水中承臺施工探討

蔡如松 黃昊 朱崴

1 工程實例

1)承臺概況。主墩下設置大小為32.1 m×11.9 m×4 m承臺,承臺呈啞鈴形布置,中間設連系梁,鋼筋混凝土結構,混凝土采用C30混凝土。

2)地質概況。主墩承臺位置河床底標高-1 m～-2 m,河床以下16 m～30 m均為淤泥質黏土。

2 施工前準備

1)人員:投入項目管理、技術、質檢及各類施工人員按承臺施工順序依次進入現場、統籌安排、各司其職組織好各項施工順利進行。2)材料:材料采購應根據設計圖紙及相應規范要求,嚴格控制材料的等級標準;應加強材料檢驗工作及標準:供應方必須提供正式的出廠合格證及質保書,同時做好原材料試驗鑒定工作,符合標準后進場,對進場的材料要完善收、發料簽證制度,做好標識,防止混入未經檢驗的材料。3)主要機械設備:為了保證機械在施工中順利完成承臺施工,應對機械進行常檢查、常檢測。對運轉聲音不正常、常出故障的機械,應及時整修。承臺施工主要投入的機械有:拌和樓(1.5 m3)、混凝土運輸車(8 m3)、裝載機(5 t)、發電機(150 kW)等。為了防止中途機械出現故障而中斷施工事件,對于重要且不能使用其他機械代替的機械,施工之前應有備用機械。

3 主要施工工藝

3.1 鋼板樁圍堰鋼板準備及檢查

1)鎖口檢查:用一塊長約2 m的同類型、同規格的鋼板樁作標準,將所有同型號的鋼板樁作鎖口通過檢查。檢查方法:采用卷揚機拉動標準鋼板樁平車,從樁頭至樁尾作鎖口通過檢查,對于檢查出的鎖口扭曲及“死彎”進行校正。2)寬度檢查:對于每片鋼板樁分為上、中、下三部分用鋼尺測量其寬度,使每片樁的寬度在同一尺寸內,每片相鄰數差值以小于1 cm為宜;對于肉眼看到的局部變形可進行加密測量,對于超出偏差的鋼板樁應盡量不用。3)鋼板樁其他檢查:對于樁身殘缺、殘跡、不整潔、銹皮、卷曲等都要做全面檢查,并采取相應措施,以確保正常使用。4)鎖口潤滑及防滲措施:對于檢查合格的鋼板樁,為保證鋼板樁在施工過程中能順利插拔,并增加鋼板樁在使用時防滲性能,每片鋼板樁鎖口都須均勻涂以混合油,其體積配合比為黃油∶干膨潤土∶干鋸沫=5∶5∶3。

3.2 鋼板樁圍堰施工

考慮到水流沖刷、水位較高以及施工時干處作業,墩基坑開挖時采用鋼板樁圍堰,鋼板樁長度為12 m。鋼板樁圍堰采用方形結構,內平面尺寸為33.6 m×13.6 m,見圖1圍堰平面圖和圖2立面圖,鋼板樁頂標高為+2.5 m,底標高為-9.5 m,施工封底時內設2道圍囹支撐。

1)鋼板樁運輸。2)鋼板樁插打及其過程控制。采用起吊設備配合振動打設設備(DZ45型振拔錘)進行逐片插打:將加工好的定位樁(鉆孔平臺上鋼管樁)精確垂直安設于上游中心,并與導梁工字鋼焊接牢固,確保插打第一片鋼板樁的垂直度。第一片鋼板樁以導梁為定位、垂直插至設計標高。其余各鋼板樁,則以已插好的鋼板樁為準,起吊后人工扶持插入前一片鋼板樁鎖口,然后用振動錘振動下沉。插打過程中,須遵守“插樁正直,分散即糾,調整合龍”要點,振拔錘初始采用點振下沉,待板樁垂直度符合要求后連續振入下沉。插入樁位的鋼板樁需緊靠導梁。插打一片或幾片后,將已插好的鋼板樁點焊固定于導梁上。3)鋼板樁的插打順序及合龍。鋼板樁的插打順序是從上游中心開始,下游尾部直線端結束。插打時盡可能先用標識完好的鋼板樁,合龍段選擇符合同一標準尺度的鋼板樁插打。4)圍囹設置。鋼板樁圍堰共設置上下2道圍囹:待鋼板樁施工完畢,可立即進行抽水,抽水至中心標高+2.25 m時進行第一道圍囹架設,采用雙拼45a工字鋼;抽水至中心標高-0.75 m時進行第二道圍囹架設,采用雙拼36c工字鋼。各圍囹斜撐采用同等級的工字鋼制作,施工時按設計高程預先焊好∠125×125×10角鋼短牛腿作為臨時支撐,待各圍囹安裝并連接就位后,再與鋼板樁焊接牢固,圍囹合龍段按實際丈量長度在現場加工改制。5)支撐制作步驟。在支撐位置施焊三角限位鋼板→安裝支撐→設圍堰上限位鋼板→支撐與圍框加焊,支撐制作完成后用硬木楔塞緊板樁與圍框之間的間隙。

