阜六鐵路潁河特大橋超長拉森Ⅳ鋼板樁圍堰特殊地質施工技術措施

王濤(中鐵十五局集團第四工程有限公司)

阜六鐵路潁河特大橋超長拉森Ⅳ鋼板樁圍堰特殊地質施工技術措施

王濤
(中鐵十五局集團第四工程有限公司)

摘要:從鋼板樁插打施工工藝出發，結合潁河特大橋30 m長度的拉森Ⅳ型鋼板樁圍堰施工實踐，總結探討特殊地質條件下，超長鋼板樁穿越硬塑粉質粘土層的施工技術措施。

關鍵詞:超長;鋼板樁;圍堰;技術措施

中圖分類號:U445

文獻標識碼:??: C

文章編號:??:1008－3383(2015)02－0131－01

收稿日期:2014－12－25

1　超長拉森Ⅳ型鋼板樁圍堰施工

阜六鐵路潁河特大橋跨越潁河主航道46#、47#主墩超長拉森鋼板樁圍堰樁長為30 m，鋼板樁入土深度達20 m，鋼板樁沉放過程中需要穿透粉砂層及一層軟塑粉質黏土層和兩層硬塑粉質粘土層，尤其是在硬塑粉質粘土層中，樁周摩阻力大，鋼板樁入土困難，施工工期長;綜合考慮現場實際情況及工期因素，鋼板樁打設安排和鉆孔樁同步施工。利用鉆孔平臺外側搭設輔助施工平臺，在輔助施工平臺上打設鋼板樁。為減少鋼板樁施工和鉆孔樁施工的相互干擾，首先安排外側鉆孔樁施工，然后在施工完成的鉆孔樁外側打設鋼板樁。

2　超長鋼板樁施工中存在的問題及處理措施

2．1鋼板樁在振動下沉過程中彈性變形過大

(1)過程描述

從插打試驗可以看出，因其剛度受到限制，30 m長拉森Ⅳ型鋼板樁在鋼板樁插打到施工平臺20 m以下位置時，鋼板樁將會出現多種問題，如晃動較為嚴重或產生扭曲情況。當插打到施工平臺25 m以下位置時，通過鋼板樁的帶動作用，其附近鋼板樁將產生極大的振動狀況，同時出現周圍鋼板樁沉降情況。在此情況下，不斷向下進行插打作業，則具有較小的貫入度，在最后2 m鋼板樁插打施工中，其時間在總時間中占有加大的比例，一般為4/5。

(2)原因分析

鋼板樁由于長度太長，其整體剛度過低，在穿透深土層時側摩阻力過大，而鋼板樁在振動下插的過程中，鋼板樁的底部樁端貫入度不夠無法順利下沉，頂部樁端需跟隨振動錘一起振動，鋼板樁兩端同時受到約束力無法釋放便產生了嚴重的變形。

(3)處理措施

將I30a型工字鋼設置在鋼板樁頂面5．3 m以下鋼板樁內側凹槽的位置，不僅可以對鋼板樁的整體剛度進行有效增強，還可以為鋼板樁插打施工提供便利。一般情況下工字鋼長度為12 m，在封底混凝土底面30 cm以下位置，電焊連接鋼板樁和工字鋼，將30 cm設置為焊點間距。“加強型鋼板樁”是這種帶有工字鋼鋼板樁的另一種名稱。這種鋼板樁的大量應用，可以增強插打過程中鋼板樁的剛度，并確保扭曲變形量大大降低，是提高施工質量的可靠保障。

間隔一根鋼板樁進行工字鋼設置進行剛度增強時，在插打速度中比每根鋼板樁進行工字鋼設置要多出許多。其主要原因在于這種方式具有較大的接觸面，插打過程中要克服更大的摩擦力。將加強型鋼板樁設置在隔一個未加強的鋼板樁時，進行插打施工，即使少數工字鋼沒有焊接的鋼板樁自身具有較小的剛度，但在完成施工加強型鋼板樁的制約下，變形可能性較小，這種情況下，沒有加強的鋼板樁符合施工設計相關規定。

