探索格型鋼板樁結構技術的應用
發布時間：2010-01-14 共2頁
5 水上插打格體樁及其連接弧樁
插打異形樁：沿鋼圍囹準確定位異形樁；把樁臨時固定于鋼圍囹上。異形樁成為插其余格體樁的起始樁。
閉 合：直徑格體最少有四個閉合口，閉合口應選在兩根異形樁的中間而決不選在異形樁處。用兩根預先互鎖的鋼板樁能較好地進行格體的閉合，且要用不同長度的吊索使兩根鋼板樁底部相錯開以便鋼板樁對鎖閉合。將閉合弧段的數根鋼板樁提起并搖動，直到鋼板樁鋼板樁形成一個圓滑的弧段。打樁船是雙鉤吊時搖擺作業是極為方便的。
插 樁：插樁時必須保持樁的垂直，可用魚尾導具提高樁對鎖效率，樁插好后用定距塊和鋼絲繩將鋼板樁臨時固定于鋼圍囹上。風是插樁時遇到的普遍問題。較的風極難插樁也很危險。風日應停止插樁作業。 快把結構工程師站點加入收藏夾吧！
在潮汐水域中插打格體樁，必須在流速較急猛的漲潮期或退潮期到來之前，對已閉合弧段的鋼板樁完成錨固打樁作業（約1m）,對未閉合弧段的鋼板樁的施打可稍淺,使已插好鋼板樁底部錨固于基礎中，從而具有抵抗急速的漲退潮流沖擊的錨固力，這樣鋼板樁不會走出或內進格體線或傾斜而極難打下。
6 陸上拼裝格體
在陸上設四個定位管樁杯基，在鋼圍囹定位后用木楔在杯基里將定位管樁固定。在地上按格體的拼裝直徑放出格體線，在鋼圍囹上環上按格體樁數放出格體的方向位置。鋼圍囹中心點的安裝誤差應≤5cm。
先安裝四根異形樁，在保持異形樁垂直的情況下，通過在異形樁上預先焊好的螺帽用螺栓把異形樁準確固定在鋼圍囹上，異形樁底部要對準地上所標明的異形樁位置。安裝好四根異形樁后以異形樁為起點插其余的格體樁，格體樁用定距塊和鋼絲繩臨時固定，閉合口選在兩根異形樁的中間。
7 鋼板樁的施打程序、方法和控制要點
在閉合樁已插入并將數根鄰樁提起且搖擺以減少閉合弧段鋼板樁鎖口的拉緊和扭絞，此時才可開始打樁。
在插樁時沒有在鎖口中自由跑動的鋼板樁，打樁時將扭絞，連續強硬打樁通常把樁打出了鎖口或使鋼板樁鎖口熔在一起。因此插樁前應仔細進行鋼板樁檢查和涂擦黃油，插樁時應小心保持樁的垂直。
打樁時應小心保持樁錘垂直以避免鋼板樁傾斜和扭絞。
當鋼板樁或一對鋼板樁在相鄰鋼板樁沉至一樣高度之前沉得太遠將是不適當打樁。打樁阻力決定在必須進行其相鄰樁施打前能把樁打下多深。這個打樁提前量在第一輪打樁時不宜超過1.5m，隨著打樁阻力的增加打樁提前量將減少。沿著格體的一個方向打樁將引起鋼板樁向該方向越來越傾斜以至引起鎖口扭絞而使鋼板樁損壞。恰當的打樁程序為：
a. 先將異形樁兩側的四根直腹式鋼板樁打下約1.5m，使異形樁的位置精度在格體精確定位后的極短時間內得到保證。
b. 兩打樁船各伺格體的一側，按對稱交替、分散間隔、循環往復的方法在2~3小時內完成第一輪格體樁的施打，使格體的位置精度、圓度和格體樁的垂直度得到保證，也使格體具備抵擋較急漲退潮沖擊的抵抗力。
c. 按第一輪打樁程序依次進行第二、第三、第四輪，每輪打樁的提前量將依次減少，直至整個格體樁打到設計標高。
在打樁過程中如某一弧段的鋼板樁開始出現傾斜，則應先在該傾向一側的傾斜樁終止處即垂直樁開始處,將仍垂直的鋼板樁打下數根以防止傾斜樁的繼續擴散，再從傾斜樁的另一側開始傾斜樁的施打。為了把稍微傾斜的鋼板樁調垂直，可讓振動錘（砂土基礎）反傾斜方向傾斜打樁，利用錘的水平分力逐步糾正傾斜的鋼板樁。此方法對傾斜較鋼板樁無效。