3.3 封底混凝土施工

1)清泥。待第二道圍囹及斜撐施工完后,采用射水、吸泥、抓泥交替進行施工。首先采用高壓水槍將土沖松后,用4臺水下吸泥機同時吸泥,清理淤泥至承臺底標高下1.0 m;清泥結束后,對圍堰底進行詳細檢查,特別注意板樁槽內和樁周土必須清除干凈,基底必須平整。在清泥過程中專門派人值班,密切注意板樁變形及堰內外水位差,以便及時處理和補水。2)封底施工。完成圍堰及圍堰內清泥后,采用水上挖機進行宕渣鋪設,宕渣鋪設要均勻,鋪設厚度為50 cm,并用挖機的挖斗壓實。宕渣采用清宕渣,含泥量控制在 10%以內,以利于排水。最后宕渣上澆筑50 cm C25混凝土,振動棒振搗密實。封底混凝土量228 m3,按有效供應量60 m3/h計,共需澆筑3.8 h。根據混凝土供應能力及抽水時間、施工要求,對混凝土性能提出了如下要求:5 d強度不小于20 MPa,混凝土坍落度為180 mm～200 mm,混凝土初凝時間6 h～8 h。3)選用泵車。根據堰內平面尺寸、施工棧橋位置及澆筑混凝土的實際要求,采用車載泵澆筑進行混凝土澆筑,按從遠到近的原則進行澆筑。封底前對使用機具進行檢修和保養,以保證封底施工順利進行。4)澆筑順序與工藝。施工前在鋼板樁上做標志,另在橫向5 m,縱向3 m布置測點。標高基準點設于測點上,以嚴格控制封底厚度及頂面高程。封底混凝土澆筑時采用從上游向下游的方向進行連續澆筑,封底混凝土頂面標高按-2.0 m,控制允許偏差0 cm～-5 cm。5)抽水后拆除第二道支撐。封底混凝土達到設計強度后抽水,抽水利用4臺水泵連續不斷的進行,在抽水過程中需派專人負責觀測及堵漏工作:主要觀測鋼板樁的變形,同時配備好堰外備用水泵,以免發生問題及時向圍堰內回水,做好堵漏工作;對于大的縫隙由潛水工下水利用棉絮塞縫,對于小的縫隙利用煤渣、黃油、木屑的混合物在板樁外側隨水流夾至漏縫處自行堵塞。當抽水完畢后,拆除第二道圍囹。6)封底檢驗。為了封底底模能夠承受承臺的重量,進行靜壓試驗,其沉降及強度、剛度、穩定性滿足施工規范要求。

3.4 承臺施工

1)鋼筋與冷卻管施工。承臺輪廓線放出后,首先將基樁鋼筋予以嗽叭形成型,再按照設計圖紙及有關規范要求進行綁扎鋼筋。鋼筋在加工場集中制作,運至現場綁扎。鋼筋施工順序:承臺底層鋼筋→承臺架立鋼筋→承臺側面鋼筋→冷卻管→承臺頂層鋼筋→墩柱預埋鋼筋→施工預埋件。冷卻管布置按設計圖紙要求施工,承臺頂層鋼筋綁扎時,預留若干個1.2 m×1.2 m的人孔以便施工,冷卻水管采用軟管接頭;當冷卻管與塔柱預埋鋼筋有矛盾時,可適當調整冷卻管位置。

2)模板支立。承臺側模板使用組合鋼模板,外側用型鋼圍囹,模板與模板之間以及模板與封底混凝土之間接縫貼海綿條密封。采用浮吊配合進行模板安裝,模板采用豎向布置雙拼10號槽鋼作圍囹,圍囹間距為1.2 m,采用直徑16 cm圓鋼作拉條,拉條80 cm一道。

3)混凝土施工。優化混凝土配合比:摻入適量優質粉煤灰,減少水泥用量,即減少混凝土水化熱,并拌有高效減水劑。混凝土澆筑:采用一輛90 m3/h拖式泵,拖式泵前端軟管接長,前接串筒,串筒出料口處混凝土堆積高度不宜超過1.0 m。

每層布料厚度控制在30 cm內,混凝土振搗嚴格按照相關規范進行控制。混凝土澆筑完后,立即進行混凝土裸露面修整、抹平,待收漿后再抹第二遍并壓光處理。

3.5 圍堰拆除

首先采用水泵加水至河水標高,再將圍囹拆除;圍囹拆除過程中必須保證圍堰內水頭控制,拆除鋼板樁時內外水頭差應保持平衡;鋼板樁拔除從下游方向開始,對稱施工至上游方向,采用DZ45型振拔錘配汽車吊進行施工;拆除過程中必須時刻注意施工安全。

4 結語

在承臺基坑開挖、混凝土澆筑過程中,鋼板樁圍堰能夠滿足水壓力、混凝土的側向壓力等作用,變形滿足規范要求。施工時,對鋼板樁漏水堵漏,承臺混凝土施工均取得了不錯的效果,為以后水中承臺鋼板樁圍堰施工,提供了一條在工程實踐中切實可行的方法。承臺作為橋梁的主要承重構件之一,施工條件相對較差,采用鋼板樁圍堰取得了經濟、安全、環保等成效,保障了承臺施工順利進行。

[1] JTG F80/1-2004,公路工程質量檢驗評定標準[S].

[2] JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術規范[S].

[3] JTJ 041-2000,公路橋涵施工技術規范[S].

[4] 高 松.水中承臺鋼板樁圍堰施工技術研究[J].山西建筑,2008,34(8):106-107.

[5] 代全鳳.水中承臺鋼板樁圍堰施工[J].科技咨詢導報,2007(28):35-37.