双排钢板桩在运河节制闸导流明渠设计中的应用
摘要:结合工程实际,本文首次将双排拉森钢板桩作为边坡支护兼作临时挡土墙结构,其施工简便、快捷,能有效防止流砂、流土,抗渗性能优异,不失为一种经济合理的边坡支护措施,在透水地基的边坡防护中具有一定的参考价值。
关键词:拉森钢板桩;锚定;入土深度;重力式挡土墙
1、工程概况
东莞市樟村水质净化厂位于运河樟村段,设计日处理能力近期为360万吨,远期为460万吨,现为亚洲最大的污水处理厂,工程总投资约4.3亿元,工程已于2002年全面开工建设,近期已竣工投入使用。作为净化厂配套工程的运河节制闸,位于厂区上游,担负着拦污、引污的任务,节制闸能否按时竣工投入使用,是净化厂能否按时投产的关键。
节制闸设于运河樟村段,历史上实测最大洪峰流量400m3/s,估算施工期(10月-4月)最大流量100 m3/s。考虑到本工程工期紧,场地狭窄,需全断面截断运河进行施工,设计时初拟在节制闸左岸或右岸布置导流明渠进行施工期导流,实际布置时发现右岸已有进出水涵、提升泵房、施工道路等设施,在该处布置导流明渠难度很高,且施工干扰也很大,不利于赶工期抢进度,故最终将导流明渠布置于节制闸左岸滩地,即东江大堤一侧。枢纽布置见图1。
考虑到导流明渠设计流量较大,导流时间也较长(实际使用将近半年),设计时明渠右侧采用连续灌注桩(兼作水闸左岸墙),左侧采用浆砌石挡土墙,砼护底、护面,设计渠长215米,渠净宽20米,渠底纵坡1/1000。断面形式如图2。
由于多种原因,工程推迟到2002年12月才动工,此时东江、运河水位均较高,在明渠挡土墙基底试开挖时发现在高程0.00米处有砂夹层,地下水位很高,其地质条件与节制闸早期布孔存在较大差异,开挖过程基坑有流砂、滑坡现象发生,已危及东江大堤安全,工程被迫中止。
由于导流明渠是节制闸工程的瓶颈,为尽早开始节制闸,主体工程的全面开工建设,经充分比较分析,尝试采用双排钢板桩代替原设计的浆砌石挡土墙,修改后断面形式如图3、图4。
2、工程地质
为摸清拟打钢板桩位置的基岩出露情况,以便合理选择桩型、桩长,避免浪费,沿桩轴线补充地质钻探(均为观察孔),结果表明,基岩面起伏极大,强风化砂岩岩面高程-3.02~-8.05m,其中75%岩面高程-3.0~-4.0m,岩面以上主要为中细砂层及耕作土层,地质条件良好。
3、钢板桩支护设计
3.1 钢板桩简介
钢板桩是一种较老的基坑支护方式,采用锤击或振动方法打入带锁口的桩体,使之在基坑四周闭合,并保证水平、垂直和抗渗;桩体可作成悬臂式、坑内支撑、上部拉锚等支护方式,作为在土方开挖和基础施工时抵抗桩背的土、水压力,使之达到基坑内外稳定;桩的型式有U型、Z型及直腹型等,常用的是U型咬口式(本工程即采用该桩型)。
钢板桩最初主要应用于工业与民用建筑的深基坑支护,由于其施工方便快捷、挡土止水效果良好,近期我院已将其应用到多宗水利工程的边坡支护设计中,取得较好的经济效益。但由于钢板桩一次性投资大,打拔费用高,施工时有躁音、振动等问题,在经济欠发达地区、城区应用受到很大限制。
日本拉森U型钢板桩资料
种 类
尺 寸
截面积
重 量
二次力矩
截面模量
W
(mm)
h
(mm)
t
(mm)
每片
(cm2)
每片
(N/m)
每米
(N/m2)
每片
(cm4)
每米
(cm4/m)
每片
(cm3)
每米
(cm3/m)
YSP-I
400
75
8.0
46.49
365
912
429
3820
66.4
509
YSP U-5
400
80
7.6
45.21
355
888
454
4220
64.7
527
FSP I A
400
85
8.0
45.21
355
888
598
4500
88.0
529
YSP-Ⅱ
400
100
10.5
61.18
480
1200
986
8690
121
869
FSP-Ⅱ
400
100
10.5
61.18
480
1200
1240
8740
152
874
YSP U-9
400
110
9.3
55.01
432
1080
1070
9680
120
880
FSP ⅡA
400
120
9.2
55.01
432
1080
1460
10600
160
880
YSP-Ⅲ
400
125
13.0
76.42
600
1500
1920
16400
196
1310
FSP-Ⅲ
400
125
13.0
76.42
600
1500
2220
&nbs
[1] [2] [3] 下一页
