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摘 要:东湖隧道采取明挖顺作法施工,湖中段主体结构施工前须构筑钢板桩围堰形成施工场地,钢板桩围堰施工质量不仅关系到湖中段隧道结构施工成本与工期,更关系到后期施工安全,其意义巨大。介绍了东湖隧道钢围堰工程概况与结构特点,阐明了钢板桩围堰施工工艺流程,并从材料控制、测量放线、钢板桩打入、土工布铺设、堰内土体填筑和围堰变形监测等角度论述了影响围堰施工质量的技术要点。
关键词:明挖顺作法;湖底隧道;钢板桩围堰;质量控制
1 工程概况
东湖隧道为武汉市二环线(洪山侧路-东湖路)道路改扩建工程,位于洪山侧路至东湖路一线中心城区,下穿东湖。隧道南起湖北省审计厅门前,北止东湖路湖北省消费协会处,沿线经过中科院水生物研究所、东湖南路、东湖、武重抽水场和东湖宾馆,隧道起讫里程K3+965~K5+550,全长1 585m。
东湖隧道湖中段里程K4+297~K4+918,长621m,位于东湖水域内。主体结构施工前,须照设计要求施打钢板桩构筑钢围堰,待完成堰内水体抽排和淤泥清除后,形成隧道围护结构和主体结构施工所必须的施工场地。东湖隧道湖中钢板桩围堰全长1 200m,围堰施工质量不仅关系到湖中段隧道施工成本与工期,更关系到后期施工安全。笔者结合东湖隧道钢板桩围堰工程实例,按工序顺序论述了影响钢板桩围堰施工质量的技术要点。
由图1可知,东湖隧道钢板桩围堰宽5m,其迎水面为拉森IV型钢板桩,被水面为25a工字钢,型钢长9m,插入深度为湖床以下5m,二者之间由φ28@900钢筋连接,φ28拉结钢筋固定于拉森钢板桩和工字钢两侧的25a槽钢围檩上,形成钢围堰骨架系统。骨架系统形成后,将堰内淤泥和孤石等杂物清除干净,再在骨架系统内侧铺设防渗土工膜和土工格栅,最后填筑粘土形成围堰。东湖隧道钢板桩围堰堰顶标高为+20.5m,比东湖最高水位+20.0m高0.5m,并留有临时加高的余地。
2 工艺流程
钢板桩围堰施工流程:施工准备→测量定位→钢板桩吊运→插打钢板桩→安装围檩、拉筋→清除堰内淤泥→铺设防渗土工膜→堰内填土→围堰稳定性监测。
3 施工质量控制
3.1 施工准备
施工准备工作主要包括编写施工方案、钢板桩材料进场整理、钢板桩锁口检查、钢板桩修整及接长和打桩机选择等。
(1)钢板桩材料进场整理。新钢板桩验收时,应备有出厂合格证,机械性能和尺寸符合要求。经整修或焊接后的钢板桩,应用同类型的钢板桩作锁口通过试验检查。验收或整修后的钢板桩,应进行分类、编号、登记存放。
(2)钢板桩锁口检查。用一块长1.5~2.0m符台类型、规格的钢板桩做标准,将所有同类型的钢板桩做锁口通过检查。检查以2~3人拉动为宜,从桩头至桩尾进行(条件具备时,可用绞车或卷扬机拉动标准钢板桩平车)。此外,通过锁口检查的钢板桩存放时锁口内不得有积水。
(3)钢板桩修整及接长。锁口通不过或桩身有弯曲、扭曲、死弯等缺陷,采用冷弯,热敲(温度不超过800~1 000℃),焊补、铆补、割除、接长等方法加以整修。同时接头强度与其他断面相等,接长焊接时,用坚固夹具夹平,以免变形,在焊接时,先对焊,再焊接加固板,对新桩或接长桩、在桩端制作吊桩孔。
(4)打桩机选择。钢板桩可采用锤击打入法、振动打入法、静力压入法及振动锤击打入法等施打方法,工程中采用前两者居多。根据不同的施打方法应采用相应的打桩机械。同时在选择打桩机械型号时,应考虑工程地质、现场作业环境、钢板桩形式、重量、长度、总数量等具体条件,以使选用机械适用、经济、安全。
东湖隧道项目部根据钢板桩围堰工程规模和周边环境特点,采取将HSG2511高频打桩机固定于特制浮箱上进行钢板桩插打施工。
3.2 测量定位
先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线,可每隔一定距离设置导向桩,导向桩直接使用钢板桩,然后挂绳线作为导线,打桩时利用导线控制钢板桩的轴线。
