深水橋鋼板樁圍堰施工技術

諶榮華

鋼板樁圍堰是橋梁在深水區域橋梁基礎施工的主要方法之一,浙贛線淥水特大橋是深水橋鋼板樁圍堰施工的一個典型,在鋼板樁圍堰施工方面有其自身的特點,有必要對其鋼板樁圍堰模式進行總結、積累寶貴經驗,并形成一套系統的鋼板樁圍堰施工技術,以指導今后同類工程施工。

1 工程概況

淥水雙線鐵路特大橋為浙贛鐵路電氣化提速改造工程的控制工程,工程地點位于醴陵市丁家坊村,跨越淥水河,全橋長663.07 m;全橋共分17孔,孔跨布置為5×32 m簡支梁+(42 m+2×64 m+42 m)預應力連續箱梁+8×32 m簡支梁。本橋基礎設計采用鉆孔樁基礎,主跨7號墩為水中墩,采用鋼板樁圍堰施工,圍堰采用正方形,外邊尺寸為17.8 m×17.8 m?；A處河床面標高約為46.0 m,設計施工水位為52.0 m,十年一遇洪水位為55.7 m。采用φ 2.0 m樁,樁長為49 m～68.5 m不等,共9根樁;承臺采用雙層圓形承臺,其中下承臺直徑為 14.4 m、厚3 m,承臺底部標高為41.99 m,位于河床面以下4 m左右;上承臺直徑為9.6 m,厚2 m;墩身采用φ 6.5 m圓形橋墩,高11 m。

