技术领域
[0001] 本
发明属于钢板桩施工技术领域，尤其涉及一种超长直线组合钢板桩施工方法。
背景技术
[0002] 随着现在社会不断的发展，钢板桩因其性能好、安装方便、施工速度快等特点，在国内市政、房建、道路、港口等工程中的临时施工围堰中应用越来越普及，但随着人们对钢材性能不断的研究提高和防腐措施
水平的加强，钢板桩码头工程中作为结构围堰材料来使用的推广
力度逐步加大。
[0003] 钢板桩在结构围堰中使用时，一般单根桩桩长都比较大，结构围堰墙体长度较长，如何在施工过程中做好
质量控制是钢板桩在结构围堰中使用的难题，因此需要一种针对码头超长组合结构围堰钢板桩的施工方法。
发明内容
[0004] 为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种超长直线组合钢板桩施工方法，有效解决单根长度较大且施工纵向较长的结构钢板桩沉桩施工质量控制的问题，以及解决施工过程中影响沉桩的困难，指导结构钢板桩施工，确保整体施工质量达标。
[0005] 本发明提供了一种超长直线组合钢板桩施工方法，包括：在钢板桩施工前架设双层双面导向架作为钢板桩桩位的控制措施，采用屏
风式打设法对钢板桩进行打设。
[0006] 进一步地，架设双层双面导向架具体包括：
[0007] 用全站仪对钢板桩
定位轴线进行放样，在平行于定位轴线两侧，每隔4m打入一根围檩柱(围檩柱间距符合钢板桩限位要求)，并在围檩柱上安装横向
支撑(
牛腿)并引测导梁安装
位置；其中，所述导向梁包括上导向梁及下导向梁；
[0008] 架设导向梁，并对围檩柱和导向梁进行精准调试；
[0009] 在施工段的导向梁开始端，设置限位板，并根据钢板桩
锁口方式在限位板对应位置上
焊接叠合锁口。
[0010] 进一步地，对导向架围檩柱和导向梁进行精准调试具体包括：
[0011] 以钢板桩的前沿线作为基准，用
法兰螺丝调整定位轴一侧的导向梁，使导向梁内侧与钢板桩前沿线重合，以该侧导向梁为基准，使定位轴两侧导向梁的距离保持在一个桩体厚度加预留允许误差2-5cm的范围；
[0012] 对上、下导向梁进行对齐调整后固定。
[0013] 进一步地，采用屏风式打设法对钢板桩进行打设包括：
[0014] 第一片钢板桩插打时，钢板桩背紧靠导向架导向梁，边插打边将浮吊钩缓慢下放，将钢板桩插入土内，接着依次插入后续钢板桩，待施工段内所有钢板桩插设完成之后，从第一根钢板桩开始第一轮复打，每次打设深度约为3～4m，第一轮复打完成之后进行二次循环打设，直至钢板桩打至设计标高；
[0015] 每施工段最后3～4根钢板桩打设高度成阶梯型，待下一施工段钢板桩打设时，一同打至设计标高；
[0016] 每根钢板桩插入时，一边锁扣与相邻钢板桩锁口咬合，另一边用限位临时锁扣进行咬合，确保插桩的垂直度；
[0017] 在钢板桩互相垂直的两个方向用经纬仪观测，每次打设完成之后，进行一次垂直度、倾斜度观测，如有偏差应及时调整，以确保钢板桩插正、插直。
[0018] 进一步地，该方法还包括对钢板桩施工进行过程控制，该过程控制包括：
[0019] 钢板桩施工采用从一端开始向另一端推进的方式进行；
[0020] 钢板桩转
角在即将合拢时，先测量并计算出钢板桩底部的直线距离，再根据钢板桩的宽度，计算出所需钢板桩的片数，按此确定下一步钢板桩如何插打，钢板桩在合拢时，在钢板桩合拢而剩下几组还未插打时，提前考虑合拢情况，将短边的钢板桩全部插入导梁内，然后再逐次打设钢桩；
