鋼板樁圍堰施工方案研究

摘要：重點(diǎn)闡述臨近河床邊鋼板樁圍堰施工，采取科學(xué)的施工方案從而實(shí)現(xiàn)安全、質(zhì)量、進(jìn)度以及經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：鋼板樁圍堰 方案

1 概述

鋼板樁圍堰在橋梁承臺(tái)施工中應(yīng)用普遍，且施工較為簡(jiǎn)便，研究鋼板樁圍堰的施工方案，對(duì)于同類型施工，具有普遍的指導(dǎo)意義。本文結(jié)合神府高速公路磧塄黃河大橋施工的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析研究。

2 工程概況

磧塄黃河大橋路段是陜西省高速公路榆商線神木至府谷高速公路的終點(diǎn)路段。大橋全長(zhǎng)約817.11m，包括主橋0#～12#墩。橋梁跨徑組成為：1×50（第一聯(lián)）+（61+4×110+61）（第二聯(lián)）+（40.08+3×40+40.08）（第三聯(lián)）。主橋2#～6#墩下部為分離式承臺(tái)，承臺(tái)尺寸12.4×8.9m，承臺(tái)高4m。磧塄黃河大橋3#墩為主墩，上部結(jié)構(gòu)為掛籃懸澆連續(xù)剛構(gòu)混凝土梁，下部結(jié)構(gòu)為薄壁空心高墩，雙幅分離式承臺(tái)，設(shè)計(jì)承臺(tái)頂標(biāo)高+800.500m，設(shè)計(jì)承臺(tái)底標(biāo)高+796.500m，單幅6×φ2.2m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。此墩位位于黃河河道內(nèi)，緊鄰主河槽，距黃河大堤230m。河床面標(biāo)高+798.19m～+802.4m。

3 施工方案設(shè)計(jì)

3.1 施工方案選擇 大橋3#墩處于河道中部，四面臨水，墩位處使用筑島施工，筑島平臺(tái)頂標(biāo)高+804.0m，地層依次為中細(xì)砂、卵礫石，其中卵礫石層容許承載力250Kpa，樁周土極限摩阻力100Kpa，基坑最大開挖支護(hù)深度9.2m，基坑防水支護(hù)宜選擇施工簡(jiǎn)單，適應(yīng)性好的鋼板樁圍堰。

3#墩圍堰選用SKSP-SX18型鋼板樁（如下圖所示），主要參數(shù)如下：

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3.2 施工布置設(shè)計(jì)

3.2.1 施工設(shè)防水位。本橋所處河段的水勢(shì)及流量受上游萬(wàn)家寨水利樞紐調(diào)控影響很大，根據(jù)當(dāng)?shù)厮馁Y料，選取圍堰計(jì)算水位為+804.5m，對(duì)應(yīng)流量1800m3/s。

3.2.2 圍堰布置。每幅承臺(tái)設(shè)一套獨(dú)立圍堰，圍堰內(nèi)輪廓尺寸為14.36m×11.96m，每邊留0.98m～1.2m承臺(tái)立模空間。圍堰鋼板樁頂標(biāo)高+805.00m，底標(biāo)高+790.00m。在+804.50m、+801.00m、+798.00m處各設(shè)1套內(nèi)支撐。兩幅圍堰共需15m長(zhǎng)鋼板樁180根，共計(jì)220.32噸。C25封底混凝土頂標(biāo)高+796.50m，底標(biāo)高+795.30m，厚1.2m。如下圖所示（標(biāo)高單位m，尺寸單位mm）：

3.3 施工機(jī)械設(shè)備配置 50t履帶吊機(jī)1臺(tái)、25T汽車吊機(jī)1臺(tái)、DZ90打樁機(jī)1臺(tái)、單面液壓夾持器1套、平板車1臺(tái)、挖掘機(jī)1臺(tái)、10KW水泵4臺(tái)。

3.4 主要工程量 鋼板樁220t，鋼結(jié)構(gòu)約92t，C25混凝土438m3，取土約3160m3。

3.5 施工設(shè)計(jì)計(jì)算 按圍堰施工的四個(gè)主要階段建立力學(xué)模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力驗(yàn)算。驗(yàn)算結(jié)果表明，圍堰在各個(gè)施工階段均處于安全狀態(tài)。

4 施工方法及步驟

4.1 場(chǎng)地平整 鉆孔樁施工完畢后，將基坑開挖范圍內(nèi)的場(chǎng)地平整至標(biāo)高+804.0m（視水位情況可進(jìn)行調(diào)整），清理圍堰范圍內(nèi)的塊石、混凝土塊及其他雜物。

4.2 測(cè)量放樣 使用全站儀測(cè)放出圍堰內(nèi)輪廓線及高程控制點(diǎn)，使用白灰、木樁等進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

