钢板桩技术

第32卷第1期2001年1月

　　文章编号:1001-4179(2001)01-0023-01

人　民　长　江

Yangtze　RiverVol.32,No.1

Jan.,　2001

地层岩性对钢板桩施工的影响分析

马　明　王春江

(长江水利委员会)

摘要:,结合实际情况和土力学原理,得出不同地

,,受①钢板桩周围土的摩擦阻力(F1);②桩端阻力(F2);(F3)的影响。当标贯值N越大时,地层阻力越大,施工中要根据不同地层岩性确定插打长度和施工工艺。关　键　词:钢板桩施工;插打效率;地层岩性;长江堤防中图分类号:TV473.13　　　文献标识码:A

　　钢板桩防渗技术是将钢板桩插入地下,隔断透水层,从而达

到防渗的目的。施工中不同地层岩性对钢板桩的插打有很大的影响。日本无偿援助项目长江干堤钢板桩加固工程荆州观音寺闸段堤基由第四系全新统下段(alQ14)和上更新统(alQ3)组成,两者均具二元结构。alQ1粉质壤土,厚5.0～7.74上部为粉质粘土、m;下部为砂壤土、粉细砂,

厚0.1～7.0m。alQ3上部为含有机质粘土,厚7.0～12.0m;下部为细砂(厚2.0～11.7m),下伏砂卵石层。钢板桩桩底端正好处于alQ3上部含有机质粘土层内。如钻孔柱状图(图1)。

施工中发现钢板桩插打时间和钢板桩插打时振动锤电流变化有惊人的相似。钢板桩插打时间和电流变化曲线都在深度14m以后出现拐点。桩打入14m以后,钢板桩单位长度的打入时间明显增多,电流显著升高,明显感到贯入阻力增大,钢板桩、样架剧烈跳动,锁口联接处冒白烟,振动锤的配电控制柜自动跳闸频率增多,振动锤温度升高,温度感应片变黑,经检测钢板桩偏斜度亦增大。经反复研究荆江大堤观音寺闸堤段初步设计阶段工程地质勘察报告中钢板桩防渗墙轴线先导孔14号钻孔柱状图,发现从孔深0～14m岩性为alQ1粉土和砂壤4砂土、

土,而深度14m以下则为alQ3含有机质粘土。钢板桩在插打过程中受以下几种阻力的影响:①钢

图1　钻孔柱状图板桩周围土的摩擦阻力(F1);②

桩端阻力(F2);③锁口联接处的摩擦阻力(F3)。因此,钢板桩插

打阻力F阻为:

F阻=F1+F2+F3=SKH+1.2BHKEa+F3式中S为钢板桩的周长;H为钢板桩在土层中的长度;B为钢板桩宽度。以上3参数与地层无关。Ea为主动土压力(根据库仑理

));φ为内摩擦角。论Ea=γhtg2(45°-2

不同地层岩性内摩擦角见表1。

表1　不同地层岩性的内摩擦角

岩性

砂土粉土

φ

40°～34°28°～24°

岩性

粘土

φ

23°～16°

K为阻力系数,不同地层岩性K值不同,详见表2。

表2　不同地层岩性K值

岩性

砂土粉土

K值

1420

岩性塑性粘土粘土

K值

2550

粘土层内摩擦角较小,摩擦阻力较大,主动土压力较大。因此,在粘性土层中,钢板桩插打阻力最大,粉土及砂土层中阻力较小。

根据日方统计资料,Ⅳ型钢板桩每日施工根数见表3。

表3　钢板桩施工根数统计

长度

()<

10<13<16<20

<1028262218

根

<3023201714

标贯击数(N)

<2024231916

下转第26页

收稿日期:2000-09-12

作者简介:马　明,男,长江水利委员会长江岩土工程总公司,高级工程师。

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好的相关性。

表3　Rc,α,γ相关值

岩　石　类　型坚硬闪长岩(38组)钙质、硅质、灰质页岩(5组)坚硬灰岩(62组)中硬灰岩、砂岩(16组)泥质灰岩(38组)软弱岩石(粘土岩、泥岩)(16组)

R(MPa)