[0021] 使合拢处的两片钢板桩呈一高一低设置，打设完成的每一片钢板桩沿导向架的法线和切线方向垂直，合拢选择在角桩附近，如果距离有差距，对合拢边相邻一边离导向架的距离进行调整；
[0022] 调整好角桩方向，让其一面锁口与对面的钢板桩锁口保持平行；
[0023] 转角处采用C9连接件，打桩前先将C9连接件焊接在钢板桩设计位置，然后进行插打。
[0024] 进一步地，该过程控制还包括沉桩过程控制，该沉桩过程控制具体包括：
[0025] 确保插桩时导向梁
变形和震动变幅偏差的总和小于或等于15mm；
[0026] 插桩时采用斜插法，在插桩开始时，桩顶向内的预留量控制在20cm；
[0027] 插桩入土深度控制在4m，并保持一定的内倾角，确保不出现
外倾角；
[0028] 插桩完成后，逐根检查沉桩偏差，桩顶部的后倾量应控制在0-50mm，即后倾斜度小于或等于1/240，泥面处钢板桩的横向正负偏差小于或等于20mm；
[0029] 在每个结构段插桩完成后，从插桩前进方向的末端开始向另一端间隔复打送桩，第1轮复打的贯入深度小于或等于2m，第2轮以后复打的贯入深度小于或等于1m，且相邻桩之间的高差小于或等于1m；
[0030] 通过交替复打将全部钢板桩打送至设计高程，在第1轮复打时，调正桩顶的位置，使钢板桩的倾斜度保持在1/250-1/300之间，以后每轮复打时保持相邻桩的倾斜度一致，使送桩时左、右两侧相邻桩之间的锁口阻力平衡；
[0031] 钢板桩每轮复打完成后，逐根检查沉桩倾斜度和水平位移偏差，并结合测斜管观测数据，确定下轮沉桩倾斜度的控制参数，确保沉桩倾斜度和水平位移达到要求。
[0032] 进一步地，该方法还包括：在每段钢板桩打设完成后移除导向架，进行钢板桩桩顶围檩安装。
[0033] 进一步地，该方法还包括：在沉桩前对钢板桩进行改良处理，改良处理包括：
[0034] 对钢板桩桩头进出切割处理，切割角度不大于60°，U型板直立段角部
切除5厘米，并对钢板桩端头两侧进行打磨处理，确保桩尖厚度大于2mm；
[0035] 进一步地，改良处理还包括：在钢板桩穿越砂沉积层时，现场采用高压水枪辅助震动沉桩法进行沉桩。
[0036] 进一步地，采用屏风式打设法对钢板桩进行打设之前包括：
[0037] 设置打桩定位轴线；
[0038] 对钢板桩检查剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩；
[0039] 在钢板桩桩顶以下20cm处的中心位置焊接一个
钢筋吊环，用于吊运钢板桩；
[0040] 对钢板桩进行防腐处理；
[0041] 在钢板桩锁口内涂抹黄油以减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩的渗漏。
[0042] 借由上述方案，通过超长直线组合钢板桩施工方法，可有效解决单根长度较大且施工纵向较长的结构钢板桩沉桩施工质量控制的问题，以及解决施工过程中影响沉桩的困难，指导结构钢板桩施工，确保整体施工质量达标；能够有效控制施工过程中质量，避免了过程中沉桩调整等质量问题对工程进度的影响，极大的缩短了施工工期；该施工方法设备用量少，利用率高，而且形成流水施工能够有效缩短施工周期，避免出现人机材浪费，能够在过程前、过程中、过程后真正做到节约成本控制的目标。
[0043] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照
说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳
