1、雙排鋼板樁在東莞市運河節(jié)制閘導(dǎo)流明渠設(shè)計中的應(yīng)用摘要：結(jié)合工程實際，本文首次將雙排拉森鋼板樁作為邊坡支護兼作臨時擋土墻構(gòu)造，其施工簡便、快捷，能有效防止流砂、流土，抗?jié)B性能優(yōu)異，不失為一種經(jīng)濟合理的邊坡支護措施，在透水地基的邊坡防護中具有一定的參考價值。關(guān)鍵詞：拉森鋼板樁；錨定；入土深度；重力式擋土墻1、工程概況東莞市樟村水質(zhì)凈化廠位于運河樟村段，設(shè)計日處理才能近期為360萬噸，遠期為460萬噸，現(xiàn)為亞洲最大的污水處理廠，工程總投資約4.3億元，工程已于2002年全面開工建立，近期已開工投入使用。作為凈化廠配套工程的運河節(jié)制閘，位于廠區(qū)上游，擔(dān)負著攔污、引污的任務(wù)，節(jié)制閘能否按時開工投入使用，

2、是凈化廠能否按時投產(chǎn)的關(guān)鍵。節(jié)制閘設(shè)于運河樟村段，歷史上實測最大洪峰流量4003/s，估算施工期10月-4月最大流量1003/s?？紤]到本工程工期緊，場地狹窄，需全斷面截斷運河進展施工，設(shè)計時初擬在節(jié)制閘左岸或右岸布置導(dǎo)流明渠進展施工期導(dǎo)流，實際布置時發(fā)現(xiàn)右岸已有進出水涵、提升泵房、施工道路等設(shè)施，在該處布置導(dǎo)流明渠難度很高，且施工干擾也很大，不利于趕工期搶進度，故最終將導(dǎo)流明渠布置于節(jié)制閘左岸灘地，即東江大堤一側(cè)。樞紐布置見圖1?？紤]到導(dǎo)流明渠設(shè)計流量較大，導(dǎo)流時間也較長實際使用將近半年，設(shè)計時明渠右側(cè)采用連續(xù)灌注樁兼作水閘左岸墻，左側(cè)采用漿砌石擋土墻，砼護底、護面，設(shè)計渠長215米，渠凈寬

3、20米，渠底縱坡1/1000。斷面形式如圖2。由于多種原因，工程推延到2002年12月才開工，此時東江、運河水位均較高，在明渠擋土墻基底試開挖時發(fā)如今高程0.00米處有砂夾層，地下水位很高，其地質(zhì)條件與節(jié)制閘早期布孔存在較大差異，開挖過程基坑有流砂、滑坡現(xiàn)象發(fā)生，已危及東江大堤平安，工程被迫中止。由于導(dǎo)流明渠是節(jié)制閘工程的瓶頸,為盡早開始節(jié)制閘,主體工程的全面開工建立，經(jīng)充分比較分析，嘗試采用雙排鋼板樁代替原設(shè)計的漿砌石擋土墻，修改后斷面形式如圖3、圖4。2、工程地質(zhì)為摸清擬打鋼板樁位置的基巖出露情況，以便合理選擇樁型、樁長，防止浪費，沿樁軸線補充地質(zhì)鉆探均為觀察孔，結(jié)果說明，基巖面起伏極大，

4、強風(fēng)化砂巖巖面高程-3.02-8.05，其中75%巖面高程-3.0-4.0，巖面以上主要為中細砂層及耕作土層，地質(zhì)條件良好。3、鋼板樁支護設(shè)計3.1鋼板樁簡介鋼板樁是一種較老的基坑支護方式，采用錘擊或振動方法打入帶鎖口的樁體，使之在基坑四周閉合，并保證程度、垂直和抗?jié)B；樁體可作成懸臂式、坑內(nèi)支撐、上部拉錨等支護方式，作為在土方開挖和根底施工時抵抗樁背的土、水壓力，使之到達基坑內(nèi)外穩(wěn)定；樁的型式有U型、Z型及直腹型等，常用的是U型咬口式(本工程即采用該樁型)。鋼板樁最初主要應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑的深基坑支護，由于其施工方便快捷、擋土止水效果良好，近期我院已將其應(yīng)用到多宗水利工程的邊坡支護設(shè)計中，獲

5、得較好的經(jīng)濟效益。但由于鋼板樁一次性投資大，打拔費用高，施工時有躁音、振動等問題，在經(jīng)濟欠興隆地區(qū)、城區(qū)應(yīng)用受到很大限制。日本拉森U型鋼板樁資料種類尺寸截面積重量二次力矩截面模量()h()t()每片(2)每片(N/)每米(N/2)每片(4)每米(4/)每片(3)每米(3/)YSP-I400758.046.49365912429382066.4509YSPU-5400807.645.21355888454422064.7527FSPIA400858.045.21355888598450088.0529YSP-40010010.561.1848012009868690121869FSP-40010

