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广州市南沙区蕉门水道钢板桩支护围堰工程总结

来源:正鸿钢板桩基础工程设备有限公司作者:正鸿钢板桩基础工程设备有限公司网址:http://www.zhenghon.cn
文章附图

广州市南沙区蕉门水道钢板桩支护围堰工程总结


摘要:介绍了广州市南沙区蕉门水道钢板桩及钢支架焊接的基本情况,分析了焊缝对钢板桩连接处强度变形的影响,以及焊缝对钢支架垂直交接点强度的影响,提出了加强 焊接强度、适当放缓抽水速度等有利于安全生产的看法和建议,可供类似支护工 程参考。


  关键词:钢板桩工艺、钢板桩施工 、钢板桩支护、钢板桩围堰、钢板桩工程


  

  1 前言

  广州市南沙区蕉门水道钢板桩及钢支架是广州市南沙区蕉门水道钢板桩基坑围堰的主体性结构,其承担了河道的水土压力,为钢板桩围堰内部提供了一个干燥、安全、稳定的施工环境,因此钢板桩和钢支架自身强度就成了影响围堰安全的关键因素。

  钢板桩是阻挡河道中水土压力的结构。钢板桩在水土压力直接作用下,其变形具有柔性特点,即与其他支护形式不同,钢板桩能承受一定的弯曲变形,只要变形程度在一定范围内,就是安全可靠的。而本工地使用的是24m长密扣式拉森钢板桩FSPⅣa型结构,即两条12m长的钢板桩通过现场施工人员焊接而成24m,再使用电锤将其提起,并沿钢支架打入河道淤泥中。而焊缝处是钢结构的薄弱之处,焊接工艺的好坏直接决定了焊缝的强度,在水土压力作用下,焊缝处容易出现变形过大的现象。因此,焊缝处的强度,是钢板桩变形的重要影响因素。

  钢支架也是围堰稳定的重要条件之一。钢支架与钢板桩之间的接触腰梁,也称围檩,间接承受了钢板桩传来的水土压力,本工地水平围檩采用双拼工字钢,共五层。当钢板桩在打入的时候,并不能保证垂直插入淤泥中,因此,围檩与钢支架之间的空隙就为钢板桩墙的变形提供了空间,有可能成为钢板桩变形过大的隐患。

  本文从以上两方面入手,重点探讨了焊接工艺对钢板桩变形、漏水的影响,并从施工过程方面,提出了减小钢板桩变形的一些措施,可供围堰安全及相关支护工程参考。

  2 钢板桩之间的焊接对钢板桩的影响

  由于加长的需要,两条钢板桩之间进行焊接是钢板桩施工常见的加长措施。焊接工艺对钢板桩的影响,主要表现在钢板桩的弯曲变形和漏水。

  

  2.1钢板桩变形强度的影响

  两条钢板桩之间的焊接处,是整条钢板桩的薄弱之处,该处的焊缝工艺对其弯曲变形有较大影响。钢结构之间的焊缝具有抗压抗扭的特性,但抗拉性能较差,因此对于焊接处的各条焊缝,其对钢板桩抗弯的作用是不同的。  

  现场钢板桩施工人员焊接两条钢板桩时,典型的焊接工艺。即先将两条钢板桩平卧地面,截面对齐,在正面和侧面的焊缝处紧贴小钢片,再用电焊枪将接触缝焊牢。此种焊接方法为常见的焊接工艺,具有简单方便,容易操作的优点。但在水土压力作用下,钢板桩将向围堰内弯曲变形,各条焊缝受力各有特点。

  如图2所示,在两条钢板桩位于钢板桩正面位置的焊接块A,当钢板桩发生向内的弯曲变形时,焊缝a1,a2受拉,当弯曲程度较大时,容易发生拉裂的情形,而焊缝a3,a4则受弯,即使弯曲变形过大,也可承受较大弯曲力。因此,焊缝a3,a4的焊接质量对钢板桩抗弯具有重要作用,在现场焊接时,应将其加强处理。