　　　人　民　长　江2001年

α=0.54+1.98×10-3Rc　(相关系数r=0.86)

α

0.880.800.810.660.630.55

γ(g/cm)

2.662.422.692.602.682.50

3

176.797.5108.855.4102.411.7

式中Rc抗压强度。

通过以上分析,同时考虑到水流对抛石的长期冲刷作用和冷热不断交替的实际环境,对抛石的质量指标选择作如下两点建议。

(1)取样室内测定指标。浸水饱和抗压强度Rc湿　≥60

MPa;干密度γ2.60g/cm3;软化系数α≥0.70。s干≥

(2)现场检查指标。摩氏硬度>3(不为铜钥匙所刻动)。

(编辑:赵凤超)

(上接第15

页)

　　,

,位移幅度在1～2m之间,在斜坡中前部位移量一般在数十厘米。值得注意的是,位移等值线图揭示出,到最后阶段,在巴东断裂的浅部存在一位移梯度带(图4),在不足100m的范围内位移变幅达700～800mm,很显然,表现在构造上即为构造异常带。

,从而在断裂带中出现了复杂的混杂角砾岩。对其中部分角砾岩提出了地裂缝充填的可能性。

对断裂在长江河道下切、岸坡形成过程中应力特征及变形表现进行了分阶段数值模拟,结果显示,在不同的阶段断裂浅表部位都呈现出拉应力状态,变形以滑移为主,最后阶段出现了拉张,在断裂部位出现明显的变形剧变带。分析认为,在一定强度的地震力的叠加作用下,沿断裂不同的阶段都可能出现显著的张开。巴东断裂中发育的很大部分构造角砾岩,正是断裂拉张、开裂条件下快速充填的产物。

模拟计算所给出的在斜坡发育过程中巴东断裂的位移幅度是很有限的,单纯考虑巴东断裂不可能对巴东弧形斜坡的形成与变形有多少影响。

根据地层度及产状推断,巴东断裂在弧形斜坡的前缘没有出露(隐伏在江底300～400m以下),因此巴东断裂本身在以后的发展过程中也不会对弧形斜坡变形带来显著的影响。

参考文献:

[1]　潘别同,黄润秋.工程地质数值法.北京:地质出版社,1994(191～

图4　形成现代地貌时累计X向位移等值线

197).

[2]　田陵君,李平忠,罗燕.长江三峡河谷发育史.成都:西南交通大学

3　结论与讨论

巴东断裂顺层产出在嘉陵江组(T1j)与巴东组(T2b)界面部

位,经历过多期活动,不同阶段都可能有角砾岩形成,不同阶段

出版社,1996(69～70).

(编辑:赵凤超)

(上接第23页)

　　这表明在相同长度下,同一地层岩性N值越大,每天插打的钢板桩数越少。实践证明提高振幅是提高粘性土层中施工效率的一种可行方法。

在粘土中施工阻力大,振幅小对克服桩端阻力不利,因为振幅与地层岩性N值关系为:

　　　　A=.6N+L式中A为振幅;N为标贯击数。

N值越大所需振幅越大,要根据地层岩性随时调整。

对于粘性土层要降低钢板桩的偏斜,施工还需注意如下几点。

(1)样架要始终保持平稳水平,施工中经常调整紧固样架,保持样架间距。

(2)在钢板桩插打过程中,每移动一次样架只插打样架长

度的3/4,以免样架无调节间隙的余地。

(3)施工中经常观察锁口与锁口的联接情况,保证锁口两边有一定空隙而不偏向任何一边,以免产生偏斜。

(4)插打钢板桩过程中经常上下活动钢板桩,使桩周土体松弛。

(5)施工中将钢板桩下端切成尖状,减少断面积,降低桩端

阻力,提高压强。

建议设计部门要根据地层岩性合理设计钢板桩长度,施工单位要选择合适施工工艺。钢板桩进入粘土层厚度不应过多,否则,工效低,材料和机械的消耗加大,偏斜度也难控制。既影响工期又影响质量,还增大了成本。从钢板桩防渗作用机理分析,钢板桩只要穿过砂层进入相对不透水层1～2m,即可达到防渗的效果。

(编辑:赵凤超)