(一)H型钢支柱挡板支护挡墙
这种支护挡墙支柱按一定间距打入土中,支柱之间设木挡板或其他挡土设施(随开挖逐步加设),支护和挡板可回收使用,较为经济。它适用于土质较好、地下水位较低的地区。
(二)钢板桩
1.槽形钢板桩
这是一种简易的钢板桩支护挡墙,由槽钢正反扣搭接组成。槽钢长6~8 m,型号由计算确定。由于抗弯能力较弱,一般用于深度不超过4 m的基坑,顶部设一道支撑或拉锚。
2.热轧锁口钢板桩
形式有U型、Z型(又叫“波浪型”或“拉森型”)、一字型(又叫“平板桩”)、组合型。
图1-21 常用钢板桩截面形式
常用者为U型和Z型两种,基坑深度很大时才用组合型。一字型在建筑施工中基本上不用,在水工等结构施工中有时用来围成圆形墩隔墙。U型钢板桩可用于开挖深度5~10 m的基坑。在软土地基地区钢板桩打设方便,有一定的挡水能力,施工迅速,且打设后可立即开挖,当基坑深度不太大时往往是考虑的方案之一。
3.单锚钢板桩常见的工程事故及其原因
(1)钢板桩的入土深度不够。当钢板桩长度不足或挖土超深或基底土过于软弱,在土压力作用下,钢板桩入土部分可能向外移动,使钢板桩绕拉锚点转动失效,坑壁滑坡。
(2)钢板桩本身刚度不足。钢板桩截面太小,刚度不足,在土压力作用下失稳而弯曲破坏。
(3)拉锚的承载力不够或长度不足。拉锚承载力过低被拉断,或锚碇位于土体滑动面内而失去作用,使钢板桩在土压力作用下向前倾倒。
图1-22 单锚钢板桩破坏情况及原因
1.板桩;2.拉杆;3.锚碇;4.堆土;5.破坏面
因此,入土深度、锚杆拉力和截面弯矩被称为单锚钢板桩设计的三要素。
4.钢板桩的施工
(1)钢板桩打设前的准备工作。
①钢板桩的检验与矫正。
A.表面缺陷矫正。先清洗缺陷附近表面的锈蚀和油污,然后用焊接修补的方法补平,再用砂轮磨平。
B.端部矩形矫正。一般用氧乙炔切割桩端,使其与轴线保持垂直,然后用砂轮对切割面进行磨平修整。当修整量不大时,也可直接用砂轮进行修整。
C.桩体挠曲矫正。腹向弯曲矫正是将钢板桩弯曲段的两端固定在支承点上,用设置在龙门式顶梁架上的千斤顶顶压钢板桩凸处进行冷弯矫正。侧向弯曲矫正通常在专门的矫正平台上进行,将钢板桩弯曲段的两端固定在矫正平台的支座上,在钢板桩弯曲段侧面的矫正平台上间隔一定距离设置千斤顶,用千斤顶顶压钢板桩凸处进行冷弯矫正。
D.桩体扭曲矫正。这种矫正较复杂,可视扭曲情况,采用桩体挠曲矫正的方法矫正。
E.桩体截面局部变形矫正。对局部变形处用千斤顶顶压、大锤敲击与氧乙炔焰热烘相结合的方法进行矫正。(www.xing528.com)
F.锁口变形矫正。用标准钢板桩作为锁口整形胎具,采用慢速卷扬机牵拉的方法进行调整处理,或采用氧乙炔焰热烘和大锤敲击胎具推进的方法进行调直处理。
②导架安装。为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直,控制桩的打入精度,防止板桩屈曲变形和提高桩的灌入能力,一般都需要设置一定刚度的、坚固的导架,亦称“施工围檩”。
导架通常由导梁和围檩桩等组成。导架在平面上有单面和双面之分,在高度上有单层和双层之分,一般常用的是单层双面导架。围檩桩的间距一般为2.5~3.5 m,双面围檩之间的间距一般比板桩墙厚度大8~15 mm。
导架的位置不能与钢板桩相碰。围檩桩不能随着钢板桩的打设而下沉或变形。导梁的高度要适宜,要有利于控制钢板桩的施工高度和提高工效,要用经纬仪和水平仪控制导梁的位置和标高。
(2)沉桩机械的选择。
①钢板桩打设方式的选择。
A.单独打入法。这种方法是从板桩墙的一角开始,逐块(或两块为一组)打设,直至工程结束。这种打入方法简便、迅速,不需要其他辅助支架,但是易使板桩向一侧倾斜,且误差积累后不易纠正。为此,这种方法只适用于板桩墙要求不高且板桩长度较小(如小于10 m)的情况。
