解析某大橋深水基礎(chǔ)施工中鋼板樁圍堰的應(yīng)用

■李偉榮 ■贛州誠正公路工程監(jiān)理有限公司，江西 贛州 342800

1 工程概況

某大橋施工項(xiàng)目位于平坦的平原地區(qū)，其高程是19m～24m，河面寬度達(dá)1900m，河床最低位置的高程為+4m。其中北側(cè)岸邊的河灘寬度是450m，南側(cè)岸邊的河灘寬度為150m。正橋工程的全長達(dá)2922m，主橋?qū)儆诹缛摗旖Y(jié)合梁斜拉橋，其殼體基礎(chǔ)采用整體式高樁承臺和鉆孔灌注樁的形式

對橋梁所在地的地質(zhì)情況和施工要求進(jìn)行綜合分析后，決定對深水基礎(chǔ)施工采用鋼板樁圍堰施工技術(shù)方案。深水區(qū)橋墩采取27m和24m長的鋼板樁。在優(yōu)化施工方案、嚴(yán)格監(jiān)控施工過程的工程施工管理下，在流速為2m/s、最大水深為13m的河流深水區(qū)成功完成了橋墩的鋼板樁圍堰施工項(xiàng)目，為其他深水基礎(chǔ)施工提供了重要借鑒和參考。下面以深水區(qū)中水位最深、施工平面最大的橋墩為例，對深水基礎(chǔ)施工中鋼板樁圍堰的應(yīng)用進(jìn)行具體介紹。

2 鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)方案

對該大橋的橋墩進(jìn)行詳細(xì)勘察后發(fā)現(xiàn)，其受河流沖刷的高度大于4．98m，在施工期間，實(shí)際測量到的河床高程在汛期約為0．7m，在枯水期約為11．8m。河床表層多為透水中砂、細(xì)砂和粉質(zhì)粘土，基巖深約18m。

施工橋墩屬于主橋輔助墩，其平面尺寸為26．5m*19．5m*6m，承臺底部標(biāo)高為4．5m。在綜合分析施工期間的水位情況和河床回淤等環(huán)境因素，考慮鋼板樁圍堰的經(jīng)濟(jì)性和對施工工期的優(yōu)勢后，對多種施工方案進(jìn)行認(rèn)真論證、對比和調(diào)整后，確定了鋼板樁圍堰施工方案。其圍堰的設(shè)計(jì)參數(shù)為:鋼板樁規(guī)格為型號是600mm*210mm*18mm的拉森VI型鋼板，鋼板樁頂部的高程為16m、底部的高程為-8m;承臺底部的高程為4．5m，承臺的高度為6m，封底混凝土的厚度為2．5m、高程為2m，泥面高程為4．89m。

根據(jù)深水基礎(chǔ)施工工藝，通過建模計(jì)算，得出鋼板樁的最大應(yīng)力為210MPa，最大變形量為 29．5mm，圍堰內(nèi)支撐的最大應(yīng)力為 80～110MPa，滿足了橋墩的受力要求;此外，圍堰封底混凝土的拉應(yīng)力驗(yàn)算、抗浮驗(yàn)算、黏結(jié)力驗(yàn)算都滿足了施工要求。

3 鋼板樁圍堰應(yīng)用

(1)整修并焊接鋼板樁。在鋼板樁進(jìn)入施工現(xiàn)場后，首先對其實(shí)施整修，包括清理鎖口雜物、除銹，確保鋼板樁平直、鎖口連接緊密;進(jìn)場的鋼板樁的分節(jié)長度較小，無法達(dá)到施工要求，所以進(jìn)行現(xiàn)場接長焊接，對焊接位置采取補(bǔ)強(qiáng)處理措施;待整修、焊接完成后，根據(jù)不同規(guī)格擺放整齊。

(2)拆除鉆孔平臺、安裝圍檁導(dǎo)向架。在鋼板樁基礎(chǔ)施工完成后，拆除鉆口平臺的主梁和貝雷梁，在鋼板樁的護(hù)筒外側(cè)，設(shè)置縱向?qū)蚣埽瑢⑵渥鳛閮?nèi)支撐和圍檁的下放限位裝置;在縱向?qū)蚣芘c底層圍檁的對應(yīng)位置安裝牛腿，將底層圍檁托起。

(3)整體制作并安裝圍檁支撐。圍檁通過型鋼焊接而成，其內(nèi)支撐是豎向設(shè)置的鋼管，對其四角設(shè)置同規(guī)格型鋼八字撐進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理;在中間層和底層的圍檁頂面設(shè)置縱向鋼管，成為上層圍檁的定位和臨時承托;逐層起吊、安裝圍檁，并進(jìn)行臨時固定。

(4)鋼板樁插打。各層圍檁安裝完工后，通過原有鉆孔平臺的鋼管柱基礎(chǔ)及其鋼護(hù)筒建設(shè)圍堰施工平臺;利用液壓振動錘和履帶吊機(jī)等設(shè)備插打鋼板樁，將設(shè)置在頂層圍檁外的型鋼作為插打鋼板樁的導(dǎo)向架;首先插打上游河流的中部鋼板樁，然后根據(jù)上游至下游的順序插打江側(cè)和岸側(cè)的鋼板樁，再在下游進(jìn)行插打，并在下游河流中部或轉(zhuǎn)角處設(shè)置合龍口;在合龍口和轉(zhuǎn)角處，根據(jù)具體情況制作加寬中部的鋼板樁或異型鋼板樁，確保封閉嚴(yán)密，并局部加強(qiáng)轉(zhuǎn)角位置。

