CN104631476A - 一种滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰及其施工方法，该围堰包括两排钢板桩墙，两排钢板桩墙之间填筑回填土形成“墙-土-墙”堰体结构，围堰的基础设置置换砂层，两排钢板桩墙穿透置换砂层并列插入淤泥层中；钢板桩墙外侧填筑抛石镇压体，抛石镇压体与置换砂层共同形成土石镇压结构；两排钢板桩墙之间沿垂直于围堰轴线方向设置横隔钢板桩。本发明围堰能够浮于超深厚淤泥层上，避免了以往钢板桩需插入持力层以确保稳定的特点，且围堰不受地基表层淤泥厚度的影响，适用性广。本发明稳定性强、施工周期短、工程造价低、施工质量易于保证且难度低。

Description

一种滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种建设工程领域中的围堰及其施工方法，尤其是涉及一种滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰及其施工方法。

背景技术

目前，浙江、福建等滨海地区工程建设时常遇到超深厚软土地基，例如温州近海地基表层主要为深度超过30m的淤泥或淤泥质土，含水量大于60％，在这种地质条件下完成围堰施工非常困难，该条件下的围堰通常采用土石围堰。受到超深厚淤泥层地质条件的限制，土石围堰具有土石用量大、施工难度大、工程造价高、施工工期长等不足。土石围堰需要1.5～2年时间才能完成，施工期需跨越1～2个台汛期，度汛风险也比较大。

钢板桩围堰具有稳定性好、施工周期短等优点，但现有技术不适用于超深厚淤泥层地基。钢板桩围堰是一种典型的柔性结构，在淤泥层地基上应用时，受力过程中会发生较大的水平位移。现有技术为了抵御水平位移，确保围堰稳定，钢板桩需穿透淤泥层插入持力层，在超深厚淤泥层地基上使用钢板桩围堰，需采用超长钢板桩，钢材用量大，运输和施工过程中需要较大的设备，既不经济也不方便。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰及其施工方法，它采用双排钢板桩结合土石镇压结构，能浮于超深厚淤泥层上，围堰结构的整体稳定性好，不受地基表层淤泥厚度的影响，适用性广且风险小，具有施工方便、施工周期短、工程造价低、施工质量易于保证且难度低等优点。

本发明的技术方案是：

一种滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰，包括两排由钢板桩组成的钢板桩墙，所述两排钢板桩墙上分别设置一道或数道垂直于钢板桩墙的围檩，所述围檩横设于上述两排钢板桩墙相背的外侧且通过拉杆固定于钢板桩墙上，所述两排钢板桩墙之间填筑回填土形成“墙-土-墙”堰体结构，其特征在于：所述围堰的基础设置置换砂层，所述两排钢板桩墙穿透置换砂层并列插入淤泥层中；所述钢板桩墙外侧填筑抛石镇压体共同形成土石镇压结构。

所述两排钢板桩墙之间沿垂直于围堰轴线方向设置有横隔钢板桩，横隔钢板桩两端分别与两排钢板桩墙固接，可以采用焊接或其他固接方式。

所述钢板桩带有锁扣并相互咬合；所述锁扣内侧涂抹黄油、沥青、锯末混合物，确保围堰止水。

所述围檩由两条槽钢组成，所述拉杆穿过钢板桩墙并夹在所述槽钢中间，槽钢外侧设置钢垫板，拉杆端部设有螺纹，采用螺母把钢垫板、围檩与拉杆螺合紧固，使围檩、拉杆、钢板桩形成一个整体。

本发明围堰结构的创新在于，所述置换砂层、抛石镇压体共同形成土石镇压结构，确保钢板桩围堰稳定；沿围堰轴线方向设置横隔钢板桩。

如上所说的一种滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰的施工方法，它包括以下步骤：

(a)设置置换砂层：在围堰基础需要插设钢板桩墙的位置设置置换砂层，即将表层淤泥挖除后回填中粗砂，厚度3～5m；

(b)设置钢板桩墙：在置换砂层处插设两排钢板桩墙；两排钢板桩墙间距8～12m；钢板桩穿透置换砂层并插入淤泥层中，插入淤泥层的深度与围堰高度比为1.2～1.5，插入置换砂层和淤泥层的总深度与围堰高度比为1.5～2.0；钢板桩的数量根据围堰长度及采用的钢板桩的尺寸确定；钢板桩打设之前，在锁扣内侧涂抹黄油、沥青、锯末等混合物，确保围堰止水；

