上海青草沙水库钢筋混凝土板桩施工技术

上海青草沙水库钢筋混凝土板桩施工技术撰稿：livio发表于：2010-06-1114:56作者：刘猛王洪涛【摘要】：钢筋混凝土板桩作为低边坡基坑防护措施，一般采用强夯的办法施工，具有施工方便、作业周期短等特点,曾在基坑中广泛应用。上海青草沙水库及取水泵闸工程防冲槽边坡采用钢筋混凝土板桩支护措施，结合工程实践，对钢筋混凝土板桩的设计初衷、结构特点（卡口式结构，普通预制桩无阴榫、阳榫）、施工中所遇到的难点、施工方法、工艺流程及常见质量问题进行了介绍，对施工过程中各个环节的质量控制要点、控制手段进行了深入探讨。【关键词】：青草沙水库、钢筋混凝土板桩、施工技术1、工程概况1.1结构概况上海青草沙水库及取输水泵闸工程位于长江口长兴岛西北侧水域，其中上游取水泵闸采用闸站结合布置方式（开敞式闸型），水闸宽总净宽70m，单孔净宽14m，共5孔。泵站设计流量200m3/s，现浇混凝土（地连墙）结构。根据水库调度需要，上游水闸功能是以引水为主、紧急情况下应急排水为辅，因此，内、外侧均设置消能防冲设施。内、外侧消力池均采用钢筋混凝土分离式结构，为消除消力池出水的余能，消力池后设置海漫和防冲槽。海漫长70m～100m，灌砌块石结构，海漫段外缘采用抛石防冲槽护底，为确保水闸引、排水工况下海漫及两侧连接堤的安全，在海漫末端设钢筋混凝土连续墙支护，取水泵闸内外侧海漫末端采用射水成槽法钢筋混凝土防冲墙防护。防冲墙深15m，墙顶设导梁，断面为0.5×0.65m。由于在现场条件以及技术等方面限制，射水成槽地连墙施工可行性较小，施工时优化为Φ300×500截面钢混凝土板桩。1.2工程地质青草沙水库及取输水泵闸所处的地基结构分类属多层结构，表层为粗粒土亚类，浅部存在中等透水性土层，还存在地基土冲蚀（刷）、可液化土层及基坑壁和基坑底以粉性土为主等问题。根据青草沙水库详勘阶段地质报告，取水泵闸设计所用的地基土地质参数建议值见表1。2．钢筋混凝土板桩结构尺寸及施工工艺流程2.1结构尺寸由于在现场条件以射水成槽地连墙变更为钢筋混凝土板桩（C40）后，根据工程实际，共生产钢筋混凝土板桩912根，含4根转角桩，桩长15m，截面尺寸为300×500cm（结构尺寸及截面形状详见下图）。2.2施工工艺流程本工程采用双行走双折叠步履打桩机DD6.3T打桩锤进行施工，重锤轻击，施工工艺流程详见图4。3、主要施工方法及注意事项3.1定制青草沙水库所用钢筋混凝土板桩为矩形断面300×500cm截面（详见图1），与普通预制桩对比，本工程板桩采用卡口式结构，目的是使桩连接紧密，防止漏砂，提高抗冲刷及防渗作用。为了使板桩整齐地打入地基并和各板桩之间紧密结合在板桩两侧做有阴阳榫。其一侧从板桩顶到桩尖做成通长的阴榫；另一侧从桩顶到水底以下1m(不小于水底的冲刷深度)作为阴榫，再往下一直到桩尖形成阳榫。下段一侧做阴榫另侧做阳榫的目的是为了打桩时导向：上端两侧都做阴榫的目的是为了形成空腔，当中用塑料袋装细石混凝土填塞，以防漏土或漏砂。板桩的底端为了板桩易于打入地基，在板桩厚度方向做成尖榫形；为了使后施打的板桩与已打的板桩靠得紧密，将桩端阴榫一侧削成斜角。在施打时，地基力对此斜面产生一个推挤力将板桩紧紧靠一一起。为保证桩与桩连接紧密，预制时严格控制施工质量，允许偏差值详见表2。表2钢筋混凝土板桩允许偏差值序号质量控制内容允许偏差值1横截面相对两边之差5mm2凸榫和凹榫±3mm3保护层厚度±5mm4桩尖对桩轴线位移10mm5桩身弯曲矢高≤0.1%桩长且≤10mm3.2运输、起吊根据设计规范要求，当桩的混凝土强度达到设计强度的70%方可起吊；达到100%方可运输和打桩。如提前起吊，必须采取措施并经验算合格方可进行。板桩起吊根据规范要求进行吊点设计，防止吊损板桩。在吊装、运输及堆放管桩的过程中，应轻起轻放，严紧抛掷、碰撞、滚落，吊运过程中应保持平稳，吊点应符合设计要求。本工程采用单点起吊法，吊点位置详见图5。3.3沉桩⑴基线测量：在沉桩施工前，对现场的测量控制基线和基线点进行复核，根据现场情况进行施工平面坐标控制点和高程基准点的引测，及进行沉桩施工基线的放样，测量成果将报送监理单位审核。⑵施工场地平整，回填石屑，压实平整出施工道路。⑶板桩定位：为控制好板桩墙的轴线位置、减少桩的平面扭曲和提高打桩效率。加工好足够强度及刚度的导向架，导向架如图6所示。