淺談獵德大橋單壁鋼板樁圍堰不封底施工技術

胡云江

(貴州橋梁建設集團有限責任公司)

1 工程概況

廣州市獵德大橋位于廣州市天河區獵德村南，將天河珠江新城和海珠赤崗連成一片。主橋采用獨塔兩跨自錨式懸索橋，采用47 m+167 m+219 m+47 m布置，5～9號樁基礎和承臺在水中。根據地質資料知道:邊墩、中墩處水位水深2～4 m，表層為淤泥。綜合比較了鋼板樁圍堰與鋼套箱圍堰兩種方案，根據對其施工可操作性、成本費用、工期等因素比較分析，邊墩、中墩承臺采用單層鋼板樁圍堰。

鋼板樁選用日本產FSP，樁長12 m。為了確保圍堰具有較好的安全性，需要在鋼板樁圍巖中間的部位設置縱橫方向的桁架式水平對撐，并且在四角上設置桁架式角撐，同時在此基礎上設置豎向支撐。在鋼板樁墻的頂部位置貼20a槽鋼，將整個鋼板樁有機的連成一個整體，確保鋼板撞墻具有良好的整體性。

2 鋼板樁內力變形計算方法

計算時假定的水位為+6.8 m。

(1)鋼管樁內力變形的計算方法

在確定土彈簧的剛度，需要考慮到變形模量E以及泊松比u的大小;而在確定被動土的實際壓力時則需要考慮到土的有效重度γ'、凝聚力c以及內摩擦角φ的大小。

如果在設置某個支撐之前，支撐點就已經發生了位移現象，實際位移為s0，那么在設置支撐之后繼續開挖，位移表示為s，支撐剛度表示為k，那么此時支撐軸力F的計算公式為F=k(s–s0)，將虛擬拉力ks0加在支撐點，用全量方法計算可得ks，進而算出s與F。

(2)鋼管樁護腳的計算

由于鋼管樁可以入巖，彌補了鋼板樁不易嵌巖，在土的強度不足的情況下容易踢腳的缺點。

鋼管樁護腳采用鋼板樁、鋼管樁獨立計算的方法:在利用鋼管樁進行計算的過程中需要考慮由鋼板樁底部位置施加的集中力的作用;在利用鋼板樁進行計算時，底部位置由于受到鋼管樁的抗力作用，相當于入巖。

首先計算鋼管樁的水平剛度:讓鋼管樁入巖，在巖面以上10 cm處給鋼管施以大小分別為F1、F2的集中力，集中力所在位置將分別發生位移S1、S2，那么鋼管樁的水平剛度為(F1-F2)/(S1-S2)。由于該剛度非線性，計算時F1、F2應在鋼管樁的真實受力范圍內，經迭代求出鋼管樁的水平剛度，將這個剛度折算為鋼板樁底20 cm土的剛度。

然后計算鋼板樁在開挖過程中是否安全。最后再由鋼板樁底部的反力驗算鋼管樁是否滿足抗剪要求。

3 鋼板樁圍堰施工工藝

3.1 具體的施工方法

(1)鋼板樁插打法。對每片鋼板樁進行逐片插打，及時糾正偏差，先做好圍堰合攏操作，然后再進行插打進入巖層當中。

(2)鋼板樁插打過程中的具體次序。在有潮水的珠江中插打鋼板樁，受兩個流向影響，為了減少水流阻力，應采取從順流一側開始，根據水流方向向上下游方向插打，然后轉角插打上游和下游側，在選擇合攏口的具體位置時應該要盡量靠岸邊一側，在平潮水位時進行合攏操作，保證其具有精確的垂直度。而第一片鋼板樁的位置，則設在合攏口對面的一側。

