鋼板樁在震后道路加固工程中的應(yīng)用

                   (中冶集團(tuán)成都勒察研究總院彭波鄧宇米小友)

摘要：拉森鋼板樁因其具有承載力強(qiáng)、自身結(jié)構(gòu)輕其構(gòu)成的連續(xù)墻體具有較高的強(qiáng)度與剛性，施工簡(jiǎn)使，作業(yè)高放、環(huán)保且可再生利用等特點(diǎn)常被廣泛應(yīng)用于裝卻碼頭、推土墻，平流堤、船竭、水閘、漁港、止水墻、路橋的護(hù)岸結(jié)構(gòu)等永久性工程和基統(tǒng)支護(hù)、臨時(shí)護(hù)岸、橋墩止水圍、臨時(shí)筑島等臨時(shí)性工程。本文結(jié)合工程實(shí)例，敘述了拉森鋼板樁支護(hù)體系在受“5.12汶川大地震”破壞后的都江堰拉法基水泥有限公司廠區(qū)主工藝生產(chǎn)線道路加固工程中的永久性支護(hù)實(shí)踐應(yīng)用，從設(shè)計(jì)、施工工藝、工藝流程、施工方法以及沉樁質(zhì)量控制和保證措施分別進(jìn)行了闡述，說明了森鋼板柱在震害加因工程中的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：拉森鋼板樁 震害 加固 應(yīng)用

4  拉森鋼板樁支護(hù)體系施工工藝及方法

4.1 施工工藝流程

4.2施工方法

4.2.1  H型鋼的防腐處理

4.2.1.1表面處理

涂裝表面在除裝前必進(jìn)切底清理，要求達(dá)到無銹，無氧化皮、無油污，無水和灰塵，除銹標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足GB8923-88涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)中Sa2.5級(jí)的要求。

4.2.1.2 涂裝工藝

涂裝前，配料時(shí)先將甲、乙組分按配比重量混合均勻，再按比例加入丙組分混合并攪勻。配好的涂料應(yīng)盡快用完,25℃時(shí)適用期約為30min，因此每次配料不宜過多，以每次3kg為宜。各組分比例與氣溫有關(guān)，參照下表調(diào)配：

 

為保證涂層附著力，經(jīng)表面處理合格后先用稀釋的配方涂一道，再按上表要求配料進(jìn)行涂裝。稀釋的配方具體配比如下：甲：乙：丙：H02稀釋劑=100：(15-25):100：(5 -10)。

應(yīng)嚴(yán)格控制涂膜厚度，做到90%的被測(cè)點(diǎn)達(dá)到規(guī)定的厚度，未達(dá)到膜厚的被測(cè)點(diǎn)，其膜厚應(yīng)達(dá)到規(guī)定值的90%。允許對(duì)涂層破壞處或缺陷處進(jìn)行修補(bǔ)，將待修補(bǔ)處及其周圍20mm范圍內(nèi)的涂層用砂紙或鋼絲刷打毛，刮涂本涂料與周圍涂層相平即可。

由于環(huán)境條件的差異，會(huì)影響到漆膜表面的質(zhì)量，必要時(shí)，在甲、乙組份混合時(shí)加入甲組份量1%的Z01助劑。

4.2.1.3注意事項(xiàng)

(1)涂膜干透前，應(yīng)避免受到雨水或其它液體的沾染，更不得有人員踐踏。

(2)型鋼表面在夏季受烈日直接照射及雨、雪、霧等天氣時(shí)不得施工。

(3)涂料配料間及施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁明火作業(yè)，禁止吸煙，也應(yīng)避免因摩擦或電器等引發(fā)的火花。如發(fā)生起火，應(yīng)使用泡沫、二氧化碳或干粉滅火器撲滅火焰。

(4)施工現(xiàn)場(chǎng)，尤其是在狹小空間作業(yè)時(shí)，應(yīng)確保通風(fēng)良好，操作人員應(yīng)配戴必要的防護(hù)用具，如感不適，應(yīng)立即將其調(diào)離現(xiàn)場(chǎng)至有新鮮空氣的地方。

(5)涂料丙組分應(yīng)妥善存放，防止受潮。

4.2.2 拉森鋼板樁插打

4.2.2.1拉森鋼板樁的采購(gòu)、檢驗(yàn)、吊裝及堆放

1) 采購(gòu)：根據(jù)建設(shè)單位要求，本工程采用的拉森鋼樁的插打。根據(jù)特點(diǎn)鋼板樁施工要正確選擇打樁方法配板樁為全新樁，經(jīng)過市場(chǎng)走訪調(diào)查最終選定新日本制鐵株式會(huì)社生產(chǎn)的SP-IV和SP-Ⅳw型拉森鋼板樁。

2)檢驗(yàn)：鋼板樁運(yùn)到工地后，進(jìn)行整理。清除鎖口內(nèi)雜物(如電焊瘤渣、廢填充物等)，對(duì)缺陷部位加以整修或退還處理。

①鎖口檢查的方法：用一塊長(zhǎng)約2米的同類型、同規(guī)格的鋼板樁作標(biāo)準(zhǔn)，將所有同型號(hào)的鋼板樁做鎖扣通過檢查。檢查采用卷揚(yáng)機(jī)拉動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)鋼板樁平車，從樁頭至樁尾作鎖口通過檢查。對(duì)于檢查出的鎖口扭曲及“死彎”進(jìn)行校正。

