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浅谈钢板桩在荷塘中心河整治工程中的应用

【摘要】钢板桩防护在基坑防护中已经得到广泛应用，但对这类结构在本地区的水利工程中的认识还很不充分。本文通过实际工程中的钢板桩应用，分析了钢板桩结构受力情况，可供类似工程参考。

　　【关键词】钢板桩，支护，河道综合整治

　　钢板桩起始有冷弯薄壁轻型和热轧型，由于前者具有较大的加工、使用局限性，因而，热轧钢板桩成为目前钢板桩产品的主流。综上所述，由于建设单位对工期要求较高，因此，现有护岸加固采用钢板桩进行加固。20世纪50年代，我国首0次在铁路桥梁围堰施工中，由铁道0部大桥局从原苏联引进使用。随着我国经济的快速发展，钢板桩支护在水利行业得到广泛应用。

　　1工程概况

　　江门市蓬江区荷塘镇中心河是贯穿该镇南北的一条重要排洪渠，原河床宽10－24m，河底高程深约为－1.0m珠基。3钢板桩杂填土地段挤进过程中受到石块等侧向挤压，作用力大小不同容易发生偏斜，在发生偏斜位置，将钢板桩往上拔1。新建箱涵总宽13.05m，高6.7m，河道左岸是双车道混凝土路面，右岸是2-5层住宅，距离原浆砌石墙较近，约3-6m。由于经济发展迅速，交通车辆增多，现有左岸路面宽度已经不能满足日益繁忙的交通要求。为提高河道的排涝能力，---中心河左岸道路的交通状况，荷塘镇---于2008年对中心河田心段进行了综合整治。整治内容包括在河道位置新建箱涵，箱涵顶兼作交通道路，建成后结合原有左岸路面重新规划为双向双车道沥青路面，断面见图1，首期整治长度为648m。

　　新建箱涵基本布置在原河道位置，由于受到工程地形条件的制约，箱涵的基础不能大开挖，必须进行支护。拉森桩的用途：建桥围堰大型管道铺设姑且沟渠开挖的挡土、挡水、挡沙墙码头，卸货场护墙，挡土墙堤防护岸等。据以往的经验，一般采用松木桩、钢板桩、灌注桩等进行支护，根据本工程属在河道上建设有度汛要求的特点，工程水下部分必须在枯水期完成，要求施工速度快。经比选，钢板桩结构具有重量轻，强度高，锁口紧密，施工方便，施工速度快等优点，因此，采用钢板桩支护作为本工程的支护方案。

　　根据地质勘查报告显示，基岩面起伏较大，强风化花岗岩岩面高程-6.5～-21m，岩面以上主要为砂壤土及填筑土层，地质条件---。

　　2钢板桩支护方案

　　2.1钢板桩初步布置

　　根据工程所在地场地特点，结合钢板桩的特性、施工方法等方面进行考虑，初步选用拉森ⅳ号钢板桩，拉森ⅳ号钢板桩宽度适中，抗弯性能好。施工过程中有时会遇到武汉钢板桩打桩打不下去的问题，接下来小编就来跟大家介绍下钢板桩打桩打不进去的原因及解决办法吧。钢板桩采用密扣，选用长度9～12m，要求钢板桩入土---不小于桩长0.5倍，实际桩长按以下计算确定。为减少桩顶位移，桩顶采用φ400钢管作为横向支撑，间距4m，钢板桩桩顶与钢管之间设h400围檩，相互之间焊接牢固，以增强钢板桩整体性。钢板桩布置见图2、图3。

　　(1)钢板桩参数:截面抵抗矩：拉森-ⅳ型;每根w=362cm3，每m钢板桩w=2270cm3/m。

　　(2)钢材抗弯强度设计值:钢板桩钢材采用q235钢，抗弯强度设计值f=215n/mm2。

　　以上钢板桩参数来自厂家，不同厂家生产的钢板桩上述参数可能稍有差异，但对本计算影响不大。

　　2.2计算钢板桩入土---

　　根据钢板桩入土的---较浅，按单支撑挡土桩桩计算，假定上端为铰结无移动，下端简支。这种板桩相当于单跨简支梁，作用在桩后为主动土压力，作用在桩前为被动土压力，压力坑底以下的土重度不考虑浮力影响，计算简图如图4。

---工程钢板桩应用情况差异

上世纪初，钢板桩在欧洲开始生产以来，就逐步在欧洲、日本等和地区的永0久性工程和临时性工程中得到了广泛的应用，永0久性工程如：岸壁、防波堤、护岸、船坞、码头、人工岛、水、船闸、地下隧道、路堤、挡土墙、防渗墙、地基加固等；临时性工程如：围堰、基坑围护等。1在钢板桩施工前要周密布置，合理解决静载区和动载区施工问题，由于采用钢板桩支护，取消了原静载区运输通道、pccp管材堆放、履带吊，所有施工作业均在一侧进行。上世纪六十年代，西方主要经济发达已经普遍使用钢板桩，应用领域十分广泛。

在亚洲，日本0先使用钢板桩。1903年日本首0次进口钢板桩，1931年八幡制铁公司开始生产钢板桩，经近80年的发展，日本在钢板桩产品研发、设计研究、施工工法以及桩工设备制造等方面均达到了---水平。