(3)鋼板樁插打施工的控制措施。在插打的過程中一定要保證插打位置的準確程度，著重對第一片鋼板樁進行插打。具體插打步驟為:首先需要在鋼護筒上面安裝相應的導向架，同時做好限位裝置的安裝工作，要求比鋼板樁的每邊都應該大10 mm左右，在插打的過程中鋼板樁背要緊密靠在導向架上，邊進行插打邊緩慢下放。下放時要做好鋼板樁插打垂直度的控制工作，將第一片鋼板樁作為基準逐漸向兩邊進行對稱插打。由于插打過程中鋼板樁的下部位置很容受到土的擠壓，導致鋼板樁鎖口出現較大的縫隙，而且上端發生的傾斜程度較大，所以，這就要求在每插打完五片鋼管樁之后進行垂直度的糾正，要求垂直度不得超出0.5%，一旦超出應該及時采取有效措施進行糾偏。

3.2 插打過程中應該注意的幾個問題

(1)在鋼板樁插打的過程中一定要控制好插打的垂直度，尤其是第一片鋼管樁的垂直程度。

(2)如果鋼板樁的插打位置在硬塑性的粘土上，需要采用插打、拔起再繼續插打的施工措施，確保水能夠深入到鋼板樁和粘土當中，盡可能的降低摩擦阻力，有效的加快鋼板樁的插打速度。

(3)如果出現鋼板樁插打較困難的情況，需要停下來找出難以插打的原因，查看鋼板樁是否遇到障礙物，并檢查鎖口有沒有發生變形情況，避免出現蠻干的現象對鋼板樁造成嚴重磨損。

(4)做好震動錘夾板的檢查工作，確保液壓系統的運行保持正常，避免出現液壓系統發生故障而造成鋼板樁的掉落問題。

3.3 圍堰合攏的具體施工過程

(1)在圍堰合攏之前所做的準備工作。在開始合攏之前需要對鋼板樁底部的直線距離進行測量，然后根據鋼板樁的實際寬度對合攏所需片數進行計算，做好下一步插打操作的準備工作。

(2)在圍堰合攏的過程中需要對鋼板樁進行適當的調整。如果兩側鎖口不在同一個水平面上，并且兩端的距離在合理范圍內時，可以通過下述幾個措施進行調整處理:

①如果鋼板樁的上部位置向合攏口發生了傾斜現象，需要利用千斤頂進行互頂來將其調整到相應的位置上。

②如果在鋼板樁馬上要合攏的情況下，兩側仍然有幾片沒有合攏，就需要進行適當的合攏調整，把鋼板樁懸掛起來，避免底部位置落到河床中，然后工作人員需要潛水進行調整。

③在合攏鋼板樁插下之后，由于間距無法保持平行，還需要適當的施加壓力確保合攏鋼板樁完全插下。

(3)鋼板樁鎖口發生漏水問題時的處理方法。在插打過程中由于操作不當或者受到較大風浪的影響，導致鎖口出現變形問題導致滲漏，需要在缺口位置的圍堰外側通過使用棉絮條堵塞縫隙。

3.4 圍堰豎撐施工

根據設計每個鋼圍堰內設豎向支撐，可利用水上工作平臺作導向架進行插打豎撐，豎撐插打嚴格控制平面位置和垂直度，平面位置誤差不超過5 cm，傾斜度不超過0.5%。

3.5 基底處理

首先抽水清除淤泥至-0.441 m高程，抽干水后，四周設排水溝、集水井，基底的滲水匯入集水井后全部抽出。整平基底，澆0.5 m厚C25混凝土墊層，作為承臺施工工作臺。

3.6 圍堰內水平支撐安裝

(1)水平支撐

水平支撐按從上到下，依次進行抽水安裝每道支撐。

(2)內撐安裝

在豎撐上放出縱橫梁的安裝標高位置，在鋼板樁內壁放出圍檁的安裝標高位置;先安裝圍檁，縱橫向圍檁應位于同一水平面上，并與鋼板樁點焊連接;吊裝縱橫撐，放于豎撐牛腿上，兩端先與圍檁固結，再用千斤頂頂緊，使鋼板樁變形復原后合龍中間并連接。

4 結語

獵德大橋圍堰所處場地地層多為淤泥，好土缺失;下伏基巖埋深較淺，鋼板樁不易打入，局部基巖面高程甚至高于圍堰開挖面高程，容易導致鋼板樁的踢腳失穩。通過建設者的精心準備和科學研究，最終采用鋼板樁加鋼支撐支護結構體系，成功的完成了獵德大橋的水中基礎施工。