②為確保每片鋼板樁的兩側(cè)鎖口平行。同時(shí)，盡可能使鋼板樁的寬度都在同一寬度規(guī)格內(nèi)。需要進(jìn)行寬度檢查，方法是：對(duì)于每片鋼板樁分為上中下三部分用鋼尺測(cè)量其寬度，使每片樁的寬度在同一尺寸內(nèi)，每片相鄰數(shù)差值以小于lmm為宜。對(duì)于肉眼看到的局部變形可進(jìn)行加密測(cè)量。對(duì)于超出偏差的鋼板樁進(jìn)行更換。

③鋼板樁的其它檢查，對(duì)于樁身殘缺、殘跡、不整、銹皮、卷曲等都要做全面檢查，并采取相應(yīng)措施，以確保正常使。

④鎖口潤(rùn)滑及防滲措施，對(duì)于檢查合格的鋼板樁，為保證鋼板樁在施工過程中能順利插打，并增加鋼板樁在使用時(shí)防滲性能。每片鋼板樁鎖口宜均勻涂抹混合油，其體積配合比建議值為黃油：干膨潤(rùn)土：干鋸沫=5:5:3。

⑤對(duì)于新采購(gòu)的拉森鋼板樁宜根據(jù)《熱軋U型鋼板樁》GB/T20933-2007進(jìn)行抽樣復(fù)試。

3）吊運(yùn)：裝卸鋼板樁宜采用兩點(diǎn)吊。吊運(yùn)時(shí)，每次起吊的鋼板樁根數(shù)不宜過多，根據(jù)樁長(zhǎng)及規(guī)格型號(hào)綜合吊車理論吊重,4-8根為宜，并應(yīng)注意保護(hù)鎖口免受損傷。吊運(yùn)方式有成捆起吊和單根起吊。成捆起吊通常采用鋼索捆扎，而單根吊運(yùn)常用專用的吊具。

4）鋼板樁堆放的地點(diǎn)，要選擇在不會(huì)因壓重而發(fā)生較大沉陷變形的平坦而堅(jiān)固的場(chǎng)地上，并便于運(yùn)往打樁施工現(xiàn)場(chǎng)。堆放時(shí)應(yīng)注意：

①堆放的順序、位置、方向和平面布置等應(yīng)以后的施工方便；

②鋼板樁要按型號(hào)、規(guī)格、長(zhǎng)度分別堆放，并在堆放設(shè)置標(biāo)牌說明；

③鋼板樁應(yīng)分層堆放，每層堆放數(shù)量一般不超過5根，各層間要墊枕木，墊木間距一般為3-4米，且上、下層墊木應(yīng)在同一垂直線上，堆放的總高度不宜超過2米。

4.2.2.2 拉森鋼板樁插打

理解設(shè)計(jì)意圖及完成技術(shù)交底后，開始進(jìn)行拉森板樁的插打。根據(jù)特點(diǎn)鋼板樁施工要正確選擇打樁方法、配備合理打樁機(jī)械和合理流水段劃分，以便使插打后的板樁墻有足夠的剛度和良好的止水效果。

1)測(cè)量定位：插打前先由測(cè)量人員定出鋼板樁的軸線，根據(jù)測(cè)量的軸線每隔一定距離(本工程距離3.0m)設(shè)置導(dǎo)向木樁，然后掛繩線作為導(dǎo)線，打樁時(shí)利用導(dǎo)線控制鋼板樁的軸線。

2)插打順序：根據(jù)工程特點(diǎn)，本工程采用從中間開始，向兩邊推進(jìn)的順序進(jìn)行插打，該順序樁機(jī)行走路線短，施工簡(jiǎn)便，打設(shè)速度快。有效保證了板樁墻的連續(xù)性。

3)打樁機(jī)械及工業(yè)的確定

根據(jù)設(shè)計(jì)及地質(zhì)勘察資料，先選用的是打拔樁機(jī)，即由兩臺(tái)液壓挖掘機(jī)(小松PC400和日立EX450H)加液壓高頻振動(dòng)錘(DZM60)改裝而成，激振力420kN。前期試柱比較成功地能將一根整樁插打到位。到后期大規(guī)模插打時(shí)發(fā)現(xiàn)因本工程地質(zhì)條件復(fù)雜，回填上層中夾雜有大量回填漂石，在樁搭扣的情況下，大部分樁根本不能一次性沉樁到位。我公司積極組織相關(guān)力量，先從引孔角度從地層入手進(jìn)行試驗(yàn)，先后采用了單管深層攪拌樁機(jī)、螺旋鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)進(jìn)行引孔但最終以效率低下告終。然后從打樁力上人手，采用了90KW振動(dòng)錘進(jìn)行輔打樁，也未成功。最后，將整根樁分成兩道工序施工即先采用振動(dòng)機(jī)械進(jìn)行插樁至硬質(zhì)土層后，采用重錘式柴油打樁機(jī)進(jìn)行夯打到設(shè)計(jì)標(biāo)高。主要機(jī)械設(shè)備數(shù)量見下表：

