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岩土研究院

钢板桩最新施工工艺

323 2021-05-07 14:29:47

概 述

本章介绍了在目前的设备条件下,钢板桩的最新施工工艺。

在施工之前,仅仅了解板桩材质和截面参数是不够的,本章给出了一些有关正确打桩方法的实用信息,另外,针对工程地质情况,本章也给出了判断钢板桩是否可打的标准。

本章还介绍了打桩设备,包括冲击锤、振动打桩机、液压及特殊打桩系统,简要介绍了打桩方法、打桩过程中的一些辅助措施以及操作指南等。

本章最后阐述了打桩的一些常见问题,并概要介绍了成桩的特殊工艺。

10.2 打桩 方法

10.2.1 总则

和大多数工程项目一样,打桩时要采取灵活机动的措施来满足现场条件,保证板桩横向和竖向精度所采取的每项措施,都必须符合相关的安全标准。

因此,必须重点考虑设备通道,工人,起吊、拼装的位置等。此外,桩长、起始定位高度、打桩的安全性和打桩精度也是很重要的。

在可能的情况下,钢板桩应成对打入,第一对桩非常重要,必须精确控制其轴线方向和垂直轴线方向的垂直度,在定位和打桩阶段必须实时控制垂直度。

打桩方法主要有两种,逐根打入和屏风式打入,两种方法的特征、优缺点在下面皆作了描述。

10.2.2 逐根式打桩

这种方法需要在打桩过程中控制桩的垂直度,以便后续板桩可以一根接一根地依次打入(图 10.1)。因近地面操作,所以打桩作业人员安全风险小,大风等恶劣天气条件下停工风险也降低。

采用该法可以一次性打至底标高(如使用日本的压桩机打单根桩时是有必要的),如果是在较难打的地层中,则可以先把桩打到一定的标高,再换更重的锤,采用屏风打桩技术回打,以提高打桩效率和精度。

这种方法虽然是最简单的打桩方法,但是仅适用于松软的土层和桩长较短的情况,密砂或坚硬黏土层中,或是有可能存在障碍物的情况下,这种方法不太适合。

近年来,逐根式打桩法越来越受欢迎,新开发的打桩设备也能很好地控制打桩质量。在合适的土质条件下,能够实现打桩效率最大化。

由于后侧锁口或已连接的锁口在土中的摩阻力大于前侧锁口的摩阻力,所以逐根式打桩法比较难控制桩身的前倾。虽然可能开始时板桩是从垂直位置打入的,但是桩顶沿打桩方向会有一个自然的倾斜趋势,如果不纠正的话就会逐步恶化。采用这种方法打设长桩时,建议事先取得工程师的同意,每 50m 采用预先制作好的楔型桩进行矫症。

在使用日本静力压桩机的时候尤其要考虑这一问题,因为静力压桩机械不能改为屏风式打法,从而也就无法纠正前倾问题。

逐根式打桩过程中,前侧自由锁口因没有支撑约束,存在平面内旋转,这种不利影响极可能随打桩深度增大。如果在打桩过程中发生旋转,则锁口处产生的摩阻力会加大打桩难度。

10.2.3 屏风式打桩

打桩之前,在导架内把钢板桩预先拼装成一面屏风。这种情况下,两侧锁口在没有打桩之前就咬合在一起,因此两侧的摩阻力是平衡的,从而最大限度地确保了桩的精度。钢板桩分阶段、依次打入土中,保证了垂直度。

钢板桩最好是采用屏风式打桩技术(图 10.2),确保钢板桩的对齐精度和垂直精度,降低打桩难度和锁口脱开的风险。

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在打设长桩或者在硬土中打拼时,为了保证精确度,采用这种方法是非常有必要的。由于钢板桩已经形成屏风状整体插入土中,所以在打桩过程中,没有必要把所有的桩都完全打入以保持后续打桩进程。

在打桩过程中,相邻桩的顶部可以紧密相连,也就是说两侧锁口的约束保持了桩的刚度,使得桩端可以在没有过度偏差的情况下,克服更大的土层阻力。

如果遇到障碍物,个别桩可能会凸出来,但是不必担心这会中断整个打桩进程。如果需要进一步打入板桩,在尝试再打或钻孔之前,通常可以考虑移除障碍物,又或者从障碍物的一侧打入。

碰到坚硬土层或岩层的时候,屏风法是最好的打桩方法,逐根打桩法基本上不可行。在用重锤把桩打到坚硬的土层之前,通常要把桩配成对,并且相邻桩的头部保持平齐,然后才用重锤打桩。

要注意第一根屏风桩的定位和拼装,并采用振动锤分段打入,如果桩事先都通过压接形成组桩时,就很容易成对打入。成对打桩时,可采用兼具安全性和高效率的冲击锤。

10.2.4 交错打桩

在硬土层中打桩时,相邻桩端相互靠近可以最大限度地发挥打桩性能。这就意味着操作人员需要将桩锤依次从一个桩移至另一个桩,从而减小桩尖损坏或者难以打入的风险,这种方法就是交错打桩法。除非打桩条件比较适合桩型和设备,一般情况下,建议相邻桩的间距不超过 2m。

10.2.5 围堰及合龙技术

施工围堰或高模量钢板桩墙时,精度至关重要,尤其是需要在相邻两桩间打入长桩进行合龙时,如果存在楔形空隙,锁口就很难互锁,且合龙桩也很难打入,因而屏风打法是此类结构的最佳选择。

英国建筑工业研究与信息协会出版的《板桩围堰设计及施工规范》(CIRIA SP95)在钢板桩围堰施工以及干地施工中需要解决的问题等方面,进行了详细介绍。任何钢板桩工程,都要将锁口脱开的风险降至最低,尤其是需要工人在降水疏干的围堰内作业时。

对于固定位置的板桩墙合龙,屏风法能确保施工安全。规划、设计以及施工中必须避免锁口脱开或板桩损坏而造成潜在的风险或灾难。

通过采用适当的导架,屏风打桩法是控制墙长和形变的最好办法,特别是在尺寸要求比较精确的情况下。曲线墙面可以通过合适的弧形横支撑来实现。