3.3 钢板桩吊运
钢板桩检查合格后,由平板汽车运至湖边,按插打顺序堆码,最多允许堆放四层,每层用垫木隔开高差不得大于10mm,上下层垫木中线要在同一垂直线上,允许误差不得大于20mm。
使用吊车对钢板桩进行水平和垂直运输时,须用两个吊钩吊起和放下钢板桩,吊运过程中,须使钢板桩成垂直状态。起吊前,钢板桩锁口内嵌涂黄油或热混合油膏(热混合油膏质量配合比为黄油:沥青:干锯末:干黏土=2:2:2:1),以减少插打时的摩阻力,并增加防渗性能。箍紧钢板用的弧度卡箍,待插入锁口时逐个解除。
3.4 插打钢板桩
插打钢板桩施工质量控制要点主要有:打桩前对打桩机具进行认真检查,确保设备处于安全状态;钢板桩应顺直,不使用呈弯曲扭曲或损坏的钢板桩,对组拼的钢板桩两端要平齐,误差不大于3mm,钢板桩组上下一致,误差不大于30mm,全部的锁口均要涂以黄油或热混合油膏,使锁口嵌缝严密;钢板桩的垂直定位要准确,打桩时采用定位夹板。定位夹板用两根30×30cm的方木,用穿透螺栓将其固定,方木外用木桩将夹板挤紧固定。当钢板桩的垂直度较好,一次将桩打到要求深度,当垂直度较差时,要分两次进行施打,即先将所有的桩打入约一半深度后,再第二次打到要求的深度;打桩时戴桩帽,以免桩顶破坏,切忌锤击过猛,以免桩尖弯卷,造成拔桩困难。打桩机吊起钢板桩,人工扶正就位。注意安全,统一指挥,分工明确,严格按照操作规程办;当打桩中如出现桩入土过慢,桩锤回弹过大时,应停止插打,待查明原因并进行处理后再继续施工;在施工中加强测量工作,发现钢板桩倾斜,应及时调整,使每组钢板桩在顺围堰方向及其垂直方向的倾斜度均不大于5‰;施工期间采取技术措施,减少对环境产生噪音污染。
3.5 安装围檩、拉筋
东湖隧道钢板桩围堰迎水侧钢板桩和内侧工字钢之间采用φ28@900拉结钢筋固定于围堰两侧的25a槽钢围檩上,其施工质量直接影响到围堰堰体的整体稳定性。施工时,除按照材料进场检验制度严格检验原始进场材料外,还应确保焊接质量。
3.6 堰内清淤
围堰填筑前须清除堰体内淤泥及堰心墙底的乱石、腐物、树根等杂物,以免影响土工布的安装及堰底起夹层,从而影响围堰质量。
3.7 铺设防渗土工膜
东湖隧道钢板桩围堰采取的防渗土工膜规格为400g/m2,反滤土工布规格为350g/m2,反滤土工布和防渗土工布铺设搭接长度不小于50cm。为确保防渗土工膜反滤土工布施工质量,土工膜(布)铺设时在刚拉杆下须留有25cm备用量,以防止土工膜(布)沉降时被拉断。
3.8 堰内填土
围堰填筑前应清除堰底石块、淤泥等杂物,最好能清除至原状土层,以保证围堰整体稳定性。堰内填土应为塑性指数大于12的粘土,且土体内不得含有树根、草皮和有机物质等杂物。填筑施工时,应分层筑实,确保堰体质量。
3.9 围堰稳定性监测
钢围堰的稳定与安全对确保隧道安全施工具有重要意义。为此,东湖隧道项目部制定编写了围堰稳定性监测方案,监测内容包括括宏观位移及渗漏水现象监测和仪器监测两方面。
宏观位移及渗漏水现象监测内容主要有围堰明显可见的滑移及渗漏水现象;仪器监测主要采用全站仪定期观测围堰变形。仪器监测点间距不大于30m,当围堰整体变形超过30mm时,及时报警并采取可靠措施来保证围堰安全。
4 结论
东湖隧道钢板桩围堰严格按照相关规范要求施工,完工后的围堰不仅经受住了2009年6月份武汉市50年一遇的特大暴雨考验,并且在其两年多使用期限内,未发生明显滑移和渗漏水现象,其施工质量控制要点可供其他类似工程借鉴。
参考文献
1 杨扣红,周正东. 东湖隧道钢板桩围堰结构设计[J].山西建筑,2008(5)
2 熊江平.秦淮河三汊河口闸工程钢板桩围堰设计[J].中国农村水利水电,2006(3)
3 王君堂,郜满珍.钢板桩围堰的设计与施工[J].山西建筑,2007(4) 职称论文发表网http://www.issncn.com
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