⑷沉桩：为了使桩连接紧密，打桩是最关键的工序，因此采用柴油桩机退打的形式，单方向顺序施工，以达到使桩紧密的效果。板桩采用单根施打的方式，在沉板桩前依据方向打设导向架，导向架采用工字型钢，作为施打板桩的导向，并使板阴阳榫口紧密对接。板桩沉桩以标高控制为主。在锤击沉桩时，桩锤、替打和桩宜保持在同一轴线上，替打应保持平整，避免产生偏心锤击；加强对沉桩施工过程的观测，对施工中出现的异常现象，作好记录，并查明异常现象的原因，采取相应的有效措施。根据设计要求进行沉桩贯入度与桩顶标高的控制，沉桩完成时应及时进行夹桩，以便桩基形成一个整体，并进行沉桩偏位的测量。沉桩过程中严格按规范要求进行，控制好沉桩的施工质量。选择顺序作业，相对便利的作业条件，有利于控制板桩间的结合程度。3.4桩顶凿除及冠梁施工钢筋混凝土板桩施工结束后采用风镐将板桩顶部80cm凿除，用以钢筋混凝土冠梁施工。桩顶凿除后，用反铲对板桩两侧进行土方开挖，便于安装冠梁模板。3.5施工中所遇难点⑴钢筋混凝土板桩施工场地位于长江口江心围堰内沙滩软基开挖后的基坑内，施工高程约为-3.0m，因地质原因开挖后施工场地多为淤泥质粘土，含水率较大，施工荷载作用其表面后容易形成弹簧土，场地平整难度较大，且伴随着施工荷载的作用更容易使场地产生不均匀沉降，致使桩机不便移动；且需经常性调整经纬仪基台。⑵板桩施工区域内存在孤石，致使施工中产生沉桩后桩不能下沉的现象，只好采用反铲清障并回填后方能继续沉桩施工。4、施工中常见质量问题的预防及处理方法4.1桩位严重偏差、桩身倾斜⑴原因分析：稳桩时偏斜、未到位；接桩未在同一轴线上；群桩施工时，因桩距过近，沉桩时土层挤密产生侧向压力使前沉桩位移；沉桩期间，施工工地取土。⑵预防措施：平整场地，安稳桩架，保证稳桩定位对中稳定；经常性调整基台，保证桩的垂直度；保证接桩牢固且在同一轴线上；沉桩期间不能同步开挖基坑取土。4.2桩身断裂⑴原因分析：桩身强度达不到设计要求；桩身发生弯曲；遇到地下坚硬障碍物。⑵预防措施：严格按照设计要求和施工规范进行制桩和养护；开桩、吊桩、桩运输须按有关规定和规程操作；清除浅层地下坚硬障碍物；打桩时桩身垂直地面。4.3送桩过深或送不到桩顶标高等⑴原因分析：持力层不稳定；勘察资料控制不够或失实；群桩施工时，后沉桩因土层挤密致使沉桩困难；预制桩质量差，沉桩过程中发生桩身断裂、桩顶破碎；沉桩设备选择不当；沉桩不连续。⑵预防措施：探明工程地质条件，试沉桩发现异常时应作补勘；预制桩质量应达到国家标准和满足设计要求；合理选择施工方法、施工顺序及沉桩机械设备；沉桩工艺要连续。4.4桩身脱榫⑴原因分析：打桩过程中由于是单向施工顺序，土层挤压导致榫口咬合不紧密；或在沉桩过程中土层中含有较硬障碍物导致桩尖偏离，榫口脱开。⑵预防措施：清除浅层地下坚硬障碍物；在板桩脱榫处外侧（可以内外侧都打）打入长6米槽钢2根，其中脱榫3.0～14cm的采用18#槽钢，脱榫14.1～30cm采用30a#槽钢，槽钢底部高程控制在-9.0m，然后用高压水枪将板桩间淤泥及杂物冲洗干净，采用C35细石混凝土灌注。5、结束语⑴打桩施工结束后，按规范要求的比例进行了桩位偏差的检测，施工质量符合设计和规范要求，且板桩接缝整齐，排列直顺，部分脱榫已按要求进行处理，且满足设计要求，该工程施工经验表明：钢筋混凝土板桩施工较之射水成槽地连墙效率高、质量好，只要在施工过程中严格控制，制定和采取有效的预防措施，把好各个环节的质量关，就能满足工程设计要求。⑵钢筋混凝土板桩适用于软弱地基，但其施打一般采用锤击方法，振动与噪音大，同时沉桩过程中挤土也较为严重；在城市工程中受到一定限制。参考文献：【1】《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）【2】《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202－2002）【3】《板桩码头设计与施工规范》（JTJ292-98）【4】《钢筋混凝土预制桩打桩工艺标准》(203-1996)【5】曾国熙等，《地基处理手册》，北京：中国建筑工业出版社，1996【6】邵政权等，《板桩法--中国堤防工程施工丛书》，水利水电出版社，2006【7】史佩栋等，《实用桩基工程手册》，中国建筑工业出版社，1999