实施例并配合
附图详细说明如后。
附图说明
[0044] 图1是本发明超长直线组合钢板桩施工方法导向架安装
流程图；
[0045] 图2是本发明超长直线组合钢板桩施工方法导向架安装示意图；
[0046] 图3是本发明超长直线组合钢板桩施工方法导向架首位限位板的安装示意图；
[0047] 图4是本发明超长直线组合钢板桩施工方法钢板桩安装流程图；
[0048] 图5是本发明超长直线组合钢板桩施工方法上游转角及下游转角钢板桩连接示意图；
[0049] 图6是本发明超长直线组合钢板桩施工方法围檩安装示意图；
[0050] 图7是本发明超长直线组合钢板桩施工方法钢板桩桩头示意图；
[0051] 图8是本发明超长直线组合钢板桩施工方法中钢板桩辅助水冲法沉桩示意图。
具体实施方式
[0052] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0053] 本实施例提供了一种超长直线组合钢板桩施工方法，该方法适用于质量要求较高的单根长度较大且施工纵向较长的结构钢板桩施工，钢板桩在施工前通过架设双层双面导向架提前控制，过程中采用屏风式打设法，对钢板桩进行桩头改良处理，及采用“水刀法”辅助沉桩的施工方法，过程中加强测量监控，完成了钢板桩墙施工工作。
[0054] 该施工方法的整体流程包括：施工准备；到场钢板桩主材、辅材验收；控制水准点测量放样；双层双面导向架定位、安装、调整、验收、焊接；钢板桩桩头改良处理、辅助沉桩加工；钢板桩定位安装；钢板桩打设、监控调整；钢板桩验收；下一施工段循环施工；分项工程验收。具体内容如下：
[0055] 钢板桩检查方式及检查要点：
[0056] 为适应特殊地质条件，本实施例单根钢板桩选用为18.5米～13米PU型钢板桩。为确保现场施工钢板桩质量满足设计要求，钢板桩采购进场后，除进行外观质量检查和尺寸规格检查外，现场还要对锁口质量进行检查。
[0057] 锁口检查采取的方式：用1米长标准钢板桩作为检查尺。一端焊接U型
拉环，通过
钢丝绳与卷扬机连接。检查时，将被检查钢板桩沿钢丝绳卷起方向排列并固定，将1米检查尺锁口插入钢板桩一侧锁口内，启动卷扬机，1米检查尺锁口滑动，直至完全通过钢板桩单侧锁口；在进行另一边锁口检查时重复此操作。如锁口存在轻微变形等问题时，将钢板桩固定在操作平台上，用千斤顶顶推、辅助喷灯加热进行调整，直至满足设计要求；如钢板桩质量偏差较大，废弃使用。
[0058] 双层双面导向架安装：
[0059] 因单根桩长较大，纵向打设长度较长，钢板桩的垂直度测量、横向倾斜度测量控制量比较大，
精度要求高，为便于控制单根钢板桩及纵向整体钢板桩打设质量满足验收标准，现场采用双层双面导向架辅助钢板桩安装。现场通过全站仪、在垂直的两个方向架设两台水准仪、钢尺、水平尺、铅垂线等测量器具相结合，进行导向架安装测量控制。
[0060] 如图1所示，双层双面导向架安装过程包括：
[0061] a、围檩柱位置放样。
[0062] b、安装围檩柱:在平行于定位轴线两侧，每隔4m打入一根围檩柱，并在围檩柱和钢板桩之间附上导向梁。
[0063] c、导向梁焊接在围檩柱的牛腿上。围檩柱和导梁用H型钢，截面高为 250-350mm。
[0064] d、导向架围檩柱和导向梁精准调试，具体调试方法包括：用仪器观测钢板桩的前沿线作为基准，用法兰螺丝调整外导向梁，使导向梁内侧与钢板桩前沿线重合，以外导向梁为基准，使内外导向梁的距离保持在一个桩体厚度加预留允许误差(2-5cm)的范围。并对上下导向梁进行对齐调整后进行固定。如图2a、 2b所示，图中：1为围檩柱，2为导向梁，3为钢板桩。