据了解，国外热轧钢板桩的消费结构大致是：60%用于---使用的永0久性结构，约40%在临时结构中反复使用。

在二十世纪50年代，我国首0次在铁路桥梁、围堰施工中使用钢板桩，60年代在葛洲坝使用钢板桩作围堰。之后因受当时的价值观影响，加之廉价的土地资源和人力资源的作用及国内生产技术的制约，导致钢板桩在我国的应用与发展十分缓慢。0

我国是钢材大国，年钢铁产量占全球的三分之一。在钢板桩外侧加焊夹具防护板，避免钢板桩受剧烈振动而造成桩头撕裂。但是我们不是钢材强国，的钢结构材料基本上依赖进口。从百度网“钢板桩及其在国外的应用概况”作者：admin 发表时间：2010-8-26一文和中国钢结构协会官0方唯0一指0定月刊《钢构之窗》有载，近年全球钢板桩年消费量为300万吨左右，在亚洲地区，日本、新加坡、韩国等年消费量达50万吨，而我国的钢板桩年消费量仅为3万吨，远远落后于发达和地区。

我国建筑工程钢结构的使用普及率较港口水工行业早，0大的钢结构建筑---北京鸟巢用钢量2.4 万吨，工业厂房及高层建筑采用钢结构、轻钢结构的也越来越多。

港口水运工程业界，钢板桩的使用量比起我国水运建设发展的规模和速度，使用普及率非常低。

虽然1998年已经颁布了《格形钢板桩码头设计与施工规程》jtj293-98，就说山东省几十个港口码头还是全都采用重力式或钢筋混凝土桩基结构。我国钢材产量已占的1/3，而钢板桩的年用量少得可怜，大约3～4万t。笔者从事港口水工设计20余年，一个偶然的机会，主持了20万吨船坞钢板桩围堰工程施工，对钢板桩才有了全新的认识。钢板桩是一种可重---用的绿色、建材，具有高强、轻型、止水性好、耐久性强的性能和美观的视觉效果应用在城市桥梁时。

围堰排水开挖时钢板桩的荷载工况

根据钢板桩承台的施工顺序，按照排水开挖的施工过程进行计算。在开挖和承台施工中主要承受围堰外侧的动土、静水和侧压力等荷载，其中动土压力可以根据相应的公式进行计算。

工况一：不排水开挖至+3.5ｍ，围堰内排水至+3.5ｍ，第0一道支撑尚未安装，钢板桩处于悬臂状态，其动土压力可以采用朗金土压力公式计算。

工况二：围堰开挖至+1.0ｍ，安装第二道支撑前，围堰内排水至+1.0ｍ，考虑一台50吨履带吊机作用，将车辆荷载换算为等同均匀的土层厚度，动土压力仍然采用朗金土压力公式计算。

工况三：第二道支撑已安装，围堰排水开挖至-2.5ｍ，进行承台第0一次砼浇注。施工具有---的了局，大量减少了取土量和混凝土的利用量，有效地呵护了地皮资源。考虑一台50吨履带吊机作用，将车辆荷载换算成等代均布土层厚度。此时由于在开挖过程中钢板桩受土压力的作用，向基坑内侧倾斜，此时，板桩后土体达不到主动---平衡状态，动土压力图形呈中间大、上下小的抛物线形状分布，其变化在静止土压力与动土压力之间。根据在板桩墙上的土压力分布经验图形，此经验公式是假定墙后土体为一种土的情况，而本承台处的土体为分层不同性质的土体，分布不均且复杂，为了简化计算，偏保守的采用了朗金主动土压力公式计算。

工况四：承台第0一次砼灌注完毕，在砼强度达到后，在已浇筑砼上设置转换支撑，然后再拆除第二道支撑。考虑一台50吨履带吊机作用，将车辆荷载换算成等同均匀的土层厚度。

不排水开挖与排水开挖的计算过程类似，只是需考虑静水压力的相互抵消作用。

围檩与钢板桩之间空隙的处理

1、围檩与钢板桩之间空隙小于40cm的处理

在围堰施工中，因小范围弯曲排列的板桩较多，在第四层围檩与钢板桩之间产生了空隙，他们直接接触部位不超过整个围堰的1/3，在第四层围檩与板桩之间塞入的几乎全是木头，由于板桩呈弯曲状态，斜状木头由上至下塞入板桩之间。拉森桩施工拉森桩对比起土钉支护等传统围护形式，拉森桩具有高强、施工便利快捷、无需养护即插即用、止水性好、轻质、施工机械简单、经久性好、可回收轮回操作、无污染等利益。塞木给围檩一斜向下的作用力,随着围堰内淤泥的进一步开挖,在潮水上涨时,部分围檩斜向下翻转。后在围檩与板桩之间塞入槽钢，根据受力情况不同，在不同的位置应使用大小不一的槽钢，并将槽钢与板桩、围檩以及顶撑头焊成整体，避免了围檩相对于板桩之间的上下、左右滑动及倾翻。

在后期的施工中，围檩与钢板桩之间的空隙全部由槽钢塞填并焊牢，效果非常理想。

2、围檩与钢板桩之间空隙大于40cm的处理

如板桩在打入过程中遇到水下障碍物，需选用槽钢组焊成二次支撑结构，很明显左右分力基本可以互相抵消，终传到围檩上的是与围檩方向垂直的力。