4.3 安裝插打?qū)?圍堰插打?qū)蛞员诤瘭?12mm，直徑φ2.2m，長(zhǎng)3m的鋼護(hù)筒作為支撐。在圍堰內(nèi)輪廓線內(nèi)采用壓重下沉的方式埋設(shè)鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒頂標(biāo)高+805.00m。在護(hù)筒+804.70m處用2[20焊接臨時(shí)橫撐，用以安放導(dǎo)向圈梁。導(dǎo)向內(nèi)外圈梁直接利用內(nèi)支撐圈梁材料，與臨時(shí)橫撐焊接。

4.4 插打鋼板樁至設(shè)計(jì)深度

4.4.1 鋼板樁插打采用50T履帶吊機(jī)，DZ90振動(dòng)打樁機(jī)及單面液壓夾持器配合進(jìn)行。

4.4.2 鋼板樁插打順序：上游側(cè)→南、北兩側(cè)→下游側(cè)

4.4.3 鋼板樁插打前應(yīng)對(duì)板樁質(zhì)量進(jìn)行檢查，每組鋼板樁的寬度允許偏差為±3mm；鎖口內(nèi)外應(yīng)光潔，并呈一直線；鎖口拼接處應(yīng)盡量拼接緊密，間隙不得大于3mm；鎖口全長(zhǎng)不應(yīng)有破裂、缺損、扭曲或死彎；全長(zhǎng)不得有焊瘤、鋼板、角鋼或其他突出物，應(yīng)保持平滑，兩端均應(yīng)切割整齊，上端按照需要開圓孔并焊接鋼板加固做吊點(diǎn)；鋼板樁不得有明顯扭曲和彎曲。

4.4.4 鋼板樁插打之前在內(nèi)導(dǎo)向架上畫分樁位，以便在插打鋼板樁過程中逐塊核對(duì)尺寸，全面檢查內(nèi)、外導(dǎo)向架及其他構(gòu)件，確保無(wú)誤后開始插打鋼板樁。

4.4.5 角樁的插打是鋼板樁圍堰施工的開始，在插打時(shí)要嚴(yán)格控制好樁的垂直度，要從兩個(gè)相互垂直的方向同時(shí)控制，確保垂直不偏。

4.4.6 角樁插打穩(wěn)定后，立即與導(dǎo)向架進(jìn)行聯(lián)接，鋼板樁與內(nèi)、外導(dǎo)向架之間的間隙，用木楔塊塞緊。然后依次插打南、北兩側(cè)及下游側(cè)鋼板樁至合攏。

4.4.7 每組鋼板樁插打完成后，用短鋼筋頭點(diǎn)焊固定在圍堰內(nèi)導(dǎo)向上，當(dāng)遇到懸掛外導(dǎo)向架的挑梁時(shí)，應(yīng)及時(shí)拆除挑梁，并用鋼筋鉤將外導(dǎo)向懸掛在已經(jīng)插好的鋼板樁上，以免外導(dǎo)向變形。

4.4.8 開始插打的鋼板樁可以一次插打至設(shè)計(jì)標(biāo)高，最后一面應(yīng)先插好鋼板樁，當(dāng)鋼板樁全部合攏后，由合攏處依次將各鋼板樁插打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.4.9 鋼板樁最后無(wú)法合攏時(shí)，可以制作異型鋼板樁進(jìn)行合攏，鋼板樁進(jìn)行調(diào)整和丈量尺寸后，根據(jù)合攏口的寬度及鎖口的型式，制作異型鋼板樁。

4.4.10 在插樁過程中，應(yīng)做到“插樁正直、分散偏差、有偏即糾、調(diào)整合攏”的要點(diǎn)。

4.4.11 鋼板樁插打質(zhì)量要求：樁頂標(biāo)高偏差≤±100mm，鋼板樁軸線偏差≤±100mm，鋼板樁垂直偏差≤1%。

4.5 圍堰第1層圈梁及內(nèi)支撐安裝

4.5.1 拆除導(dǎo)向臨時(shí)撐桿及臨時(shí)牛腿，取出鋼護(hù)筒。

4.5.2 在圍堰內(nèi)標(biāo)高+804.00m安裝第一層內(nèi)支撐。取土使用挖掘機(jī)進(jìn)行。

4.5.3 安裝前先在鋼板樁上焊接內(nèi)支撐臨時(shí)牛腿，再將導(dǎo)向內(nèi)圈梁及內(nèi)支撐移至牛腿上，焊接其余內(nèi)支撐。內(nèi)支撐及圈梁中心標(biāo)高+804.50m。