當打樁遇到障礙物時（可從鋼板樁和樁錘的奇異表現來判斷），應停止打樁并將障礙物清除，注意別把障礙物旁邊的樁打下然后指望障礙物處的鋼板樁可被帶下。
細砂將阻塞鎖口并引起好象不恰當插樁時引起的扭絞。克服細砂問題較方便的方法是在鋼板樁的內外側噴射水。僅在鋼板樁外側噴射水會漸漸引起鋼板樁底部外移傾斜和越來越的鎖口阻力。噴射水會降低基礎的密實程度。
在格體樁完全打至要求的深度之前，千萬別進行格體填充料的回填，或指望填充料對格體的側壓力可將傾斜的格體調正。因為格體的回填將引起格體樁的變形從而增加打樁阻力最終導致格體樁未能打至最后的深度。
8 格倉回填填充料
在格體樁全部打到設計標高后，應立即進行格倉填充料的回填以維護格體的穩定。對在較深水域中安裝的格體，應在填充料回填到一定高度后，才將鋼圍囹吊出再繼續進行回填。填充料回填落點應在格體的中心，以防格體因填充料壓力不均造成格體側傾和變形。連接弧在其相連的格體完成回填填充料后才可進行回填。
填充料應為顆粒狀干凈的材料。回填沒有細骨料的巖石雖然可提供極好的剪切阻力，但其排水特性會允許太多的水通過格型結構。反之，過細的填充料將阻礙水的恰當排泄。
9 格型結構的先打樁后回填方案和先部分回填后打樁方案的比較
格體在回填之后由于鋼板樁鎖口孔隙的收緊格體直徑將增。為了得到較為滿意的格型結構，施工中曾引出了有爭議的兩種施工方案即先打樁后回填方案和先部分回填后打樁方案。
先打樁后回填方案的優點是（1）施工簡單可控，可在較短的時間內完成格體的第一輪沉樁，從而使格體初步具有抵抗風浪潮流沖擊而不變位的錨固力；（2）在定距塊能保證格體樁與鋼圍囹沒有直徑方向的相對位移后格體的圓度已得到保證。缺點是因打樁時鎖口沒有完全收緊導致打入基礎的格體部分的直徑比其上部小，但由于填充料的自重密實和振沖器的振實作用，基礎部分的格體直徑將有所增，所以這一缺點是微不足道的。
先部分回填后打樁方案的優點是（1）先行拋置部分填充料可使格體樁鎖口收緊較好地保證了格體的圓度；（2）先行拋置部分填充料在一定程度上可維護格體不因風浪潮流沖擊而變位。缺點是（1）對回填設備操作要求高，且很難在短時間內完成回填，格體可能因碰撞或回填不均而傾斜變位，傾斜后也不能作出糾正。（2）由于直腹樁極為柔軟，格體樁在部分回填后將變形而增打樁阻力。
綜合以上分析還是先打樁后回填方案較有優勢，實踐也證明此方案是行之有效的。
10 水上插打格體樁和陸上拼裝格體的比較
陸上拼裝格體方案，除具備水上插打格體樁方案所需的設備外，還須具有拼裝場地、塔吊和足夠起重力的安裝浮吊。
陸上拼裝一個格體約需要2天，一個格體的定位安裝和沉樁約需要2天，拼裝和定位沉樁可平行進行，因此速度是較快的。在水流較緩的水域進行插打一個格體樁需要6天時間；在流速較急或潮差于2m的潮汐水域進行插打格體樁，格體樁易受波浪潮流沖擊而傾斜，使鎖口扭絞以致增加打樁難度，一個格體的插打樁作業時間因而延長，甚至導致格體樁安裝不理想而不得不返工。因此對處于流速較急或潮差于2m的型格型結構，應盡量采用陸上拼裝格體，并選擇流速較緩的高潮或低潮平潮期進行安裝。
11 格體的變形和沉降
11．1 獨立格體回填填充料后的變形
格體回填填充料后，格體樁產生鎖口拉力并因受力橫向變形而使格體發生“桶凸”，最“桶凸”發生在相對高度1/4~1/3的范圍內。直腹式鋼板樁的“桶凸”幅度約7~15cm。
打入砂基礎的格體最鎖口拉力出現在格體基礎面上格體自由長度的1/3處，且鎖口拉力由格體樁頂部至最點處呈直線變化。格體樁在基礎面稍下產生了約束。最鎖口拉力可能靠近格體基礎面或遠在其上面，這取決于格體樁施打后的鎖口拉力、基礎的局部變化、填充料的材質和密實度。
