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某基坑工程超长拉森钢板桩拔桩施工技术研究

作者：来源：日期：2020/1/3 9:50:19人气：3823

1工程概况

广州某项目基坑采用连续型密扣U型钢板桩墙支护结构兼止水和受力作用基坑支护结构平面如图1所示。其中A区施打的钢板桩长度为18m ,宽600mm共688根,B 区钢板桩施打深度为12m ,设计要求钢板桩施打深度需进入相对不透水层。

现阶段A区主体塔楼已封顶正进行装饰装修施工基坑周边土方已进行回填将进行钢板桩的拔桩施工以便回收利用。考虑到钢板桩桩长达到18m ,滞留在土体内的时间较长拔桩的起拔力大结合现场场地条件拟采用50t履带吊机、配合90kW振锤进行拔桩沿原基坑顺时针方向拔除与B区基坑相连的一-侧( A区东侧)暂不拔除作为B区支护的一部分。

2拔桩阻力计算

桩的抗拔力主要克服钢板桩侧摩擦力和自重,设备选型时应考虑最大桩基抗拔力，参照钢板桩实际施工高程和实际入土深度，在有地质钻孔柱状图附近的桩中选取入土深度最大的桩基进行抗拔力值计算比较,结果表明60#钢板桩的抗拔力最大，该桩桩长18m，桩底高程2m，入土深度达18m,对照16#钻孔柱状图可知该桩穿越的土层分别为<1-1>素填土、<2-1>粘性土、<2- 2>粉砂、<3-1>中砂、<3-2>粉国质粘土.<4 -1>中粗砂、 <4- -2>砂质粘性土,各土层的深度及摩阻力见表1。

摩阻力P的计算采用公式F=uZfl式中u为桩身截面周长J:为第i层土的桩侧极限摩阻力2为桩身穿过第i层土的长度。

单根拉森钢板桩单侧表面积为1.044m2每延米钢板桩重量为175.6kg/m2, 每根钢板桩宽度为580mm则单根拉森钢板桩重量G=mg= 175.6x0.58x18x10=1835kN根据F=u 2fl可得F摩阳=1189.1kN ,则理论计算单根拉森钢板桩最大抗拔力(未包含锁口之间的摩阻力)为:

F抗拨=F摩阳+G=1207.45kN

3拔桩设备的选型

根据上述计算结果拔桩设备选型可考虑以下方案:①采用50t履带吊机配合90kW振锤拔桩;②采用AT150静压植桩机( 160t拔桩力)静力拔除。方案选择时综合考虑以下施工因素:

(1)钢板桩原施工方案采用静力压桩而沿钢板桩轴线的基坑内侧施打的φ400预制管桩产生挤土效应土体被横向挤出造成钢板桩施工位置土体变密实。另一方面钢板桩实际进入了硬塑性粉质粘土层由于基坑钢板桩与地下室外墙已进行回填压实,若拔桩则在克服硬土层阻力时可能会耗费很多时间,且很难保证每根桩均能顺利拔出。

(2)采用振动锤拔桩机静力拔桩起重设备吊杆高度必须足够大本工程最长钢板桩桩长18m同时考虑起重设备的高度以及将钢板桩转移到指定堆放位置需要吊起的高度故所需起重设备吊杆高度至少要达到20m以上。

(3)施工对周边环境的影响应减少施工振动及施工噪音对临近办公楼造成的影响。

综合比对两方案选择了较为经济的方案1其原因首先是采用静压植桩机拔桩的台班费和人工费远大于采用振锤施工二是根据拔桩试桩阶段情况,静力拔桩进度较为缓慢每天才可完成3根钢板桩的拔桩会影响后续工序的施工对工期影响极大。

为保证满足工期要求,同时根据我司曾在文冲船厂项目采用过振动拔桩而积累的施工经验,决定采用方案1.振动拔桩的原理是利用振动锤产生纵向振动,该振动传至土层后对砂性土层颗粒间的排列被破坏使强度降低对粘性土由于振动使土的天然结构破坏密度发生变化粘着力减小土的强度降低最终大幅减少桩与土间的阻力板桩被轻易拔出。

