地质工程师评职称论文范文参考及
摘要：以改建西安至合肥铁路湍河特大桥深水基础30m长的拉森Ⅳ型钢板桩围堰施工实践为例，探讨了穿越硬塑粉质黏土层的超长钢板桩快速插打施工技术。
关键词：超长钢板桩,特殊地质,施工技术
深水特大桥施工中钢板桩的插打施工质量影响到围堰结构的安全和稳定，也影响到结构的防水效果，在整个钢板桩围堰施工过程中占有重要地位。长度为30m的拉森Ⅳ型钢板桩刚度有限，插打施工难度较大，特别是在穿越硬侧摩阻力较大塑粉质黏土层的施工过程中，其插打施工更为困难。本文以改建西安至合肥铁路湍河特大桥深水基础30m长的拉森Ⅳ型钢板桩围堰施工实践为例，探讨特殊地质条件下，穿越硬塑粉质黏土层的钢板桩快速插打施工技术，其施工经验可为今后类似工程提供借鉴和参考。
一、工程概况
改建西安至合肥铁路(简称宁西铁路)湍河特大桥位于河南省内乡县境内，在湍动镇镇政府中心穿越湍河。湍河特大桥设计采用一联(48+80+48)m连续梁跨越湍河主河道，桥梁法线与河流中心线夹角15度。湍河特大桥既有通航净空≥6m，通航宽度为90m。主墩桥梁基础为15根直径1.5米的群桩基础，设计桩长56m。根据地质勘察报告，主墩处主要地层岩性特征自上而下分别为粉砂、下覆粉质黏土和粉土交替分布。除粉砂层下第1层粉质黏土软塑、局部硬塑外，其他粉质黏土呈硬塑状。通过对双壁钢围堰、钢板桩围堰和钢筋混凝土围堰等多种施工方案的技术经济比选，钢板桩围堰以其施工速度快、效率高、成本低、止水效果满足要求等特点成为湍河特大桥深水基础低桩承台施工的首选方案。
设计采用的钢板桩围堰为矩形，平面尺寸为28m×22.4m。钢板桩采用拉森Ⅳ型钢板桩，设计长度30m。钢板桩顶设计标高283.6m，钢板桩桩尖标高为253.6m，桩尖在封底混凝土底面以下≥9m。
二、钢板桩插打施工设备
根据各种钢板桩施工机具的适用条件，考虑工程规模、地质条件、作业能力和作业环境等因素，并结合本工程的特点，进行插打试验，本工程选用DzJl20A型振动锤作为打桩机械设备，可以满足施工要求。在插打钢板桩时，与振动锤配套的起吊设备所具备的起吊能力应能满足起吊半径15m时，起吊重量不小于振动锤的自重和钢板桩的自重之和。根据以上要求，湍河特大桥超长钢板桩施工采用QuY50型履带式起重机，其在起吊半径为15m的条件下，最大起重量为12．1t，满足30m长拉森Ⅳ型钢板桩插打施工的使用要求。
三、施工问题及处理对策
面对湍河特大桥主墩基础特殊的地质条件，钢板桩插打施工过程中出现一些问题，比如断桩、变形过大、下沉困难等。下面对施工过程中出现的问题进行总结，分析产生问题的原因，并提出相应的处理措施。
1、部分钢板桩插打过程中出现断裂
1)问题及原因分析
13号墩钢板桩插打施工过程中，出现部分钢板桩桩端钢板断裂和锁口开裂的情况。经过分析发现，出现该问题的主要原因是湍河特大桥桥址处的地层较硬，钢板桩所受到的侧摩阻力较大，旧的钢板桩因使用时间较长，桩壁锈蚀，钢板桩的有效厚度变薄，在受力较大的情况时，钢板桩会出现桩身断裂或者是锁口开裂现象。
2)解决措施
发生这种情况后，施工单位及时更换了钢板桩。湍河特大桥13，14号主墩钢板桩围堰在后期施工过程中，基本采用的是全新钢板桩或是使用不超过2次的钢板桩，虽然此举增加了材料的费用，但是充分保证了钢板桩插打施工的质量。另外，施工过程中通过调整振动锤的电流，控制钢板桩插打施工的激振力，从而避免钢板桩断裂。
