以数字序号表示。施工时钢板桩墙体合拢口两侧的板桩墙要精心施工，使桩体纵横两个方向的垂直度均控制到零误差，然后合拢桩根据合拢口的126 具体尺寸现场拼制，图5.4-86为沉桩现场照片。定位导桩φ600×14000导梁L=12000起始桩“H”型钢300活动限位490300PU25钢板桩11400+7.0+7.0导梁L=12000“H”型钢+5.5钢抱箍定位导桩φ600×14000图5.4-85钢板桩定位桩及导梁示意图5.4.6.10钢板桩施工时常见问题与处理方法1、打桩阻力过大不易贯入这由2种原因引起，一是钢板桩连接锁口变形、锈蚀，使钢板桩不能顺利沿锁口而下，对此应在打桩前对钢板桩桩体及锁口进行检查与处理（见“钢板桩的检验与矫正”所述）；另一种原因是在坚实的砂层中打桩，桩的阻力过大，对此，应对地质情况作详细分析，研究贯入的可能性，可采取如用第5.4.6.8节所述在沉桩同时采用注水助沉的方法。2、板桩向行进方向扇形倾斜采用“屏风法沉桩工艺”后这种倾斜会大大减少。板桩入土过程中，因与前一板桩的锁口连接处的阻力大于另一侧空锁口处周围土体对桩的阻力，使得板桩头部向行进方向位移。对此要注意按第5.4.6.7节所述保证钢板桩锁口通畅，另外再在锁口内涂抹油脂，以减少锁127 口阻力，同时在施工围檩上采取第5.4.6.7节所述加设钢板桩“定位器”，限制钢板桩头部向行进方向位移。当钢板桩墙体扇形倾斜已经形成后，要尽早调整，可根据实测的倾斜数据特别制作1根上、下宽度不一（上窄下宽）的锲形桩（千万注意调整该桩及锁口的顺直与通顺）给予纠正。3、将相邻板桩带入主要原因乃是连接锁口处阻力太大，采取“板桩向行进方向扇形倾斜”所述的相应措施，可改善“邻桩带入”情况。一旦出现邻桩带入趋势，要将将会被带入的桩与其它已打好的桩用电焊相连防止带下。4、桩身扭转因钢板桩锁口是铰式连接，在下插和锤击时会产生扭转位移，必须及时制止与纠正，否则会使板桩墙中心轴线偏斜。阻止桩身扭转可在打桩行进方向的围檩上安装“限位器”（如“钢板桩的检验与矫正”所述）与围檩一起组成限位，以锁住正在沉入的钢板桩的另安装侧锁口的位置。注意该“限位器”与围檩搭接牢固，“限位器”的缺口槽内及时涂抹油脂，以利桩体下沉。5、锁口渗水钢板桩墙体形成后，锁口铰结处是会有少许渗漏的，对有抗渗漏要求较高的永久性结构是不允许的，一般在沉桩前，在锁口内嵌填黄油、沥青、干锯末的混合油脂（3种材料体积相等），抗渗效果较好，也有利于板桩的打入。近年来在船坞钢板桩墙体施工时，在锁口内嵌填聚胺脂类的遇水膨胀腻子，抗渗效果很好。6、锁口脱开钢板桩锁口受损，打桩过程中遇到障碍仍然硬打，均会造成锁口脱开。因此，施工前对锁口的逐一检查必须严格执行。打桩受阻时一定要搞清受阻原因，不能硬打。另外，在“屏风法”工艺送桩时，会产生桩体相互挤压而造成锁口脱开，可在屏风法送桩前拆除末端钢板桩的限位，及Z型组合桩加固板、钳口板，以释放板桩墙的挤压力（见第5.4.6.8节所述）。7、拔桩困难临时钢板桩结构拔除时，产生拔桩困难，主要是锁口锈蚀变形，钢板桩插入硬土等原因造成，因此打桩时注意钢板桩及锁口顺直、通畅及锁口内涂抹黄油，仍是保证拔桩顺利的主要措施。另外打桩时若采取组合桩打桩，要留有组合桩的编号与位置，打桩时采取桩体之间焊接措施的，也要记录在案，供拔桩时对照。拔除墙体第1根桩时均要避开上述有相互联系128 的桩体。一旦第1根桩被拔出后因少了一侧的锁口阻力，以后的拔桩将会较顺利。拔桩前根据地质资料及打桩时的易难程度估算拔桩力，选用相应的拔桩机械（振动锤）与辅助设备。首根桩一般较难拔，可先用锤打击几下，使得锁口间出现松动，也可在板桩的2侧先振插1根钢管以注水注气，破坏土体对被拔桩的侧压力，采取上述措施后，桩体一般均能被拔出。129'