(c)设置围檩和拉杆：在所述两排钢板桩墙上分别设置一道或数道垂直于钢板桩墙的围檩，围檩横设于所述两排钢板桩墙相背的外侧且通过拉杆固定于钢板桩墙，围檩由两条槽钢组成，所述拉杆穿过钢板桩墙并夹在所述槽钢中间，槽钢外侧设置钢垫板，拉杆端部设有螺纹，采用螺母把钢垫板、围檩与拉杆螺合紧固，使围檩、拉杆、钢板桩墙形成一个整体；拉杆采用专用高强钢拉杆，直径为40～70mm，拉杆横向间距为单根钢板桩宽度的2～4倍；

(d)两排钢板桩墙之间填筑回填土：两排钢板桩墙间填筑回填土，形成“墙-土-墙”堰体结构。回填土可采用砂性土、粉质土、粘土，避免采用淤泥；回填土顶高程比钢板桩桩顶高程低50cm～100cm。

(e)钢板桩墙外侧填筑抛石镇压体：在两排钢板桩墙的外侧填筑抛石镇压体，抛石镇压体宽10～15m，厚2～4m，抛石单重根据风浪强度确定，以抗风浪要求为标准；

(f)抽干基坑内的水后进行干作业施工：当围堰完成后，将水域阻隔于钢板桩墙的外侧，将围堰结构围合的基坑内的水抽干，然后在基坑内进行干作业施工。

作为优选，该施工方法还包括步骤(g)：

(g)设置横隔钢板桩：在两排钢板桩墙中间垂直于围堰轴线方向设置横隔钢板桩，横隔钢板桩两端分别与两排钢板桩墙焊接在一起，增加围堰结构刚度，减小结构变形，横隔钢板桩间距取2.5～4倍于两排钢板桩墙的间距。

本发明的有益效果：

①本发明通过对超深厚淤泥地基表层进行置换砂层处理，增加了基础承载力，加快了填筑效率，减小了围堰变形；②、本发明通过设置抛石镇压体，解决超深厚软土地基上钢板桩围堰深层滑动、倾覆等问题，保证围堰结构安全；③、本发明通过抛石镇压体和置换砂层的共同压载作用，使围堰能安全的浮于淤泥层上，不受地基表层淤泥厚度的影响，适用性广；④、本发明通过设置横隔钢板桩，增加钢板桩围堰刚度，减小结构变形；⑤、本发明通过设置横隔钢板桩，加大围堰抗风险能力，万一围堰局部位置发生破坏，能及时止损于横隔钢板桩，不会发生连锁反应；⑥、本发明施工方便、施工周期短、工程造价低、施工质量易于保证；⑦、本发明土石用量少，钢板桩、拉杆和围檩等可以回收利用，节能、环保。

附图说明

图1为本发明围堰结构的平面示意图；

图2为本发明围堰结构的横剖面示意图；

图3为拉杆、围檩和钢板桩连接细部示意图；

图4为钢板桩锁扣连接的剖面示意图。

图中：1-置换砂层；2-钢板桩墙；3-围檩；4-拉杆；5-螺母；6-回填土；7-抛石镇压体；8-钢垫板；9-横隔钢板桩；21-钢板桩；22-锁扣；31、槽钢。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰及其施工方法进行说明。

