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钢板桩在泰晤士河防洪中的作用

305 2020-09-08 08:57:49

德特福德河是泰晤士河的一条支流,位于伦敦,在泰晤士河水闸内侧。为了保护约33,000户家庭免受洪水危害,英国环境部已经确定要沿德特福德河建五个码头。现有的锚碇木桩结构即将达到设计使用期限。五个已确定的码头为肯特码头、灰码头、塔奈特码头、希尔顿码头、撒克逊码头。

希尔顿码头长109m,最高处支挡高度为7m。基于该地将来的发展计划,锚碇结构被排除在外,Jacobs / Volker Stevin提出了一种创新的解决方案,即复合墙体统(支撑式结构)。

钢板桩在泰晤士河防洪中的作用

新的墙体有100年的设计使用寿命并且包含生物多样性计划。本工程钢板桩用量为1,040吨,型号是AZ41-700,材质是S430GP,钢板桩长16.5m到17.5m。钢板桩由12m长的305×223HP承重桩支撑,承重桩位于板桩墙前侧,倾斜角度为10度,由HP承重桩间的木板材支撑。在钢板桩和HP承重桩之间注入混凝土灌浆至开挖深度,露出砂砾层,使结构共同作用。混凝土块体顶端位于平均小潮高潮面,使得其上的种植范围最大化,提供更大的环境栖息地。

这种创新的“复合悬臂”钢板桩结构的施工也存在挑战:工作面仅限于现有墙体后方10m,不足以支撑施工荷载。此外,有些地方的现有墙体不能承受传统施工技术产生的振动。

钢板桩在泰晤士河防洪中的作用

为了满足施工条件,将ABI MRZV-V振动锤(变频)装在导杆上,或者是振动最小的地方,Stent/Giken采用Giken ECO 700S打桩机,压力约为100吨。在打桩之前,先用螺旋钻预钻孔,打桩时采用高压水枪辅助。

钢板桩先临时锚碇(混凝土锚块),然后在混凝土锚块和钢板桩之间架设一座栈桥,注意避免钢板桩墙后地面有任何超载。通过栈桥,挖掘机可以移除旧的木结构,并将前沿开挖至砾石层。此外,也可以在栈桥上施工HP斜桩。安装好HP斜桩之间的木板之后,将大量的混凝土灌入墙体,将墙体和HP斜桩连接成一种类似“框架”的复合结构。

临时施工阶段测得的实际变形要小于设计时的计算变形。承载能力极限状态下,墙后考虑20kPa的超载时,最后施工阶段的极限变形是200mm。为了达到设计寿命,考虑牺牲钢板桩厚度的抗腐蚀方法,不考虑在表面采取防腐措施。

原有墙体状况、场地条件限制、悬臂方案要求以及当地自然环境的保护要求等构成了一个非常复杂的问题。Jacobs工程公司和早期承包商Volker Stevin选择钢板桩和钢承重桩组合结构,该组合结构可以完美地满足工程的技术和经济方面的要求。

钢板桩在泰晤士河防洪中的作用