[0065] 在本实施例中，该方法还包括本着能够确保施工质量、方便施工、减少循环次数为宜的原则，对导向架施工段划分，每段施工段净间距为钢板桩宽度的偶数倍，建议取≥40倍，不仅满足以上要求，还能有效利用各种卡具。
[0066] 在本实施例中，围檩柱埋入土体部分≥1/3围檩柱长度，能够有效避免围檩柱成为悬臂结构，避免围檩柱产生在施工过程中被影响，产生偏移。
[0067] 在本实施例中，下部导向梁距底地面为0.4～0.6米，上下两层导向梁间距为3.5～4米，上部导向梁距围檩柱顶端为0.3～0.4米，在钢板桩打设过程中，能够保证有足够的操作空间。
[0068] 在本实施例中，围檩柱选用10米长钢板桩，导向梁选用H型钢(截面高为 250-350mm)，因截面尺寸较大，惯性矩较大，可以多次循环使用且施工过程中不容易发生扭曲、变形。
[0069] 在本实施例中，在施工段的横梁两段，设置限位板，并根据钢板桩锁口方式在其对应位置上焊接叠合锁口，以保证首根和末根钢板桩打设质量。如图3a、 3b所示，图中1为围檩柱，2为导向梁，3为钢板桩，4为首根钢板桩限位板， 5为末根钢板桩限位板，6为导向梁连接件，7为
焊缝。
[0070] 如图4所示，钢板桩安装过程包括：
[0071] 1)施工准备
[0072] a.设置打桩定位轴线：定位轴线是钢板桩的基准线，选取钢板桩的前边线作为定位轴线，观测点设置在定位轴线的延长线上，当打钢板桩时用经纬仪和全站仪进行实时观测。
[0073] b.钢板桩检查：钢板桩经过装卸、运输、会出现撞伤、弯扭及锁口变形，钢板桩在拼组前必须进行检查，剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩。
[0074] c.钢板桩吊装：钢板桩吊运需要在钢板桩顶以下20cm处的中心位置焊接一个钢筋吊环，当吊运钢板桩时需将吊线和钢板桩用钩环牢牢的连接起来。
[0075] d.钢板桩防腐：钢板桩暴露在空气中的部分以及其他不掩埋的金属部件需要进行二次喷漆，喷漆材料选用UI级喷漆。
[0076] e.在钢板桩锁口内涂抹黄油以减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩的渗漏。
[0077] 2)钢板桩打设
[0078] a.钢板桩插打采用陆上屏风式打入法，打桩机械选用75t
履带吊配合DZ90 振动锤。
[0079] b.为了确保插打位置准确，第一片钢板桩插打时，钢板桩背紧靠导向架导梁，边插打边将浮吊钩缓慢下放。钢板桩插入土深度为4m左右，接着依次插入后续钢板桩，待施工段内所有钢板桩插设完成之后，从第一根钢板桩开始第一轮复打，每次打设深度为3～4m，第一轮复打完成之后进行二次循环打设，直至钢板桩打至设计标高。
[0080] 在本实施例中，每施工段最后3～4根钢板桩打设高度成阶梯型，待下一施工段钢板桩打设时，一同打至设计标高，避免每个施工段相邻钢板桩在打设时出现扭曲、共联、倾斜；每根钢板桩插入时，一边锁扣与相邻钢板桩锁口咬合，另一边用限位临时锁扣进行咬合，确保插桩的垂直度。
[0081] c.测量控制：在钢板桩互相垂直的两个方向用经纬仪观测，每次打设完成之后，进行一次垂直度、切斜度观测，及时调整，以确保钢板桩插正、插直。当钢板桩发生偏斜时及时校正，以利及时纠偏，当偏斜过大不能用拉挤的方法调整时，应拔起重插。
