第三章 板桩码头

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三、板桩码头的施工顺序
先打板桩后开挖港池:以减少挖填方量;
先开挖港池后打板桩:只有在泥面较高,施工水深不够以 及土壤较松软时,才先开挖,后打板桩。
四、 板桩码头的结构型式
1、按板桩材料分
⑴木板桩码头:强度低,耐久性差,木材用量大,现在很
少使用。 ⑵钢筋砼板桩码头:耐久性好,用钢量少,造价低,但强 度有限,一般用于中小型码头。 ⑶钢板桩码头:强度高,重量轻,止水性好,施工方便,
㈠、锚碇板(墙)
1、 受力原理 依靠其前面回填料的土抗力来承受拉杆拉力,承载能力较小, 水平位移较大。 2、 型式 ⑴锚碇板:平板、T型、双向梯形 ⑵锚碇墙:现浇钢筋砼连续墙,预制钢筋砼板,现场安装。 3、 尺寸 ⑴高度:由稳定计算确定,一般不宜小于埋置深度的1/3,长 采用1.0~3.5m; ⑵厚度:由强度计算确定,≮15cm,常采用20~40cm; ⑶预留拉杆孔位置:作用在锚碇板(墙)上的土压力合力作用 点重合。
㈢、 锚碇叉桩和斜拉桩
1、 受力原理 靠桩的轴向拉压和拉拔承载力来工作,其稳定性由桩的承载 能力确定。 2、 构造 斜度≰3:1,宜采用3:1~4:1;桩顶净距30~40cm;现浇桩帽, 将拉杆与桩连成整体。 3、 斜拉桩 无拉杆,以斜桩取代,桩顶应尽量靠近板桩,以减少桩顶弯 矩,从而简化成铰进行计算。 4、 适用 码头后方场地狭窄,拉杆力较大时。 ㈣、其它形式 拖板式、尼龙带式、锚杆式,加筋土结构及混合式。
1.板桩墙 由下部打入或沉入地基中 的板桩所构成的连续墙, 其作用是挡土并形成码头 直立岸壁。板桩码头的最 基本的组成部分。 2.锚碇结构 承受拉杆拉力。
3. 拉杆 当码头较高时,墙后土压 力较大,为了减小板桩的跨 中弯矩(以减小板桩的厚度) 和入土深度以及板桩墙顶端 向水域方向的位移,应在适 当位置设置拉杆,以传递水 平荷载给锚碇结构。 • 4. 导梁 连接板桩荷拉杆的构件,拉 杆穿过板桩固定在导梁上, 使每根板桩均受到拉杆作用。
③圆形
工程中一般采用的型式有两种,现场浇注排桩和预
制管柱桩,前者同地下墙预制管柱桩:直径为 50~300cm 的预应力管柱桩,厚度为10 ~ 50cm,节长在10m内,在 现场用法兰盘连接成需要的长度。 特点:
省材料,抗弯能力强,可适应多种地质条件下施工,
可打桩,可射水沉桩或振动沉桩,但需专门的预制场和 专门的预制设备(离心机)。
第三章 板桩码头
第一节 板桩码头的结构型式及其特点 第二节 板桩码头的构造
第三节 板桩码头的计算
第一节 板桩码头的结构型式及其特点
一、板桩码头的特点
1. 工作原理 由沉入地基的板桩墙和锚碇 系统共同作用来维持结构 的稳定性。 2. 优点 结构简单,材料用量少,施 工方便,速度快,可先打 板桩后开挖港池,大量减 少土方开挖。主要构件可 预制。
3、 拉杆失事及防治措施 ⑴失事原因 ①设计拉力>实际拉力
②拉杆下填沉陷,拉杆在其上土重及地面荷载作用下发
生弯曲,产生附加应力而断裂。 ③锈蚀使拉杆断面减小。 因此,设计时,应考虑各种影响因素,正确计算拉杆拉 力,并采取措施,减小或消除各种附加应力,并防止拉杆锈
蚀。
⑵防治措施 ①夯实拉杆下的填土,或在拉杆下设置支撑,以减小
⑴ U形 U形钢板桩相互倒置形成“折瓦”形断面的连续墙,其 中和轴位于“折瓦”形断面的中间,即锁口位置。由材料力 学可知,受弯矩作用时,中和轴处的剪应力最大,如锁口咬 合不牢,受力后易错位,断面系数降低,设计时,通常要根 据实际情况,对其断面系数进行折减。
⑵Z 形 抗弯能力好,受弯时,连接锁口处,剪应力为零,由于 单根Z 形钢板桩断面不对称,施工时易扭转,故施工时一般 采用将两根板桩焊在一起施打。
受水平力的能力有限,
因此多用于中小型码头。
3、 按板桩墙结构分类
⑴普通板桩墙
由断面和长度均相同的板桩组成,其优点是板桩类型单
一,施工方便。
⑵长短板桩结合
在普通板桩墙中,每隔一定距离,打入一根长板桩, 这样既保证了稳定,又降低了造价。适用于土质条件较 差,在较深处 才有硬土层的
情况。
⑶主桩、板桩结合
沉陷,支撑形式有支撑桩、设砼垫块或垫墩、铺碎石或灰
