钢板桩施工中力的计算与质量控制

日博体育 www.sh-shunnai.com 梁丽峰 LIANG Li-feng

(广州春涛园林建筑有限公司,广州 510070)

(Guangzhou Chuntao Landscape Architecture Co.,Ltd.,Guangzhou 510070,China)

摘要:钢板桩由于其良好的防水性和易使用的特性,在深基坑的支护工程中起到了至关重要的作用。本文对钢板桩的现状和前景进行了研究与分析,并对钢板桩在施工过程中所受的多种力进行计算,从而对钢板桩的准确插打奠定一定基础。最后对钢板桩施工质量分别从轴线、高度和轴向法相的倾斜这三个方面进行分析,确保钢板桩在支护工程中能够起到预期的作用。

Abstract: Steel sheet pile due to its good characteristics of waterproof and easy to be used, it has played a vital role. In this paper in deep foundation pit supporting project. This paper studied and analyzed the current situation and future of steel sheet pile, and a variety of force calculation of the steel sheet pile in construction process, in order to play a certain foundation for accuracy use of steel sheet pile.Finally, the steel sheet pile construction quality were analyzed from axis, height and normal slope, the three aspects ensure the steel sheet pile in supporting engineering can have the effect of expectations.

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关键词 :钢板桩;支护;质量管理

Key words: steel sheet pile;support;quality management

中图分类号:U445.55 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2015)18-0151-02

收稿日期:2015年5月5日。

作者简介:梁丽峰(1971-),男,广东开平人,专科,工程师,从事市政、房建施工技术的研究。

0 引言

钢板桩由于具有多种优良特性,使其在土建工程中具有高度的易用性和有效性。然而在以往的施工过程中由于插打力量不准确而造成与预期的偏差,并由于质量管理的欠缺造成钢板桩作用效果较低。如何合理并有效的使用钢板桩,需要进一步的精准计算其在使用过程中的受力从而增强施工精准性,并且研究并总结质量管理措施提高施工质量。

1 钢板桩概述

1.1 钢板桩应用现状

钢板桩由于其高效并且环保的特性,在基坑支护的施工中起到了至关重要的作用。钢板桩具有诸多利于施工的优点,例如较强的防水性、反复使用性和便于使用等,因此钢板桩同意也被广泛采用到围堰工程中,在永久性和临时性的抗洪抢险建筑中都发挥了重要的核心作用。

1.2 钢板桩的发展前景

从二十世纪初钢板桩初次被发明以来,钢板桩就在永久性建筑工程防波堤、地基加固等等和临时性建筑工程围堰和基坑中都被广泛应用。亚洲范围内,日本最先将钢板桩应用于工程当中,并在关东地震中首次大量引入并大量的投入到震后工程中。在施工过程中,由于钢板桩的诸多优点,日本大力研制钢板桩,经过近百年的发展,日本钢板桩的研制已经到达世界领先水平。

世界范围内,钢板桩每年的的消耗总量已经达到了近300万吨,在消耗总量中,欧洲、北美和日本的消耗量均在50万吨以上,我国作为人口大国且领土辽阔,每年的钢板桩消耗量仅停留在10万吨以下,城市化建设的快速推进,预示着钢板桩的应用前景和需求量将会突飞猛进,因此钢板桩在我国具有良好的发展前景,具有重要的研制价值。

2 钢板桩应用中相关力的计算

钢板桩能够有效承受水土压力,然而在施工过程中,如何掌握插打速度与力度和钢板桩的数量与布局,却需要精准的计算。在深基坑中插打入钢板桩通常采用震动打桩机,通过震动促进土层出现液化,从而减缓钢板桩与土之间的摩擦力,实现以较小的力成功插打钢板桩。因此本章节从钢板桩阻力、钢板桩冲击力与水土对钢板桩压力的这三个方面进行分析与计算。

2.1 钢板桩阻力计算

在插打钢板桩的过程中,钢板桩主要受到三个方面的阻力,分别是:钢板桩与土之间的摩擦力F1、桩端所受的阻力F2和钢板桩之间的锁口相扣处所受的另一钢板桩所施加的摩擦力F3。