2．2特殊地質條件下鋼板樁振動下沉困難

(1)過程描述

潁河特大橋46#主墩鋼板樁圍堰的部分鋼板樁在插打至施工平臺以下25 m左右的位置進入硬塑粉質粘土層時，振動下沉具有較慢的速度，下沉1 cm都需要振動錘插打5 min，這種情況下，鋼板樁僅僅呈現出上下振動狀態，并不會出現下沉情況。

(2)原因分析

在地質資料分析后，硬塑粉質粘土層為鋼板樁進入的地層，鐵錳質及姜結石夾雜在一些位置，這種情況下則具有較大的側摩阻力。由此可見，主要有兩方面原因導致鋼板樁無法下沉:

①鋼板樁樁端遇到了姜結石等障礙物。

②在進入粉質粘土層后因鋼板樁具有較大的側摩阻力，為對摩阻力進行有效克服，應對振動錘的激振力不斷增大，這種情況下將會大大減少振動錘的振幅。在此振幅下鋼板樁對粉質粘土的粘滯力不能有效克服，將產生極大的剪切破壞，在鋼板樁上粘有鋼板樁附近的粘土，并與鋼板樁一起產生振動，從進而導致鋼板樁不能產生下沉等情況。

(3)處理措施

一般情況鋼板樁插打都是連續性打插，一次到位。由于本工程鋼板樁入土深度較深，鋼板樁在進入粉質粘土層后鋼板樁周圍沒有大量的自由水，從而導致鋼板樁與大量的粘土粘結在一起。為了防止鋼板樁周邊的粘土大量粘結在鋼板樁上，在鋼板樁插打至施工平臺以下約25 m左右的位置(具體位置視鋼板樁插打的情況而定)時拔出已經打入的鋼板樁，使河水滲入樁位處的下部粘土中。鋼板樁再重新插打時，粘土中由于存在大量的自由水，而不至于大量的粘在鋼板樁上，從而減少鋼板樁的阻力，使得鋼板樁插打施工變得容易。

2．3鋼板樁鎖口漏水

(1)問題及原因分析

鋼板樁是通過鎖口咬合進行止水，如圖1所示。

圖1　鋼板樁鎖口咬合示意圖

由于無法保證鎖口之間保持完全密貼的狀態，鋼圍堰在抽排水時圍堰外側的水會通過圖中A－B間的縫隙滲漏

至圍堰中。雖然在鋼板樁插打的過程中對鎖口內涂抹黃油混合物油膏，填塞鎖口間縫隙，以減少滲水情況的發生，但是因在插打過程中相鄰鋼板樁鎖口間劇烈的摩擦、拉張使得鎖口發生變形，無法密貼，滲水情況是不可避免的。潁河特大橋46#、47#主墩在施工過程中因插打困難，部分鋼板樁采取了反復插打的方案，更加劇了鋼板樁滲水的問題。

(2)處理措施

①通常情況下，都會選用棉絮、黃油等作為主要填充物在鋼板樁施打過程中進行接縫填塞，也可以選用其他方式，如在鋼板樁完成所有插打施工后，進行抽水施工，并進行圍囹安裝施工，同時進行抽水與向鋼板樁接縫內進行干細砂填充，通過水壓力的作用，向接縫內注入細沙，進而實現堵漏等目標，在安裝圍囹后如接縫具有較大變形，填充時則可選用棉絮。

②對于滲漏較為嚴重的鋼板樁圍堰可通過對鋼板樁外側包裹止水布形成止水帷幕，使圍堰在抽水的過程中通過水壓力使止水布密貼在鋼板樁上，能夠非常有效的實現止水效果。

3　結束語

隨著鐵路建設的發展，跨越江河的鐵路橋梁開始進行大規模的建設。超長鋼板樁圍堰的運用也越來越廣泛。阜六鐵路潁河特大橋跨越潁河主航道46#、47#主墩30 m超長拉森鋼板樁圍堰在施工過程中所遇各種問題的處理措施，為以后同類工程施工提供了寶貴的經驗依據，可供類似工程參考借鑒。

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