本发明一种滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰地基表层为深厚淤泥层，厚度超过30m，含水率超过60％。围堰结构高9.3m，总长度约1500m，围成一圈闭合，将水域阻挡，有效保证围堰内14万m2的基坑干地作业条件。本发明一种滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰包括两排由钢板桩21之间通过锁扣22相互咬合形成的钢板桩墙2，两排钢板桩墙2之间填筑回填土6形成“墙-土-墙”堰体结构，围堰基础设置置换砂层1、钢板桩墙2外侧填筑抛石镇压体7共同形成土石镇压结构。两排钢板桩墙2穿透置换砂层1并列插入淤泥层中，在两排钢板桩墙2上分别设置一道或数道垂直于钢板桩墙2的围檩3，围檩3横设于上述两排钢板桩墙2相背的外侧且通过拉杆4固定于钢板桩墙2，使围檩3、拉杆4、钢板桩墙2形成一个整体；围檩3采用两条槽钢31组合而成，槽钢31中间夹着拉杆4，槽钢31外侧设置钢垫板8，围檩3、钢垫板8和钢板桩墙2采用拉杆4拉紧固定；拉杆4端部形成外螺纹，采用带有内螺纹的螺母5螺合紧固；钢板桩21打设之前，在锁扣22内侧涂抹黄油、沥青、锯末等混合物，确保围堰止水；沿围堰轴线方向设置横隔钢板桩9，连接两排钢板桩墙2。钢板桩墙2未插入持力层中，整个围堰浮于淤泥层上面。

本发明一种滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰的施工方法的具体步骤如下：

(a)设置置换砂层1：在围堰基础需要插设钢板桩墙2的位置设置置换砂层1，即将表层淤泥挖除后回填中粗砂，厚度4.0m。

(b)设置钢板桩墙2：在置换砂层1处插设两排由钢板桩21通过锁扣22相互咬合形成的钢板桩墙2，两排钢板桩墙2间距11m；钢板桩墙2穿透置换砂层1并插入淤泥层中，未达到持力层，插入淤泥层的深度与围堰高度比为1.47，插入置换砂层1和淤泥层的总深度与围堰高度比为1.90，并满足围堰稳定设计要求；钢板桩21采用U型冷弯钢板桩，单根钢板桩21长27m、宽70cm，每排钢板桩墙2首尾相连形成两排围墙，形成基坑；钢板桩21打设之前，在锁扣22内侧涂抹黄油、沥青、锯末等混合物，确保围堰止水；钢板桩21采用船吊振动锤逐根插打，为保证施工质量，第一根钢板桩21必须插正，才能确保后续咬合的钢板桩21的位置正确。

(c)设置横隔钢板桩9：在两排钢板桩墙2中间垂直于围堰轴线方向设置横隔钢板桩9，横隔钢板桩9由钢板桩21通过锁扣22相互咬合形成，横隔钢板桩9两端分别与两排钢板桩墙2焊接在一起，增加围堰结构刚度，减小结构变形；横隔钢板桩9沿围堰轴线方向以3倍钢板桩墙2的间距33m间隔布置；横隔钢板桩9采用U型冷弯钢板桩，单根钢板桩21长18m、宽70cm。

(d)设置围檩3和拉杆4：围檩3由两条槽钢31组成，槽钢31尺寸优选32a，设于距钢板桩墙2顶端3.5m的位置，两条槽钢31夹设于钢板桩墙2的外侧，拉杆4贯穿围檩3以及钢板桩墙2，并通过钢垫板8和螺母5将围檩3和钢板桩墙2夹紧固定；拉杆4采用规格为70mm的专用钢拉杆，沿围檩3的方向间隔设置，以两倍单根钢板桩21宽度1.4m的间距设置；在拉杆4端部形成外螺纹，通过带有内螺纹的螺母5螺合紧固。

(e)两排钢板桩墙2间填筑回填土6，形成“墙-土-墙”堰体结构：在两排钢板桩墙2之间填筑回填土6，形成“墙-土-墙”堰体结构。回填土6采用砂性土，采用吹填方式填筑，回填土6顶高程比钢板桩墙2顶高程低100cm。

(f)钢板桩墙2外侧填筑抛石镇压体7：在两排钢板桩墙2外侧填筑抛石镇压体7，水域侧抛石镇压体7宽10m、厚2.5m，基坑侧抛石镇压体7宽15m、厚3m。为抵抗风浪，水域侧抛石镇压体7表面采用单重300kg的大块石保护。