2 鋼板樁圍堰施工

1)選用套型鎖口的德國拉森(Larssenb)型鋼板樁作為本工程鋼板樁圍堰的主要材料,有Ⅳb型和Ⅴb型兩種類型。拉森Ⅳb型鋼板樁的幾何尺寸為:長度L=12 m、寬度b=400 mm、底板寬度a=320 mm、高度h=180 mm,共需70片;拉森Ⅴb型鋼板樁幾何尺寸為:長度 L=12 m、寬度 b=500 mm、底板寬度 a=350 mm、高度 h=210 mm,需92片。2)鋼板樁運至河東工地后,由物資部對鋼板樁進行檢查、分類、編號及登記,同時將鋼板樁的有關資料進行匯總。a.鎖口檢查:以一塊長 1.5 m～2.0 m符合類型、規格的鋼板樁作標準,將所有同類型的鋼板樁做鎖口通過檢查。檢查時用卷揚機拉標準鋼板樁,從樁頭至樁尾進行。b.凡鋼板樁有彎曲、破損、鎖口不合的均應整修,按具體情況分別用冷彎、熱敲、焊補、鉚補、割除或接長。c.鋼板樁長度不夠時,可用同類型的鋼板樁等強度焊接接長,焊接時先對焊或將接口補焊合縫,再焊加固板,相鄰鋼板樁接長縫應注意錯開。3)鋼板樁施工前準備工作:將7號墩操作平臺上的鉆機、枕木、工字鋼等對鋼板樁施工有影響的設備和材料拆除,用浮吊將其吊離,用運輸船運至河東工地。4)圍籠制備:利用 7號墩鉆孔操作平臺外層12根φ 600 mm δ=6 mm鋼管樁作定位樁,順鋼板樁外圍尺寸在鋼管樁靠近水面的位置安設下層圍籠,同時在鋼管樁頂與下層圍籠相對應的位置安設上層圍籠,從而形成鋼板樁施工的平面框架圍籠,在打插鋼板樁時起導向作用,確保鋼板樁沿指定的方向和位置打入。a.下層圍籠制備:下層圍籠的內導梁:內導梁采用2Ⅰ32b工字鋼,在施工前將兩片工字鋼在上緣位置用δ=10 mm鋼板焊接形成整體,兩片Ⅰ32b之間的間距為30 mm。在鋼管樁外圍方向貼近水面的位置焊接好120 mm槽鋼(L=1.32 m),將其作為內導梁的水平支承點。將2Ⅰ32b工字鋼橫向擺放在120 mm槽鋼上,并將工字鋼與槽鋼焊接牢固,內導梁與鋼管樁之間的間隙用木楔填塞密實,保證內導梁所形成的正方形外邊尺寸為17.8m×17.8 m。下層圍籠的外導梁:外導梁采用兩片120 mm槽鋼(L=5 m),外導梁和內導梁一同鋪放在120 mm槽鋼上,并通過φ 25 mm套筒螺桿與內導梁連接牢固。b.上層圍籠制備:上層圍籠的內導梁:內導梁采用兩片120 mm槽鋼,設置在鋼管樁頂,其制備方法與上層圍籠的內導梁相同。上層圍籠的外導梁:外導梁所采用的材料和制備方法與上層圍籠的外導梁相同。5)打樁機具的選擇:鋼板樁圍堰的插打采用60A型振動錘,利用浮吊上的25 t吊車作為起吊設備。6)打插鋼板樁:a.打插前在鋼板樁兩側鎖口上抹上黃油,以減少插打時的摩阻力,并增加其防滲性能。鋼板樁的插打分兩次進行,第一次將鋼板樁插打到上層圍籠頂面標高的位置,打入河床面以下4 m左右;鋼板樁全部合龍后,拆除上層圍籠,再進行第二次插打直至設計標高,打入河床面以下7.5 m。插打次序采用從上游一側開始,在下游合龍,每邊由一角至另一角。b.第一塊鋼板樁的插打:定位構件安設:根據第一塊鋼板樁的具體位置分別在上、下層圍籠內導梁上焊接好兩個120 mm槽鋼抱箍作為第一根鋼板樁的定位件,同時在上、下層圍籠之間安設30 cm×20 cm的方木(L=4.5 m),以保證鋼板樁定位準確、垂直插打。鋼板樁插打:用運輸船將編號為1號的鋼板樁運到指定的位置,浮吊上的25 t吊車將鋼板樁吊入定位構件中并準確定位,吊車吊起60A型振動錘插打鋼板樁至上層圍籠頂面的標高。在插打過程中,應嚴格控制好樁的垂直度,施工人員應隨時檢查鋼板樁的垂直度,如有偏斜,可利用倒鏈葫蘆從兩個垂直的方向及時調整。c.其余鋼板樁的插打:其余鋼板樁一邊與已打入鋼板樁的鎖口相接,另一邊用φ 30 mm勾頭螺栓定位,其插打的方法與第一塊鋼板樁相同,直到形成鋼板樁圍堰。7)鋼板樁加固:鋼板樁圍堰形成后,應在鋼板樁外圍加設兩片120 mm槽鋼作永久夾帶,并通過φ 20 mm對拉螺桿與2Ⅰ32b內導梁連接牢固,同時在凸向與鋼板樁內導梁之間加設木楔,以保證鋼板樁圍堰的穩固。由于鋼板樁有兩種型號,故木楔有兩種尺寸,拉森Ⅳb型鋼板樁采用幾何尺寸為36 cm×28 cm×32 cm的木楔,木楔數量為40只;拉森Ⅴb型鋼板樁采用幾何尺寸為44 cm×32 cm×32 cm的木楔,木楔數量為40只。8)鋼板樁內側橫撐的安裝:鋼板樁圍堰形成后,在抽水堵漏過程應及時對鋼板樁內側增設橫向支撐。橫向支撐擬采用φ=300 mm,δ=8 mm 鋼管和 φ=200 mm,δ=6 mm鋼管作鋼支撐,設置在常水位標高的位置(H=48.5 m)。9)抽水堵漏:當鋼板樁鎖口不密,個別樁入土、入巖深度不夠及樁尖被打卷、打裂等情況時,應進行堵漏。鎖口不密的漏水可在抽水后以板條、棉絮、麻絨等在樁內側嵌塞,或在漏縫外側水中撒下大量爐渣與木屑或谷糠等隨水夾帶至漏縫處自行堵塞。堰腳漏水時,由潛水工探索找出漏水位置,采用在堰外漏水處清除松散渣土,用水下混凝土的辦法進行堵漏,也可采用水下混凝土封底的辦法。10)鋼板樁圍堰形成后,采用高壓水泵和水力吸泥機,清理基礎基底至設計標高以下1.5 m,采用水下混凝土封底形成承臺基坑,封底厚度1.5 m。11)鋼板樁的清除及整理:水中墩承臺、墩身施工完畢后,即可拆除鋼板樁,利用水上浮吊設備配合振動打樁錘進行鋼板樁的拔除,鋼板樁拔樁前在堰內注入高出堰外水位1 m～1.5 m的水位,利用堰內水壓力使樁壁與水下混凝土脫離。

3 結語

鋼板樁圍堰施工由于地質情況及施工水位千變萬化,錯綜復雜,基礎施工時不可預料因素太多,需具體問題具體分析計算,不同情況區別對待。淥水特大橋7號墩鋼板樁圍堰由于針對不同的水位情況,采取了相應的施工措施,有效的完成了深水區大直徑深樁及承臺基礎的施工,將事故苗頭消滅在萌芽狀態,保證了工程施工質量,為特大橋工程合同工期奠定了堅實的基礎,同時為深水區鋼板樁圍堰施工創出了新路,積累了豐富的經驗,為以后同類工程施工提供幫助。

[1] JTJ 041-2001,公路橋涵施工技術規范[S].

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