土垫层。 ②在拉杆两端设置连接铰,以消除其附加应力。 ③在拉杆上做各U形防护罩,使拉杆上面的土重及地 面荷载不直接作用载拉杆上,而通过防护罩传到拉杆两侧
的地基上。
④防锈处理,涂两层防锈漆,并用沥青麻袋包裹两层。 ⑤回填料严禁带有腐蚀性。
4、 回填及构造
⑴土质 锚碇板(墙)施工不需打桩设备,但必须开挖基坑和基 槽,增加了开挖工程量并破坏了土的原状结构,为了充分利 用墙前土抗力,墙后一般须换填力学性质好的填料(如北方 的灰土夯实,南方的块石回填) ⑵构造 采用预制安装的锚碇板(墙),下面常用15~20cm厚的 碎石铺垫。现浇锚碇墙,下面应浇注10~15cm的贫质砼垫层。 5、 适用条件 码头后方场地宽敞,拉杆力不大时。
三、拉杆
1、 位置 从减小板桩墙的跨中弯矩来看,拉杆宜放在标高较低处,但为了保证水上穿 拉杆和导梁胸墙的施工条件,一般在平均水位以下,设计低水位以上 0.5 ~ 1.0m,且不得低于导梁或胸墙的施工水位。 2、 尺度与材料 ⑴直径:由强度计算确定,一般40~80mm; ⑵间距:对钢筋砼板桩墙,取板桩宽度的整数倍,对单设导梁的U形和Z形钢 板桩,应取板桩宽度的偶数倍; ⑶长度:取决于板桩墙与锚碇结构的最佳距离,由计算确定,当拉杆较长 (>10m),中间应用紧张器加以拉紧; ⑷材料:采用焊接质量有保证,延伸率不小于18%的高强钢材。
5. 帽梁
帽梁作用相当于前面的胸
墙,一般是现浇的。当水 位差不大时,可将帽梁和 导梁合二为一,成为胸墙。 6. 倒滤层
为防止墙后填土从排水
7. 码头设备
便于船舶系靠和装卸作业。
煤码头断面2
护轮坎 1000 800 1600 2500 229.30 6200
1000
2000
1 : 10
级配碎石d5~d40 厚度500 砂卵石回填, φ ≥32° 开山土
打;底部一侧做成斜面,使得后一板桩打入时,紧贴前一板桩,接缝严密。
②T形板桩
导向能力差,企口常不密实,要处理。 企口处:设置倒滤层;在翼板两侧设 置锁口,并焊接,既可导向,又可有 效防止漏土。
3、板桩的配筋 钢筋砼板桩:普通钢筋砼板桩≮25#,预应力钢筋砼板
桩≮35#,设计中应尽可能采用预应力,以增加抗裂性和耐
4、 按施工方法分
⑴预制沉入板桩 ⑵地下墙 ①水下砼连续墙: 用钻机在地下开沟槽, 用水下浇注砼方法形 成连续墙; ②预制板桩成槽沉放: 将预制的钢筋砼板桩放在 沟槽内,板桩前后用低标 号的水泥土浆填满。
第二节 板桩码头的构造
一、板桩:板桩码头的主体
㈠、钢筋砼板桩
1、型式、特点及尺寸 ⑴型式 ①矩形 ②T 形 ③组合形 ④圆形
④组合型
实际上是主桩板桩结合,适用于地质条件较差处,但构
件类型多,施工麻烦,主桩受力较大,板桩受力小,受力不 均匀。
2、板桩的立面和接缝 ①矩形
特点:一侧阴榫拉通,另一侧从桩顶到设计水底以下1m以上做成阴榫
(不得低于设计冲刷水位),1m以下做成阳榫;设计水底以上断面形成空 腔,内填细石砼;顶面30~50cm范围内,两侧各缩进2~4cm,以便桩设替
3. 缺点
耐久性不如重力式,钢板桩易锈蚀(在施工水位以上 需采用钢筋混凝土胸墙结构以防锈蚀);施工过程中一 般不能承受较大的波浪作用,不适于在无掩护的海港中 应用;需要打桩或其他沉桩设备。 4. 适用条件 所有板桩可沉入的地基。过去多用于中小码头,也可
用于船闸闸墙、船坞 坞墙、护岸和围堰等。
二、板桩码头的主要组成部分及其作用
1 : 1
1 : 10
1 : 10
300
300
2×2φ 28L1000 与拉杆垂直、平面呈十字
抛填块石,碎石填缝 φ 50@1200
锚碇墙 垫板 螺母 400
219.32
1:
1300 800 800
1000 3585 217.22
30°
500
1000
750 750
220.82
1500
13000
2000 1100
㈡、 锚碇桩(板桩) 1、 受力原理
靠桩打入土中嵌固工作,其深度由“踢脚”稳定来确 定,此结构属于无锚桩,承载能力较小,水平位移较大; 2、 组成 一般2~3根组成一组(用导梁连接),也可单独锚 碇; 3、 材料 可采用钢筋砼或钢桩或钢板桩; 4、 适用条件 码头后方场地宽敞,且地下水位较高或利用原土层时;
1
:
1.