[0082] 3)钢板桩施工过程控制
[0083] 为了确保钢板桩墙整体施工质量，避免产生异性桩而加大衔接控制的难度，减少合拢施工，不采用分段施工；选择钢板桩沉桩从一端开始向另一端推进。
[0084] a.钢板桩转角合拢施工方法：在即将合拢时，开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离，再根据钢板桩的宽度，计算出所需钢板桩的片数，按此确定下一步钢板材如何插打(是增加钢板桩，还是钢板桩插打时向外绕圆弧)。钢板桩在合拢时，两侧锁口很难保证在一条直线上。此时采取的措施为：在钢板桩合拢而剩下几组还未插打时，提前考虑合拢情况，可将短边的钢板桩全部插入导梁内，然后再逐次打设钢桩。
[0085] b.合拢时桩的调整处理：为了便于合拢，合拢处的两片桩应一高一低。打完的每一片钢板桩都要沿导向架的法线和切线方向垂直，合拢应选择在角桩附近 (一般离角桩4－5片)，如果距离有差距，可调整合拢边相邻一边离导向架的距离。为了防止合拢处两片桩不在一个平面内，一定要调整好角桩方向，让其一面锁口与对面的钢板桩锁口尽量保持平行。
[0086] 转角处采用C9连接件(接头)，打桩前需先将连接件焊接在钢板桩设计位置，然后插打。如图5所示，5a为上游转角钢板桩连接图，5b为下游转角钢板桩连接图，图中，3为钢板桩，8为C9连接件。
[0087] c.沉桩过程控制
[0088] 确保插桩时导梁变形和震动变幅偏差的总和≤15mm，限位装置富裕间隙≤ 15mm。插桩时宜采用斜插法，在插桩开始时，桩顶向内的预留量控制在20cm 左右(相对于桩尖)；
插桩入土深度控制在4m左右，并保持一定的内倾角，不允许出现外倾角。插桩完成后，逐根检查沉桩偏差。桩顶部的后倾量应控制在 0-50mm(相对于泥面处桩的位置)，即后倾斜度≤
1/240，泥面处桩的横向正负偏差≤20mm，并按要求做好记录，如不能满足上述要求，则需将钢板桩拔出重新插打。
[0089] 在每个结构段插桩完成后，从插桩前进方向的末端开始向另一端间隔复打送桩。第1轮复打的贯入深度≤2m，第2轮以后复打的贯入深度≤1m，且相邻桩之间的高差≤1m。通过交替复打将全部钢板桩打送至设计高程。在第1轮复打时，要适当调正桩顶的位置，使桩的倾斜度尽量保持在1/250-1/300之间，以后每轮复打时尽量保持相邻桩的倾斜度一致，使送桩时左、右两侧相邻桩之间的锁口阻力大致平衡，从而减少送桩过程的桩位变化和沉桩偏差。钢板桩每轮复打完成后，逐根检查沉桩倾斜度和水平位移偏差，并结合测斜管观测数据，确定下轮沉桩倾斜度的控制参数，确保沉桩倾斜度和水平位移达到要求。
[0090] 4)安装围檩
[0091] 每段钢板桩打设完成，导向架移除后，及时跟进桩顶围檩安装。转角处围檩间设置可伸缩拉接杆进行固定。
[0092] 围檩采用I36a工字钢，单根长12米，在工字钢图示处翼缘面焊接钢板，钢板尺寸300mmx200mmx20mm,在图示位置开孔(d＝22mm)。如图6a、6b所示，图中，9为工字钢围檩，10为焊接钢板，11为开孔。
[0093] 钢板桩改良处理：
[0094] 针对钢板桩在打设过程中，因地质条件较为复杂，为了便于沉桩，基于桩身设计长度存在富裕系数，在保证质量和安全的前提下，为便于钢板桩沉桩，对钢板桩头进行了改良处理。具体包括：
[0095] a、为确保钢板桩处理后桩头强度不受影响，不会出现卷韧情况：钢板桩桩头切割角度不大于60°，U型板直立段角部切除5厘米，钢板桩端头两侧进行打磨处理，确保端头厚度大于2mm。如图7所示，阴影部分为切除部分。