11．2 付格及格型岸壁后方回填后格體的變形
付格回填將降低相連格體側格體樁的鎖口拉力，同樣格型岸壁后方回填后也將降低后方格體樁的鎖口拉力。這也是為什么可以省去付格陸側連接弧鋼板樁和可以減少陸側格體樁長度的原因。如果陸側格體樁在施工期間有足夠的支承豎立能力的話，也可相對海側鋼板樁薄些。
陸側格體樁在格體回填填充料時因鎖口收緊向外移，在后方回填時則|來源考 %向前移，但總的趨向仍是外移約10cm。海側格體樁在格體和后方回填時都向外（海側）移。海側格體樁在其頂部向海側移約30cm，其中因鎖口收緊而外移約占26cm。這個外移是格體樁在格體填充料作用下因鎖口收緊外移和后方回填荷載的作用下因格體樁很柔軟而發生向海側的柔性傾斜產生的。碼頭上部結構施工應考慮這個特點。
11．3 沉 降
格型結構基礎和格體填充料均為經振沖密實的中粗砂，在施工期間發生的最沉降為11.6cm。
12 結 語
格型岸壁是采用鎖口抗拉強度的板型鋼板樁互鎖成格，格內填合適填充料而形成不用導梁和錨定設施的穩定重力式墻，即使基礎底下為巖層或下層土為巖層而鋼板樁打不下時也如此。對水深、擋土高度和較長的建筑物來說，格型結構是經濟的。當支撐或錨定設施不能采用或不經濟時，格型結構特別有利。
與其他結構的鋼板樁墻相比，格型結構需要增加的鋼板樁墻的面積，將由其他型式的鋼板樁墻需要更重和更長的板樁而節省的重量，以及不用導梁和錨定設施而得到抵償。作為兩邊需要靠船的凸堤式碼頭，采用格型結構的優越性是淺而易見的。與扶壁或方塊重力式相比，格型結構的門機軌道梁不需設置樁基礎而節省了造價。格型結構的安裝速度是快的，新沙曾有過月安裝速度250m的施工。
插打異形樁：沿鋼圍囹準確定位異形樁；把樁臨時固定于鋼圍囹上。異形樁成為插其余格體樁的起始樁。
閉 合：直徑格體最少有四個閉合口，閉合口應選在兩根異形樁的中間而決不選在異形樁處。用兩根預先互鎖的鋼板樁能較好地進行格體的閉合，且要用不同長度的吊索使兩根鋼板樁底部相錯開以便鋼板樁對鎖閉合。將閉合弧段的數根鋼板樁提起并搖動，直到鋼板樁鋼板樁形成一個圓滑的弧段。打樁船是雙鉤吊時搖擺作業是極為方便的。
插 樁：插樁時必須保持樁的垂直，可用魚尾導具提高樁對鎖效率，樁插好后用定距塊和鋼絲繩將鋼板樁臨時固定于鋼圍囹上。風是插樁時遇到的普遍問題。較的風極難插樁也很危險。風日應停止插樁作業。 快把結構工程師站點加入收藏夾吧！
在潮汐水域中插打格體樁，必須在流速較急猛的漲潮期或退潮期到來之前，對已閉合弧段的鋼板樁完成錨固打樁作業（約1m）,對未閉合弧段的鋼板樁的施打可稍淺,使已插好鋼板樁底部錨固于基礎中，從而具有抵抗急速的漲退潮流沖擊的錨固力，這樣鋼板樁不會走出或內進格體線或傾斜而極難打下。
6 陸上拼裝格體
在陸上設四個定位管樁杯基，在鋼圍囹定位后用木楔在杯基里將定位管樁固定。在地上按格體的拼裝直徑放出格體線，在鋼圍囹上環上按格體樁數放出格體的方向位置。鋼圍囹中心點的安裝誤差應≤5cm。
先安裝四根異形樁，在保持異形樁垂直的情況下，通過在異形樁上預先焊好的螺帽用螺栓把異形樁準確固定在鋼圍囹上，異形樁底部要對準地上所標明的異形樁位置。安裝好四根異形樁后以異形樁為起點插其余的格體樁，格體樁用定距塊和鋼絲繩臨時固定，閉合口選在兩根異形樁的中間。
7 鋼板樁的施打程序、方法和控制要點