4.5.4 內(nèi)支撐安放平立面位置檢查合格后，使用C20混凝土對(duì)內(nèi)支撐圈梁和鋼板樁之間的縫隙進(jìn)行填充，混凝土強(qiáng)度大于5MPa后進(jìn)行下步取土工作。

4.5.5 內(nèi)支撐總體平面標(biāo)高安裝偏差≤±100mm；各節(jié)點(diǎn)位置偏差不得大于100mm；各節(jié)點(diǎn)相對(duì)高程不得大于50mm；內(nèi)支撐連接焊縫要求飽滿，高度不小于圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。

4.6 圍堰第2層圈梁及內(nèi)支撐安裝

4.6.1 在圍堰內(nèi)排水取土至標(biāo)高+800.50m。排水設(shè)備使用水泵，取土機(jī)械采用高壓水槍配合挖掘機(jī)進(jìn)行。本次取土不得超挖。

4.6.2 安裝前先在鋼板樁上焊接內(nèi)支撐臨時(shí)牛腿，再將導(dǎo)向內(nèi)圈梁及內(nèi)支撐移至牛腿上，焊接其余內(nèi)支撐。內(nèi)支撐及圈梁中心標(biāo)高+801.00m。

4.6.3 內(nèi)支撐安放平立面位置檢查合格后，使用C20混凝土對(duì)內(nèi)支撐圈梁和鋼板樁之間的縫隙進(jìn)行填充，混凝土強(qiáng)度大于5MPa后進(jìn)行下步取土工作。

4.6.4 內(nèi)支撐安裝要求同4.5.5。

4.7 圍堰第3層圈梁及內(nèi)支撐安裝

4.7.1 在圍堰內(nèi)排水取土至標(biāo)高+797.50m。排水設(shè)備使用水泵，取土機(jī)械采用高壓水槍配合挖掘機(jī)進(jìn)行。

4.7.2 安裝前先在鋼板樁上焊接內(nèi)支撐臨時(shí)牛腿，再將導(dǎo)向內(nèi)圈梁及內(nèi)支撐移至牛腿上，焊接其余內(nèi)支撐。內(nèi)支撐及圈梁中心標(biāo)高+798.00m。

4.7.3 內(nèi)支撐安放平立面位置檢查合格后，使用C20混凝土對(duì)內(nèi)支撐圈梁和鋼板樁之間的縫隙進(jìn)行填充，混凝土強(qiáng)度大于5MPa后進(jìn)行下步取土工作。

4.7.4 內(nèi)支撐安裝要求同4.5.5。

4.8 圍堰封底混凝土澆筑

4.8.1 在圍堰內(nèi)排水取土至標(biāo)高+795.30m左右。排水設(shè)備使用水泵，取土機(jī)械采用高壓水槍配合長(zhǎng)臂挖掘機(jī)進(jìn)行，也可采用高壓水槍配合砂石泵。

4.8.2 將基底整平。使用高壓水槍將樁身周圍及鋼板樁上附著的泥塊等雜物清理干凈。

4.8.3 使用流槽及汽車混凝土輸送泵澆筑封底混凝土?；炷翝仓r(shí)由主河槽及下游側(cè)向前推進(jìn)?；炷琳駬v采用插入式振搗棒，現(xiàn)場(chǎng)制作2組同條件養(yǎng)護(hù)試件。

4.8.4 澆筑混凝土?xí)r在圍堰四角埋設(shè)Φ500mm的鐵桶作為集水坑。

4.8.5 封底混凝土初凝后，回灌0.5m左右的水到圍堰內(nèi)，對(duì)封底混凝土進(jìn)行養(yǎng)生至設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

4.9 第3層內(nèi)支撐拆除及承臺(tái)施工 封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除第三層內(nèi)支撐。清除封底混凝土浮漿層、找平，清理雜物，鑿除樁頭。

4.10 第1、2層內(nèi)支撐改造 待承臺(tái)混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度后，拆除承臺(tái)模板，圍堰內(nèi)承臺(tái)四周填土、灌水至承臺(tái)頂以下0.5m。在第1、2層圈梁及內(nèi)支撐處安裝撐桿，拆除縱橋向內(nèi)支撐。

4.11 第一節(jié)墩身施工 清理承臺(tái)頂面，對(duì)與墩身連接位置處混凝土進(jìn)行鑿毛處理，綁扎墩身鋼筋，安裝墩身模板，澆筑首節(jié)墩身混凝土。

4.12 圍堰拆除 墩身出水（或出土）后，回填基坑至+803.50mm左右，拆除內(nèi)支撐及圈梁，使用振動(dòng)打樁錘及履帶吊機(jī)拔出鋼板樁，恢復(fù)原地面。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)本工程中主橋3#墩鋼板樁圍堰施工方案的深入研究和總結(jié)可以為同類型施工提供寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1-2004）.