  同理,位于钢板桩侧面位置的焊接块B,当钢板桩发生向内的弯曲变形时,焊缝b3受拉,当弯曲变形过大时,容易发生拉裂的情形;焊缝b4则受挤压,能抵抗钢板桩的弯曲变形;焊缝b1,b2则随着截面中心位置的改变,可能受拉,也可能受压。因此,b1,b2,b4的焊缝强度对于钢板桩焊接处的抗弯能力具有重要作用,在现场焊接时,应将其加强处理。

  2.2 钢板桩围堰对漏水的影响

  钢板桩围堰漏水,是围堰降水时常见的现象。钢板桩漏水处一般分两大类,一是两块钢板桩之间的咬合缝联系不紧密处,二是上下两条钢板桩之间焊缝不紧密处。两者产生的原因有根本的不同:前者主要是咬合缝不紧密,钢板桩在生产过程中,不可能完全保证两块之间咬合紧密,是不可避免的;而后者是由于两条钢板桩焊接时,焊缝质量把握不严格所至,是完全可以避免的。

 

  综上,咬合缝漏水可通过潜水员在咬合缝之间加塞絮状材料进行止水。而由于钢板桩施工现场施焊条件较差,焊工在焊接过程中稍不注意就有可能出现焊接缺欠, 常见的焊接缺欠主要有:气孔、夹渣、咬边等。因此,应该在焊接钢板桩时进行严格的质量把关,才能从根本上防止焊缝漏水的发生。

  3 钢板桩与围檩间缝隙对钢板桩变形的影响

  钢支架是围堰的主体性结构,钢支架的存在,为钢板桩墙提供了一个安全稳定的依靠,钢板桩所承受的水土压力,也间接传给了钢支架上的围檩,因此,钢支架的存在,是保证围堰安全稳定的关键性条件。

  正因为钢板桩承受的水土压力会传给钢围檩,因此,围檩和钢板桩之间的紧密接触,就成了钢板桩与围檩协调变形的关键。假如围檩与钢板桩之间的缝隙太大,就有可能造成一方面钢板桩过度变形,而另一方面围檩受力变形很小的状况,钢板桩发生大的弯曲,而围檩的抗弯强度没有充分发挥,就会使钢支架的存在失去意义。

  

  

  图4 钢板桩与围檩间10cm左右的缝隙 图5 钢板桩与围檩之间未塞紧的缝隙

  图4和图5是广州市南沙区蕉门水道11#号墩6号孔所在的钢板桩,最底层围檩与钢板桩之间过大缝隙的现场实拍图,该边所在的钢板桩层发生过变形过大的事故:经现场监测人员的报告,2011年2月21日,11#墩6号孔出现了变形超过预警值的情况,并且在接下来的连续若干次监测结果中,都出现了曲率过大的现象。

  究其原因,主要是由于抽水太快、钢板桩与围檩之间的缝隙没有及时填补,水压力作用在钢板桩上面,导致弯曲变形过大,超过钢板桩变形的极限。此时,应当采取的措施是,立即放缓施工进度,将底层围檩与钢板桩之间的缝隙填塞紧密,待其变形稳定后才能继续施工。在随后的若干天时间内,经过现场监测人员的连续加密监测,结果显示,该处钢板桩已经变形稳定,此时方可继续进行施工。

  4 结论

  (1)两条钢板桩之间的焊接处,是整条钢板桩的薄弱之处,因此在焊接时应该加强处理,以提供足够的强度来使钢板桩能承受必要的弯曲变形。

  (2)焊缝处的缺陷会导致漏水,应严格把关焊缝质量,杜绝焊缝漏水的发生。

  (3)为保证焊缝质量,必须保持焊口表面清洁, 焊接过程中不得有油、锈、水分等杂质进人焊接区内。

  (4)钢板桩与围檩之间的缝隙,是钢板桩变形过大的安全隐患。因此,在抽水时应该每抽一层,立即将缝隙塞紧,再往下抽水。一抽到底的做法,会使钢板桩剧烈变形,不利于钢板桩的变形安全。


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