1) 插樁及后期夯打

①液壓打樁機(jī)吊起鋼板樁，人工扶正就位在吊打前鎖口均勻涂抹混合油。

②插樁施工中保證鋼板樁的鎖口兩兩相搭結(jié)。

③在插打過程中隨時(shí)測(cè)量監(jiān)控每根樁的斜度不超過2%，當(dāng)偏斜過大不能用拉齊方法調(diào)正時(shí)，拔起重打。

④當(dāng)液壓打樁機(jī)插樁至硬質(zhì)土層不能繼續(xù)下插時(shí)，換用重錘式柴油打樁機(jī)進(jìn)行夯打。

⑤單樁逐根連續(xù)施打，同時(shí)通過送樁器將樁沉到設(shè)計(jì)高程。注意樁頂高程不宜相差太大。

4.2.3 H型鋼插打

鋼板樁施工結(jié)束后，安裝H型鋼圍檁后進(jìn)行鋼板樁前側(cè)H型鋼支撐樁和背側(cè)的H型鋼錯(cuò)拉樁插打，其插打方法同鋼板樁。

4.2.4 樁間預(yù)應(yīng)力錨索施工

4.2.4.1 施工準(zhǔn)備

1)鉆孔

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，按設(shè)計(jì)要求，將描孔位置準(zhǔn)確測(cè)放據(jù)設(shè)計(jì)及在400*400HEB型鋼面上，孔位誤差不得超過土3mm。

2) 開槽

根據(jù)錨拉樁的位置，在兩者連線之間，以樁頂面為準(zhǔn)，開鑿深0.4m，寬0.2m的溝槽。

3) 錨索制作

①錨索制作前應(yīng)對(duì)400*400HEB型鋼拉樁與錨樁的實(shí)際間距進(jìn)行測(cè)量，并按實(shí)際長(zhǎng)度截取索體長(zhǎng)度；鋼鉸線宜使用機(jī)械切割，不得用電弧切割，制作好的錨索應(yīng)按對(duì)應(yīng)樁號(hào)進(jìn)行編號(hào)；編束前，要確保每根鋼紋線順直，不扭不叉，排列均勻，對(duì)有死彎，機(jī)械損傷處應(yīng)剔出。無粘結(jié)絞線外套PE管不得有破損。

②錨索制作應(yīng)進(jìn)行防腐處理，鋼鉸線全長(zhǎng)涂刷防銹劑，采用全長(zhǎng)套管防護(hù)；

4.2.4.2張拉、鎖定

1) 只有當(dāng)錨固頭固定后才能進(jìn)行錨索張拉，通過給錨索施加預(yù)應(yīng)力，使錨索主動(dòng)受力，達(dá)到設(shè)計(jì)加固效果。采用小型千斤頂進(jìn)行單根對(duì)稱和分級(jí)循環(huán)張拉，可減少錨索的受力不均勻。張拉作業(yè)前必須對(duì)張拉機(jī)具設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，張拉機(jī)具應(yīng)與錨具配套。

2) 張拉時(shí)，加載速率不宜太快，宜控制在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)行力值的0.1/min左右，達(dá)到每一級(jí)張拉應(yīng)力的預(yù)定值后，應(yīng)使張拉設(shè)備穩(wěn)定一定時(shí)間，在張拉系統(tǒng)出力值不變時(shí)，確信油壓表無壓力向下漂移后再進(jìn)行鎖定。卸荷速率宜控制在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力值的0.2/min左右。

3) 錨索超張拉力為錨索設(shè)計(jì)拉力值的1.05倍，錨索張拉應(yīng)分次分級(jí)進(jìn)行，按對(duì)稱張拉原則進(jìn)行，必須待每根絞線張拉完一級(jí)后方可進(jìn)行下一級(jí)的張拉。依次按此進(jìn)行，直至張拉噸位。每次分級(jí)張拉時(shí)，除第一級(jí)需穩(wěn)定10-15分鐘外，其余每一級(jí)需要穩(wěn)定2-5分鐘，并分別記錄每一級(jí)鋼絞線的伸長(zhǎng)量。張拉時(shí)鋼絞線受力要均勻。并做好分級(jí)絞線的標(biāo)記。錨具回縮等原因造成的預(yù)應(yīng)力損失采用超張拉的方法加以克服，超張拉值一般為設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力的5%-10%，其程序如下。張拉完成48小時(shí)內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失大于設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力的10%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償張拉。

4) 在張拉時(shí)，應(yīng)采用張拉系統(tǒng)出力與錨索體伸長(zhǎng)值來綜合控制錨索應(yīng)力，當(dāng)實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論值差別較大時(shí)，應(yīng)暫停張拉，待查明原因并采用相應(yīng)措施后方可張拉；

 

5) 張拉到位后，即鎖定。機(jī)械切除多余鋼絞線，嚴(yán)禁電割、氧割，并應(yīng)留≥10cm以防滑脫，最后用C15砼封錨。