6、010.561.18480120012408740152874YSPU-94001109.355.01432108010709680120880FSPA4001209.255.014321080146010600160880YSP-40012513.076.4260015001920164001961310FSP-40012513.076.4260015002220168002231340YSPU-1540015012.274.4058414602700228002381520FSP-A40015013.174.4058414602790228002501520YSP-40015515.596

7、.9976119003690319003112060FSP-40017015.596.9976119004670386003622270YSPU-2340017514.794.2174018504380394003302250FSP-A40018516.194.2174018505300416004002250YSP-V42017522.0134.0105025005950552004333150FSP-VL50020024.3133.8105021007960630005203150FSP-VIL50022527.6153.012002400114008600068038203.2樁類型選擇

8、參照振動法施打鋼板樁經(jīng)歷，樁尖能入巖深度僅為1020，按巖面高程-3.0-4.0計算，樁身入土深度在23間。經(jīng)估算，懸臂樁入土深度需達6方能滿足構(gòu)造穩(wěn)定性要求，故懸臂樁不適宜該處地質(zhì)條件，設(shè)計時選擇上部有錨固的錨定式板樁。從邊坡開挖情況、地質(zhì)鉆探結(jié)果分析，堤坡填土較為疏松，假設(shè)采用常規(guī)樁頂設(shè)置鋼錨桿，一方面錨固效果很難保證，另一方面其打孔、灌漿錨固時間長，無法滿足當(dāng)時趕工期需要，況且其造價也不低。經(jīng)查閱資料，結(jié)合本工程實際情況，確定采用雙排鋼板樁構(gòu)造形式作為邊坡支護，其中外排鋼板樁為擋土、防滲、抗沖，內(nèi)排鋼板樁為錨固、防滲，兩者在樁頂采用拉構(gòu)造造連成一個整體，形成一個重力式擋土墻。3.3構(gòu)造分

9、析計算按雙排拉森鋼板樁的受力特點，其構(gòu)造設(shè)計應(yīng)包括墻體穩(wěn)定分析計算、錨定樁構(gòu)造分析計算、樁頂拉結(jié)分析計算三大部分內(nèi)容。3.3.1墻體穩(wěn)定分析計算計算簡圖如圖5。按一般經(jīng)歷，墻后土料=0，=30折算，=19KN/3，按破裂角=45+/2=60計算的有效擋土高度H=8.0，土壓力按朗肯公式計算，那么土壓力初定雙排鋼板樁間距4.5(必須保證內(nèi)排樁落在破裂面以外)那么土重G1=194.53.6=307.8KN鋼板樁重G2=1.463.62=10.51KN初選鋼板樁型號FSP-A，其重量1.46KN/2基底摩擦系數(shù)f=tg=0.577G=G1+G2=307.8+10.51=318.31KN抗滑穩(wěn)定系數(shù)滿

10、足標(biāo)準(zhǔn)要求。3.3.2錨定樁構(gòu)造分析計算計算簡圖如圖6。按下端自由支承，上端有錨定拉桿的板樁進展計算詳見?支擋構(gòu)造設(shè)計手冊?，過程略求得板樁入土深度t=2.5錨定桿拉力T=28.65KN/板樁最大彎矩ax=50.33KN./板樁需要截面模量ax=ax=3473/考慮到鋼板樁需打入強風(fēng)化砂巖，且其防護之東江大堤極為重要，應(yīng)選用較大截面拉森鋼板樁，型號FSP-IIIA，其=15203/。由于巖面較高，樁尖僅打至-4.00高程，此時樁入土深度為2.4，略為缺乏，為平安計，設(shè)計時將樁外2范圍護底高程進步1作為平安儲藏。3.3.3樁頂拉結(jié)分析計算設(shè)計時為便于調(diào)整雙排鋼板樁預(yù)緊度，采用型鋼將樁頂夾緊，再用

11、螺栓拉結(jié)。考慮到鋼板樁單樁寬度400，設(shè)計拉結(jié)螺栓間距取a=1.6，那么螺栓拉力T=1.6T=45.84KN采用32圓鋼加工，其允許拉力100.5KN，樁頂型鋼按均布荷載連續(xù)梁計算，其ax=ax/=46.03選用兩條16010010，其=262.13=124.2633.4結(jié)論按雙排鋼板樁方案施工振動法打樁，在半個月內(nèi)即完成打樁、樁頂拉結(jié)等所有工作，不但防止高邊坡開挖危及東江大堤平安，而且由于U型咬口式鋼板樁有自止水功能，根本杜絕了基坑滲水、流砂等問題，獲得了極好的社會經(jīng)濟效益。工程現(xiàn)已開工，明渠已填平恢復(fù)原狀。但是，由于振動法施打鋼板樁過程其振動頻率極高，致使可液化土砂層瞬時液化，承載力下降，周邊地面出