插打鋼板樁的過程中，在施工現(xiàn)場利用測量儀控制插打垂直度，利用水平尺校準(zhǔn)垂直度，在鎖口位置灌灑鋸末或黃砂、涂抹黃油，有利于鎖口后期止水及咬合;為了避免插打時影響相鄰的鋼板樁，需要臨時固定焊接已經(jīng)插打完成的鋼板樁。

(5)轉(zhuǎn)換體系。插打鋼板樁完成后，實(shí)施第一次轉(zhuǎn)換體系，將圍檁及其內(nèi)支撐和鋼板樁焊接牢固，然后拆除圍檁和護(hù)筒上的承托牛腿，利用方形木塊頂緊鋼板樁和圍檁見得凹槽，促進(jìn)圍檁整體承受能力的提高。

(6)圍堰內(nèi)吸泥。橋墩封閉混凝土的底部為細(xì)砂和粉砂層，利用空氣射水吸泥機(jī)降低圍堰內(nèi)河床直至封底混凝土面;在機(jī)械吸泥時，對鋼板樁和鋼護(hù)筒周邊進(jìn)行重點(diǎn)補(bǔ)吸，如果條件允許可以派潛水員清理鋼板樁壁和鋼護(hù)筒，避免水下混凝土滲透導(dǎo)致黏結(jié)力下降;完成吸泥后，利用鋼絲繩根據(jù)小于2m的間距探測確認(rèn)高程，確保每次均高出設(shè)計(jì)高程，同時也不應(yīng)過低，防止封底混凝土厚度增加而增大了結(jié)構(gòu)荷載。

(7)灌注水下封底混凝土。吸泥完工后，通過鋼護(hù)筒設(shè)置混凝土澆筑平臺，利用導(dǎo)管灌注水下混凝土;布置導(dǎo)管時，應(yīng)分析水下混凝土的自流情況和圍堰邊角以及鋼護(hù)筒位置，共設(shè)置了23個澆筑點(diǎn)，確保每處都能被有效覆蓋;每個導(dǎo)管的間距不得大于8m，導(dǎo)管底部高于泥面0．2m～0．3m;由于圍堰內(nèi)泥面的高度并不均勻，因此需要嚴(yán)格檢查確認(rèn)每個導(dǎo)管;丈量混凝土之后，根據(jù)導(dǎo)管間距確定導(dǎo)管埋深為1．3m～1．6m;灌注圍堰的封底混凝土?xí)r，必須確保澆筑一次性完成;根據(jù)間距不超過1m的要求，測量混凝土的高程，應(yīng)高出設(shè)計(jì)要求15cm，抽干后可將軟弱層鑿除。

(8)圍堰抽水、割除護(hù)筒、清理樁頭及其墊層。待封底混凝土的強(qiáng)度滿足施工要求后，開始對圍堰進(jìn)行抽水處理;在抽水時，監(jiān)測鋼板樁、圍檁及其內(nèi)支撐的應(yīng)力和變形。圍堰內(nèi)水位不斷降低，鋼板樁承受的壓力也逐漸增大，所以必須確保抽水速度不能太快，保持前期慢、后期加快的速度，控制抽水時間在24h以上，有助于圍堰內(nèi)力調(diào)整和鎖口咬合。

(9)承臺施工。分兩次進(jìn)行承臺施工，在完成第一層承臺模板、鋼筋、混凝土施工后，開始第二次轉(zhuǎn)換體系，將底層內(nèi)支撐鋼管內(nèi)力轉(zhuǎn)移至第一層承臺，然后將承臺的底層內(nèi)支撐拆除，再進(jìn)行第二層施工。

(10)拆除鋼板樁圍堰。在墩柱施工完成后，可以拆除鋼板樁圍堰;割除并吊運(yùn)圍檁型鋼后，回水至圍堰內(nèi)外水位持平，然后拔除鋼板樁，對其進(jìn)行整修并碼放整齊。

4 總結(jié)

鋼板樁圍堰在樁基礎(chǔ)承臺、管柱基礎(chǔ)、明挖基礎(chǔ)、沉井頂中應(yīng)用較多，通常采取單臂封閉的形式，圍堰內(nèi)容具有水平、垂直支持，還可增設(shè)斜支撐。鋼板樁圍堰的優(yōu)勢是施工簡便、投資成本少、施工效率高、止水效果好。近年來，鋼材制造行業(yè)的發(fā)展推動了鋼板樁圍堰的改進(jìn)，大大節(jié)省了拼接時間，施工更加靈活，減少了工程投入和工期，在深水基礎(chǔ)施工中的優(yōu)勢逐漸突顯。

［1］盧小偉，張自榮．鋼板樁圍堰在二七大橋深水基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用［J］．鐵道建筑，2011，(06):52-54．

［2］顧科峰．橋梁深水基礎(chǔ)施工中鋼板樁圍堰的工程應(yīng)用［J］．中國科技博覽，2010(10):151-152．

［3］陳釗．大橋深水位基礎(chǔ)鋼板樁圍堰施工技術(shù)［J］．黑龍江交通科技，2013，(11):105-106．