综合以上分析,钢板桩所受阻力公式为[10]:

F=F1+F2+F3=SKH+1.2BHKEa+F3

上述公式中,用S表示钢板桩插打时的横向周长,H表示土中钢板桩的长度,B表示钢板桩的宽,K表示土壤的阻力系数,不同的土壤具有不同的阻力系数,例如粘土的阻力系数为50、塑性粘土阻力系数25、粉土阻力系数20、沙土阻力系数14等等。Ea表示土的压力,Ea可由库伦土压力理论计算得出。

2.2 钢板桩冲击力计算

在插打钢板桩的过程中,钢板桩会产生一定大小的内力,造成钢板桩的变形或者破碎,因此在插打之前,应对冲击力进行计算。由冲击波动方程式得出具体的计算公式:

上述公式中,用σP代表冲击力,分别用H、C和P代表桩锤、桩帽和桩身,A表示截面面积,E代表弹性摸量,γ代表重量,H为落锤高度,η代表在捶打中转化的效率百分比。根据公式可以推算出合理的插打力度,从而避免钢板桩的变形或者破损。

2.3 水土压力计算

钢板桩的主要用途是承受水土压力,准确计算钢板桩的承受范围,能够有效规划钢板桩的数量与安排方式。钢板桩主要受到主动土压力和被动土压力,主动土压力是钢板桩外侧土对钢板桩施加的压力,当压力过大时,会对钢板桩的形状造成影响。根据极限平衡条件,主动土压力pa:

γ代表土重度,z代表指定点深度,c代表粘聚力。

当土对钢板桩的压力大于抗剪值时,即是被动土压力,被动土压力与主动压力的计算相似,只需将减法更换为加法。

3 钢板桩施工质量管理

钢板桩在施工过程中难免出现由于施工技术的欠缺而出现工程质量问题,为保障钢板桩能够正常发挥作用,需要对其多方面进行质量控制。

首先是对钢板桩轴线位置的控制,由于在施工过程中,样架难免产生移动,从而导致轴线位置的偏移,在多次插打的过程中,样架的移动位置累加导致钢板桩轴线偏移较大。为避免在施工中产生偏移,可以在施工前在周线控制点放样,并且采用高质量的样架,避免在施工过程中样架变形。同时定期地对样架的位置进行确认,保障样架在轴线上,若发现样架偏移,及时恢复并对钢板桩轴线位置重新确认。

其次在钢板桩的插打过程中,容易对相邻的已经打入的钢板桩产生摩擦力,摩擦力将对已打入的钢板桩产生向下的力,当土的摩擦力小于摩擦力时,会导致已打入的钢板桩下移,从而与预期高度产生了偏差。为了保障钢板桩在预期高度,应该在插打过程中对高度进行统一标记,以便及时发现高度变化,另外,摩擦力过大的主要原因是由于锁口未能正确对接,因此在插打过程中,需要验证锁口状态一面减小钢板桩之间的摩擦力,同时,插打力度不易过大速度不易过快,避免低于预定高度。

最后,钢板桩在轴向和法相都容易产生倾斜偏差,法相倾斜产生偏差主要由于钢板桩的搬运与运输过程中对钢板桩的形状造成了影响、在插打过程中施力的方向不规范和地面硬度不均匀等。法相倾斜的解决措施包括在施工前仔细检查钢板桩形状,确保钢板桩形状正常,在施工过程前准确测量倾斜度也能够有效防止产生偏差。轴向倾斜偏差产生原因主要由于土对钢板桩产生了摩擦力,从而在插打过程中会将钢板桩产生偏移,同时插打速度过快也会加重偏移量。为了减小摩擦力,可以将油脂涂抹在锁口上,同时在插打的过程中,小角度适量插打,综合土的摩擦力从而矫正偏移量。

4 总结

本文从钢板桩的阻力、冲击力和水土压力着手计算,有助于钢板桩的精准施工。最后通过研究并分析影响钢板桩质量的影响因素,并提出了解决措施,能够有效提高钢板桩的施工质量。

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浏览次数:  更新时间:2015-09-16 20:14:12
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