25
1
1200
:
1
500
1200
3600
说明: 1、图中高程为黄海,单位为米,其余尺寸单位为毫米; 2、图中锚碇板下面及前方的抛石棱体采用30~100Kg的块石,并注意适当级配, 块石应保证不致被夯碎和遇水不软化、不破碎; 3、锚碇墙采用C25钢筋砼,位置应根据现场实际情况尽可能靠后。 4、锚碇系统安装时,拉杆下面的填料一定要振动碾压密实,拉杆一定要绷直, 施工时顺拉杆方向浆砌一条石暗沟,沟内采用粗砂回填。 5、拉杆采用φ 50普通螺纹钢筋,施工前需校直,安装前经除锈、刷船底漆红丹二度, 用沥青玻纤布缠裹3层以上,再外扎工程胶布。安装时必须保护好防护层。 拉杆端部弯钩必须热弯,弯钩长度大于100mm。 6、其余见施工图总说明。
久性。 受力筋:数量由计算确定,直径≮12mm,一般采用通 长双面对称配筋; 桩顶:为防止桩头被打碎,至少配置3~4层钢筋网;
箍筋:桩顶(尖)1m范围内要加密,@10cm,中间可采
用@25~30cm。
㈡、 钢板桩
1、钢板桩的断面形式
常用断面形式有U形、Z形、圆管形、H形和组合形钢板桩, 桩的截面模量较大,多适用于较大的深水码头。
⑵尺寸 ①矩形
A、特点
形状简单,制作方便,沉桩容易,接缝容易处理。但
抗弯能力差,费材料。
B、尺寸 其厚度应根据强度和抗裂要求由计算确定,一般外20~ 50cm,宽度由打桩设备的龙口宽度决定,一般为50~80cm。
②T形 A、组成 由翼板和肋组成,翼板起挡土作用,肋起桩的作用。 B、特点 板桩数量少,施工速度快,抗弯能力强;但T形板桩导向能力 差,易偏位,通常采用水冲沉桩或振动沉桩设备,企口不严,须 设置防漏措施。 由于翼板只起挡土作用,其底部只须低于设计水底以下1~ 1.5m,且不小于冲刷深度。 C、尺寸 宽度:取决于施工设备的能力,如吊重、龙口宽度等,一般 1.2~1.6m; 厚度:取决于强度和抗裂验算; 桩长:取决于“踢脚”稳定性和岸壁整体滑动稳定性。
⑶平板形 抗弯能力差,但“锁骨”形锁口,横向受拉能力强,适 用于格型结构中。
2、 钢板桩的锈蚀合防护 ①改进钢材的化学成分,采用防腐蚀的钢种;
②物理保护,涂防锈油漆;
③化学保护,阴极保护,效果较好,但费用较高; ④增加板桩的厚度; ⑤尽量降低帽梁或胸墙的底标高,以减少锈蚀面积。
二、 锚碇结构 锚碇板(墙) 锚碇桩(板桩) 锚碇叉桩(斜拉桩)
③多锚板桩
④斜拉板桩
单锚板桩:适用于墙高在6~10m以下的中小型码头。
双锚或多锚:适用于墙高大于10m 的码头,但应用较少。
原因:下拉杆高程较低,施工困难(一般要求水上穿拉杆);
上下拉杆的位移很难协调,常会使某一拉杆严重超载。
斜拉桩:不设水平拉杆,而增设斜拉桩来锚碇,使锚 碇结构至板桩墙的距离大大缩短,减少了墙后开挖,特别 适用于墙后不能开挖或开挖不经济的情况。但是斜拉桩承
将长桩的断面加大,成为主桩,以充分发挥长桩的作用,而 将短桩的断面减小,成为辅桩,从而构成主桩板桩结合。 适用同上。
⑷主桩挡板(套板)结合 与3不同的是,它是在主桩后面放置挡板或在主桩之间
插放套板来挡土。墙后土压力直接作用在挡板(套板)上,
最后全部传给主桩,主桩受力很打,因此适用于水深不大的
情况,且要求先开挖港池,以便挡板(套板)的安放。
但易腐蚀,耐久性较差,适用于建造水深较大的海港码头,特
别多用于要求不透水的船坞坞墙、施工围堰和防渗围幕等工程 中。
2、按锚碇系统分 ⑴无锚板桩 结构简单,只有板桩墙和帽梁两部分。板桩呈悬臂工
作状态,承载能力小,墙顶变形大,在码头中一般不用。
⑵有锚板桩 当墙高较大时,为了减小板桩的断面尺寸和桩顶位移, 而设置拉杆和斜拉桩锚碇。 ①单锚板桩 ②双锚板桩
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