2、钢板桩在振动下沉过程中弹性变形过大
1)过程描述及原因分析
在插打试验中发现，30m长拉森Ⅳ型钢板桩由于其刚度有限，钢板桩在插打至施工平台以下20m处，开始发生严重扭曲变形，并开始出现左右大幅晃动或扭曲；继续插打至施工平台以下25m处后，钢板桩继续插打时开始带动周边的钢板桩大幅振动并有相邻钢板桩出现同时下沉现象，继续往下插打贯入度过小。
钢板桩由于较长，其整体刚度较低；同时，由于钢板桩穿过的硬塑粉质黏土层侧摩阻力较大，钢板桩在振动下沉的过程中，桩端由于受到较大的阻力无法顺利下沉，而顶部桩端需随振动锤一起振动，在振动锤激振力作用下，桩端受到约束便产生严重变形。
3)解决措施
为了增加钢板桩的整体刚度，方便插打施工，在桩顶面以下6m位置，沿内侧凹槽处设置130a，长12m，进入封底混凝土底面以下30cm，钢板桩与工字钢点焊连接，焊点间距30cm。这种带有工字钢的钢板桩称为加强型钢板桩。此举使得钢板桩在插打过程中刚度增强，不会出现较大的弯曲、扭曲变形，保证了钢板桩插打时的施工质量。与此同时，在施工过程中还发现，采用间隔一根钢板桩设置工字钢增强其刚度，比每根钢板桩均设置工字钢插打速度要快。经过分析初步判断，主要是因为增加工字钢的加强型钢板桩接触面积比未加强的钢板桩接触面积大，插打时需克服的摩阻力大。隔一个未加强的钢板桩插打加强型钢板桩，虽然部分未焊接工字钢的钢板桩本身刚度小，但在已经施工到位的加强型钢板桩的整体约束下也不会产生太大变形，使未加强的钢板桩可以顺利插打至设计标高。
3、特殊地质条件下钢板桩下沉困难
1）过程描述及原因分析
湍河特大桥13号主墩钢板桩围堰的部分钢板桩在插打至施工平台以下25m左右时进入硬塑粉质黏土层，振动下沉速度非常缓慢，甚至出现振动锤插打5min下沉深度只有1cm的情况，此时钢板桩只见上下振动而不见下沉。
通过查阅地质资料，钢板桩进人的地层为硬塑粉质黏土层，局部夹杂铁锰质及姜结石，侧摩阻力较大。通过对地质情况的分析，初步判断导致钢板桩无法顺利下沉的原因有两个：①钢板桩在打人粉质黏土层后由于其侧摩阻力增大，振动锤为克服摩阻力需增大振动锤的激振力，从而导致振动锤的振幅变小。②钢板桩桩端遇到姜结石等障碍物。
2）解决措施
A、原位多次反复插打
在钢板桩插打至施工平台以下约25m的位置(具体位置还视钢板桩插打的情况而定)时拔出已经打入的钢板桩，使河水渗入桩位处的下部黏土中。钢板桩再重新插打时，黏土中由于存在大量自由水，而不至于大量的附着在钢板桩上，从而减少钢板桩的下沉阻力，使得插打施工变得容易。
B、小型机械引孔施工
引孔孔位的设置在现场施工过程中，首先在钢板桩桩位中间位置进行钻孔，钻孔的深度距钢板桩底部5m左右。在钻完第1个孔后，尝试打设1根钢板桩，如果钢板桩的摩阻力仍然较大，便增加引孔数量，采取在钢板桩锁口处增加钻孔至承台设计底面以下的土层。通过上述处理措施后，钢板桩插打困难的问题迎刃而解。
四、结语
总体而言，采用钢板桩施工可以不受天气条件的制约，其施工工艺简单，并且有显著的环保效果，大量减少了取土量和混凝土的使用量，有效地保护了土地资源；对于建设任务而言，也降低了对空间的要求，缩短了工期，施工进度得到一定的保障。
参考文献：
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