在閉合樁已插入并將數根鄰樁提起且搖擺以減少閉合弧段鋼板樁鎖口的拉緊和扭絞，此時才可開始打樁。
在插樁時沒有在鎖口中自由跑動的鋼板樁，打樁時將扭絞，連續強硬打樁通常把樁打出了鎖口或使鋼板樁鎖口熔在一起。因此插樁前應仔細進行鋼板樁檢查和涂擦黃油，插樁時應小心保持樁的垂直。
打樁時應小心保持樁錘垂直以避免鋼板樁傾斜和扭絞。
當鋼板樁或一對鋼板樁在相鄰鋼板樁沉至一樣高度之前沉得太遠將是不適當打樁。打樁阻力決定在必須進行其相鄰樁施打前能把樁打下多深。這個打樁提前量在第一輪打樁時不宜超過1.5m，隨著打樁阻力的增加打樁提前量將減少。沿著格體的一個方向打樁將引起鋼板樁向該方向越來越傾斜以至引起鎖口扭絞而使鋼板樁損壞。恰當的打樁程序為：
a. 先將異形樁兩側的四根直腹式鋼板樁打下約1.5m，使異形樁的位置精度在格體精確定位后的極短時間內得到保證。
b. 兩打樁船各伺格體的一側，按對稱交替、分散間隔、循環往復的方法在2~3小時內完成第一輪格體樁的施打，使格體的位置精度、圓度和格體樁的垂直度得到保證，也使格體具備抵擋較急漲退潮沖擊的抵抗力。
c. 按第一輪打樁程序依次進行第二、第三、第四輪，每輪打樁的提前量將依次減少，直至整個格體樁打到設計標高。
在打樁過程中如某一弧段的鋼板樁開始出現傾斜，則應先在該傾向一側的傾斜樁終止處即垂直樁開始處,將仍垂直的鋼板樁打下數根以防止傾斜樁的繼續擴散，再從傾斜樁的另一側開始傾斜樁的施打。為了把稍微傾斜的鋼板樁調垂直，可讓振動錘（砂土基礎）反傾斜方向傾斜打樁，利用錘的水平分力逐步糾正傾斜的鋼板樁。此方法對傾斜較鋼板樁無效。
當打樁遇到障礙物時（可從鋼板樁和樁錘的奇異表現來判斷），應停止打樁并將障礙物清除，注意別把障礙物旁邊的樁打下然后指望障礙物處的鋼板樁可被帶下。
細砂將阻塞鎖口并引起好象不恰當插樁時引起的扭絞。克服細砂問題較方便的方法是在鋼板樁的內外側噴射水。僅在鋼板樁外側噴射水會漸漸引起鋼板樁底部外移傾斜和越來越的鎖口阻力。噴射水會降低基礎的密實程度。
在格體樁完全打至要求的深度之前，千萬別進行格體填充料的回填，或指望填充料對格體的側壓力可將傾斜的格體調正。因為格體的回填將引起格體樁的變形從而增加打樁阻力最終導致格體樁未能打至最后的深度。
8 格倉回填填充料
在格體樁全部打到設計標高后，應立即進行格倉填充料的回填以維護格體的穩定。對在較深水域中安裝的格體，應在填充料回填到一定高度后，才將鋼圍囹吊出再繼續進行回填。填充料回填落點應在格體的中心，以防格體因填充料壓力不均造成格體側傾和變形。連接弧在其相連的格體完成回填填充料后才可進行回填。
填充料應為顆粒狀干凈的材料。回填沒有細骨料的巖石雖然可提供極好的剪切阻力，但其排水特性會允許太多的水通過格型結構。反之，過細的填充料將阻礙水的恰當排泄。
9 格型結構的先打樁后回填方案和先部分回填后打樁方案的比較
格體在回填之后由于鋼板樁鎖口孔隙的收緊格體直徑將增。為了得到較為滿意的格型結構，施工中曾引出了有爭議的兩種施工方案即先打樁后回填方案和先部分回填后打樁方案。
先打樁后回填方案的優點是（1）施工簡單可控，可在較短的時間內完成格體的第一輪沉樁，從而使格體初步具有抵抗風浪潮流沖擊而不變位的錨固力；（2）在定距塊能保證格體樁與鋼圍囹沒有直徑方向的相對位移后格體的圓度已得到保證。缺點是因打樁時鎖口沒有完全收緊導致打入基礎的格體部分的直徑比其上部小，但由于填充料的自重密實和振沖器的振實作用，基礎部分的格體直徑將有所增，所以這一缺點是微不足道的。