B.屏风式打入法。这种方法是将10~20根钢板桩成排插入导架内,呈屏风状,然后分批施打。施打时先将屏风墙两端的钢板桩打至设计标高或一定深度,成为定位板桩,然后在中间按顺序分1/3、1/2板桩高度呈阶梯状打入。
这种打桩方法的优点是可以减少倾斜误差积累,防止过度倾斜,而且易于实现封闭合拢,能保证板桩墙的施工质量;缺点是插桩的自立高度较大,要注意插桩的稳定和施工安全。一般情况下多用这种方法打设板桩墙,它耗费的辅助材料不多,但能保证质量。
钢板桩打设允许误差:桩顶标高±100 mm,板桩轴线偏差±100 mm,板桩垂直度±1%。
②钢板桩的打设。先用吊车将钢板桩吊至插桩点进行插桩,插桩时锁口要对准,每插入一块即套上桩帽轻轻锤击。在打桩过程中,为保证钢板桩的垂直度,用两台经纬仪在两个方向加以控制。为防止锁口中心线平面位移,可在打桩方向的钢板桩锁口处设卡板,阻止板桩位移。同时在围檩上预先算出每块钢板桩的位置,以便随时检查矫正。
钢板桩分几次打入,如第一次由20 m高打至15 m,第二次打至10 m,第三次打至导梁高度,待导架拆除后第四次才打至设计标高。
打桩时,开始打设的第一、二块钢板桩的打入位置和方向要确保精度,它可以起样板导向作用,一般每打入1 m应测量一次。
③钢板桩的拔除。基坑回填后,要拔除钢板桩,以便重复使用。拔除钢板桩前,应仔细研究拔桩顺序、拔桩时间及土孔处理。否则,拔桩的振动影响以及拔桩带土过多引起的地面沉降和位移,会给已施工的地下结构带来危害,并影响临近原有建筑物、构筑物或底下管线的安全。设法减少拔桩带土十分重要,目前主要采用灌水、灌砂措施。
拔桩起点和顺序:对封闭式钢板桩墙,拔桩起点应离开角桩5根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点,必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。
振打与振拔:拔桩时,可先用振动锤将板桩锁口振松以减少土的黏附,然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100~300 mm,再与振动锤交替振打、振拔。有时,为及时回填拔桩后的土孔,当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔,用振动锤振动几分钟,尽量让土孔填实一部分。
(三)钢筋水泥桩排桩挡墙
双排式灌注桩支护结构一般采用直径较小的灌注桩作双排布置,桩顶用圈梁连接,形成门式结构以增强挡土能力。当场地条件许可,单排桩悬臂结构刚度不足时,可采用双排桩支护结构,如图1-23所示。这种结构的特点是水平刚度大,位移小,施工方便。
双排桩在平面上可按三角形布置,也可按矩形布置。前后排桩距δ=1.5~3.0 m(中心距),桩项连梁宽度为(6+d+20)m,即比双排桩稍宽一点。
图1-23 双排桩
(四)地下连续墙
地下连续墙施工工艺,即在土方开挖前,用特制的挖槽机械在泥浆护壁的情况下每次开挖一定长度(一个单元槽段)的沟槽,待开挖至设计深度并清除沉淀下来的泥渣后,将在地面上加工好的钢筋骨架(一般称为钢筋笼)用起重机械吊放入充满泥浆的沟槽内,用导管向沟槽内浇筑混凝土,由于混凝土是由沟槽底部开始逐渐向上浇筑,所以泥浆随着混凝土的浇筑被置换出来,待混凝土浇至设计标高后,一个单元槽即施工完毕。各个单元槽之间由特制的接头连接,形成连续的地下钢筋混凝土墙。
图1-24 接头管接头的施工程序
1.导墙;2.已浇筑混凝土的单元槽段;3.开挖的槽段;4.未开挖的槽段;
5.接头管;6.钢筋笼;7.正浇筑混凝土的单元槽段;8.接头管拔出后的孔洞
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