[0096] b、在钢板桩穿越砂沉积层时，因为震动沉桩效果不是很好，而且沉桩容易因为砂层发生侧倾，为了解决沉桩困难，现场采用高压水枪辅助震动沉桩法。如图8所示，图中，3为钢板桩，12为空压机，13为软管，14为导向架。
[0097] 工程质量控制标准：
[0098] 钢板桩施工的允许偏差值如表一所示：
[0099] 表一钢板桩施工允许偏差表
[0100]
[0101]
[0102] 质量保证措施：
[0103] 1)安装施工开始前做好施工测量基准点复验，做好交验记录。
[0104] 2)做好“三级技术交底“工作，确保所有参与人员明白施工操作工艺，施工操作要点、质量控制重点，明确质量目标。
[0105] 3)必须对进场钢板桩进行严格质量检查，确保使用的钢板桩质量合格。
[0106] 4)导向架施工过程中控制好的定位装垂直度、上下两层双面导梁水平度和间距控制，安装焊接质量必须达到钢结构施工3及级焊接验收标准。
[0107] 5)钢板桩打设前，在导梁上进行分格、定位，反复测量放样两次，确保控制线放样无误，标高正确。
[0108] 6)板桩施工时，先进行预打设，当出现以下情况时，按照相应预案及时纠偏。
[0109] 共连(施打时和已打入的邻桩一起下沉)：发生桩体倾斜及时纠正；先预留50cm，合拢后再打至设计标高；
[0110] 桩体扭转：安装好桩帽，尽量保证桩体全截面受力均匀；将两
块板桩锁口搭扣两边固定牢靠；
[0111] 水平伸长(沿打桩行进方向长度增加)：不可能避免；施打时提前考虑伸长值，在轴线修正时纠正；
[0112] 遇到回填、沉积砂层时：采用高压水枪辅助沉桩；
[0113] 遇到坚硬地质情况时：将桩头进行改良、处理，双面进行打磨处理，做成靴形，便于沉桩。
[0114] 钢板桩施工过程中协同监理分段进行验收，对检查出的问题及时进行调整、复验；待每段验收合格后方可进入下一施工段施工。
[0115] 7)前后两排对称钢板桩施工、验收合格，及时进行拉结、支撑后，方可来时土方换填工作。
[0116] 该方法将码头特殊工地质条件下钢板桩施工总体的施工技术及操作难度，通过逐层分解，每一步操作步奏紧密落实，不仅工程整体质量满足设计要求，达到了同类型工程质量的较高标准，为以后同类型的工程在类似情况下的施工操作提供了可靠的施工经验和技术指标；而且使施工进度得到了大大的提前，节约了项目施工成本，同时具有良好的社会效益、环境效益和经济效益。
[0117] 某项目直立式钢板桩码头分为前排和后排钢板桩，PU型钢板桩设计长度为：前排18.5米～13米、后排9米、侧翼10.8米，钢板桩共计687根，其中18.5 米桩总长为6105延米。
通过采用该施工方法进行钢板桩施工，产生了如下技术效果：
[0118] 1)可有效解决单根长度较大且施工纵向较长的结构钢板桩沉桩施工质量控制的问题，以及解决过程中影响沉桩的困难，指导结构钢板桩施工，确保整体施工质量达标；
[0119] 2)能够有效控制施工过程中质量，避免了过程中沉桩调整等质量问题对工程进度的影响，极大的缩短了施工工期；
[0120] 3)该施工方法设备用量少，利用率高，而且形成流水施工能够有效缩短施工周期，避免出现人机材浪费，能够在过程前、过程中、过程后真正做到节约成本控制的目标。
[0121] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