先部分回填后打樁方案的優點是（1）先行拋置部分填充料可使格體樁鎖口收緊較好地保證了格體的圓度；（2）先行拋置部分填充料在一定程度上可維護格體不因風浪潮流沖擊而變位。缺點是（1）對回填設備操作要求高，且很難在短時間內完成回填，格體可能因碰撞或回填不均而傾斜變位，傾斜后也不能作出糾正。（2）由于直腹樁極為柔軟，格體樁在部分回填后將變形而增打樁阻力。
綜合以上分析還是先打樁后回填方案較有優勢，實踐也證明此方案是行之有效的。
10 水上插打格體樁和陸上拼裝格體的比較
陸上拼裝格體方案，除具備水上插打格體樁方案所需的設備外，還須具有拼裝場地、塔吊和足夠起重力的安裝浮吊。
陸上拼裝一個格體約需要2天，一個格體的定位安裝和沉樁約需要2天，拼裝和定位沉樁可平行進行，因此速度是較快的。在水流較緩的水域進行插打一個格體樁需要6天時間；在流速較急或潮差于2m的潮汐水域進行插打格體樁，格體樁易受波浪潮流沖擊而傾斜，使鎖口扭絞以致增加打樁難度，一個格體的插打樁作業時間因而延長，甚至導致格體樁安裝不理想而不得不返工。因此對處于流速較急或潮差于2m的型格型結構，應盡量采用陸上拼裝格體，并選擇流速較緩的高潮或低潮平潮期進行安裝。
11 格體的變形和沉降
11．1 獨立格體回填填充料后的變形
格體回填填充料后，格體樁產生鎖口拉力并因受力橫向變形而使格體發生“桶凸”，最“桶凸”發生在相對高度1/4~1/3的范圍內。直腹式鋼板樁的“桶凸”幅度約7~15cm。
打入砂基礎的格體最鎖口拉力出現在格體基礎面上格體自由長度的1/3處，且鎖口拉力由格體樁頂部至最點處呈直線變化。格體樁在基礎面稍下產生了約束。最鎖口拉力可能靠近格體基礎面或遠在其上面，這取決于格體樁施打后的鎖口拉力、基礎的局部變化、填充料的材質和密實度。
11．2 付格及格型岸壁后方回填后格體的變形
付格回填將降低相連格體側格體樁的鎖口拉力，同樣格型岸壁后方回填后也將降低后方格體樁的鎖口拉力。這也是為什么可以省去付格陸側連接弧鋼板樁和可以減少陸側格體樁長度的原因。如果陸側格體樁在施工期間有足夠的支承豎立能力的話，也可相對海側鋼板樁薄些。
陸側格體樁在格體回填填充料時因鎖口收緊向外移，在后方回填時則|來源考 %向前移，但總的趨向仍是外移約10cm。海側格體樁在格體和后方回填時都向外（海側）移。海側格體樁在其頂部向海側移約30cm，其中因鎖口收緊而外移約占26cm。這個外移是格體樁在格體填充料作用下因鎖口收緊外移和后方回填荷載的作用下因格體樁很柔軟而發生向海側的柔性傾斜產生的。碼頭上部結構施工應考慮這個特點。
11．3 沉 降
格型結構基礎和格體填充料均為經振沖密實的中粗砂，在施工期間發生的最沉降為11.6cm。
12 結 語
格型岸壁是采用鎖口抗拉強度的板型鋼板樁互鎖成格，格內填合適填充料而形成不用導梁和錨定設施的穩定重力式墻，即使基礎底下為巖層或下層土為巖層而鋼板樁打不下時也如此。對水深、擋土高度和較長的建筑物來說，格型結構是經濟的。當支撐或錨定設施不能采用或不經濟時，格型結構特別有利。
與其他結構的鋼板樁墻相比，格型結構需要增加的鋼板樁墻的面積，將由其他型式的鋼板樁墻需要更重和更長的板樁而節省的重量，以及不用導梁和錨定設施而得到抵償。作為兩邊需要靠船的凸堤式碼頭，采用格型結構的優越性是淺而易見的。與扶壁或方塊重力式相比，格型結構的門機軌道梁不需設置樁基礎而節省了造價。格型結構的安裝速度是快的，新沙曾有過月安裝速度250m的施工。