4钢板桩拔桩施工工艺及要点

4.1施工流程

钢板桩拔桩施工工艺流程如图2。

4.2 施工要点

(1)开挖沟槽、露出桩头

拔桩前在已破除的冠梁面下开挖沟槽宽0.8m以上深1.0m ,保证90kW振锤可顺利夹住钢板桩为原则钢板桩两侧露在沟槽内。

(2)设备就位、夹桩和振松钢板桩

开挖出一段沟槽后指挥设备就位。本次拔除钢板桩采用35t履带吊机起吊90kW振锤开启振锤的液压设备控制器待振锤夹钳夹紧钢板桩后开启振动按钮。因钢板桩滞留在士体内时间较长相互间的咬合力较大正式拔起前应振松钢板桩再试拔直至可将钢板桩拔起为止。局部位置在结构顶板上作业时履带吊机下面应铺设钢板分散起拔作业时传递的压应力,在靠近车道位置作业时应借用相邻场地，以保证结构安全。

(3)拔桩

试拔钢板桩可以拔起后要控制好垂直度拔起过程中若遇到阻力则说明垂直度存在偏差,需调整垂直度后继续上拔不得硬拔以免损坏钢板桩的扣环及振锤。

(4)切割桩底部、拔除剩余钢板桩

因35t履带吊的起吊高度有限不可能一次性将钢板桩拔出地面,第1次拔除钢板桩尽可能按12m长控制超过12m长的部分再进行第2次拔除。拔出钢板桩后采用氧割在沟槽以上20em位置割除,以方便作业为原则。

(5)拔除下一-根钢板桩

遵循以上施工步骤(2)-(4) ,直至将全部桩拔除为止(与B区相连的一侧暂不拔除作为B区基坑支护的一部分)。

(6)桩孔回填

拔除一部分桩后应及时回填桩孔采用人工回填砂考虑桩孔较小可采用水灌砂的方法进行回填。回填完毕后将开挖的沟槽继续回填、平整再用人工打夯机多次夯实地面。

(7)设置A区钢板桩拔起便道

目前A区周边及顶板已回填土方场地条件满足35u履带吊机行走局部场地狭窄履带吊机- -侧需要顶板上的覆土面行走时,应覆土面上铺设钢板( 1200<4000>20)减小顶板的压应力保证顶板安全。靠近车道一侧作业时需要联系有关方面暂时借用相邻混凝土路面作为履带吊机的临时作业面。

5结语

本项目的钢板桩拔除施工工期共20d共拔除拉森型钢板桩612根平均每天完成拔桩约31根。钢板桩在拔桩过程中也发生了桩身加强板扭曲等现象,但总体来说施I还是较为顺利,通过本项目施工实践对于超长钢板桩拔除的施工总结出一些施工经验可供同类项目参考。

5.1对于桩侧摩阻力的计算入土深度最大的桩受到的侧摩阻力并非一定是最大的,它跟桩所处的地质以及该地质下各土层分层的厚度有关。因此要对整个钢板桩区域内凡是有钻孔柱状图的其附近入土深度最大的桩都应进行桩侧摩阻力计算,比较选出最大桩侧摩阻力。侧摩阻力仅是表示桩侧受士体的摩擦力大小而钢板桩的实际受力应根据现场实际情况如土体的扰动情况桩锁口与邻桩锁口之间的摩阻力等进行综合分析才能得出最终的抗拔力值。5.2对于机械设备选型在技术方面拔桩设备必须满足抗拔力的要求,同时起重设备应达到拔桩所需的高度;在经济方面需要综合考虑拔桩时机械台班费用及人工费用做到满足安全与质量的前提下费用最低。

5.3拔桩过程根据沉桩时的情况确定拔桩起点拔桩的顺序最好与打桩时相反。某些桩在有两根邻桩的情况下起吊力加载至额定值仍未能拔起，拔起后大多是桩的锁口发生严重变形扣死,甚至在桩尖位置的桩身被拉扁其解决方法是先拔除邻边的桩让该桩只有1根邻桩时拔除或使其成为单根桩的形式后再进行拔除。

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