(g)围堰完成、基坑内排水：当围堰完成后，将水域阻隔于钢板桩墙2的外侧，将围堰结构围合的基坑内的水抽干，然后在基坑内进行干作业施工。

Claims (10)

1.一种滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰，包括两排由钢板桩(21)组成的钢板桩墙(2)，所述两排钢板桩墙(2)上分别设置一道或数道垂直于钢板桩墙(2)的围檩(3)，围檩(3)横设于上述两排钢板桩墙(2)相背的外侧且通过拉杆(4)固定于钢板桩墙(2)上，所述两排钢板桩墙(2)之间填筑回填土(6)形成“墙-土-墙”堰体结构，其特征在于：所述围堰的基础设置置换砂层(1)，所述两排钢板桩墙(2)穿透置换砂层(1)并列插入淤泥层中；所述钢板桩墙(2)外侧填筑抛石镇压体(7)，抛石镇压体(7)与置换砂层(1)共同形成土石镇压结构。

2.根据权利要求1所述的一种滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰，其特征在于：所述两排钢板桩墙(2)之间沿垂直于围堰轴线方向设置有横隔钢板桩(9)，所述横隔钢板桩(9)两端分别与两排钢板桩墙(2)固接。

3.根据权利要求1所述的一种滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰，其特征在于：所述钢板桩(21)带有锁扣(22)并相互咬合；所述锁扣(22)内侧涂抹黄油、沥青、锯末混合物止水。

4.根据权利要求1所述的一种滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰，其特征在于：所述围檩(3)由两条槽钢(31)组成，所述拉杆(4)穿过钢板桩墙(2)并夹在所述槽钢(31)中间，槽钢(31)外侧设置钢垫板(8)，拉杆(4)端部设有螺纹，采用螺母(5)把钢垫板(8)、围檩(3)与拉杆(4)螺合紧固。

5.一种根据权利要求1至4的任何一项所述的滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰的施工方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(a)在围堰基础需要插设钢板桩墙(2)的位置设置置换砂层(1)，即将表层淤泥挖除后回填中粗砂；

(b)在置换砂层(1)处插设钢板桩墙(2)，钢板桩墙(2)穿透置换砂层(1)并插入淤泥层中；

(c)设置围檩(3)和拉杆(4)；

(d)在两排钢板桩墙(2)之间填筑回填土(6)，形成“墙-土-墙”堰体结构；回填土(6)可采用砂性土、粉质土、粘土，避免采用淤泥；

(e)在两排钢板桩墙(2)的外侧填筑抛石镇压体(7)，抛石单重根据风浪强度确定，以抗风浪要求为标准；

(f)当围堰完成后，将水域阻隔于钢板桩墙(2)的外侧，将围堰结构围合的基坑内的水抽干，然后在基坑内进行干作业施工。

6.一种根据权利要求5所述的滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰的施工方法，其特征在于：该施工方法还包括步骤(g)：

(g)在两排钢板桩墙(2)中间垂直于围堰轴线方向设置横隔钢板桩(9)，横隔钢板桩(9)两端分别与两排钢板桩墙(2)固接在一起，增加围堰结构刚度，减小结构变形。

7.一种根据权利要求5所述的滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰的施工方法，其特征在于：所述置换砂层(1)的厚度为3～5m。

8.一种根据权利要求5所述的滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰的施工方法，其特征在于：所述设置钢板桩墙(2)的间距为8～12m，插入淤泥层的深度与围堰高度比为1.2～1.5，插入置换砂层(1)和淤泥层的总深度与围堰高度比为1.5～2.0；钢板桩(21)的数量根据围堰长度及采用的钢板桩(21)的尺寸确定。

9.一种根据权利要求6所述的滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰的施工方法，其特征在于：所述拉杆(4)横向间距为单根钢板桩(21)宽度的2～4倍；所述回填土(6)顶高程比钢板桩(21)桩顶高程低50cm～100cm。

10.一种根据权利要求7所述的滨海超深厚软土地基浮置式钢板桩围堰的施工方法，其特征在于：所述横隔钢板桩(9)间距取2.5～4倍于两排钢板桩墙(2)的间距。