阜六鐵路潁河特大橋超長拉森Ⅳ鋼板樁圍堰特殊地質(zhì)施工技術(shù)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(zhì)施工技術(shù)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(fā)，結(jié)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(jié)探討特殊地質(zhì)條件下，超長鋼板樁穿越硬塑粉質(zhì)粘土層的施工技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞:超長;鋼板樁;圍堰;技術(shù)措施

中圖分類號:U445

文獻(xiàn)標(biāo)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(dá)20 m，鋼板樁沉放過程中需要穿透粉砂層及一層軟塑粉質(zhì)黏土層和兩層硬塑粉質(zhì)粘土層，尤其是在硬塑粉質(zhì)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(xiàn)場實際情況及工期因素，鋼板樁打設(shè)安排和鉆孔樁同步施工。利用鉆孔平臺外側(cè)搭設(shè)輔助施工平臺，在輔助施工平臺上打設(shè)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(cè)鉆孔樁施工，然后在施工完成的鉆孔樁外側(cè)打設(shè)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(xiàn)多種問題，如晃動較為嚴(yán)重或產(chǎn)生扭曲情況。當(dāng)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(chǎn)生極大的振動狀況，同時出現(xiàn)周圍鋼板樁沉降情況。在此情況下，不斷向下進行插打作業(yè)，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(cè)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(chǎn)生了嚴(yán)重的變形。

(3)處理措施

將I30a型工字鋼設(shè)置在鋼板樁頂面5．3 m以下鋼板樁內(nèi)側(cè)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(shè)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(yīng)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(zhì)量的可靠保障。

間隔一根鋼板樁進行工字鋼設(shè)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(shè)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(shè)置在隔一個未加強的鋼板樁時，進行插打施工，即使少數(shù)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(shè)計相關(guān)規(guī)定。

2．2特殊地質(zhì)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(zhì)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(xiàn)出上下振動狀態(tài)，并不會出現(xiàn)下沉情況。

(2)原因分析

在地質(zhì)資料分析后，硬塑粉質(zhì)粘土層為鋼板樁進入的地層，鐵錳質(zhì)及姜結(jié)石夾雜在一些位置，這種情況下則具有較大的側(cè)摩阻力。由此可見，主要有兩方面原因?qū)е落摪鍢稛o法下沉:

①鋼板樁樁端遇到了姜結(jié)石等障礙物。

②在進入粉質(zhì)粘土層后因鋼板樁具有較大的側(cè)摩阻力，為對摩阻力進行有效克服，應(yīng)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(zhì)粘土的粘滯力不能有效克服，將產(chǎn)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(chǎn)生振動，從進而導(dǎo)致鋼板樁不能產(chǎn)生下沉等情況。

(3)處理措施

一般情況鋼板樁插打都是連續(xù)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(zhì)粘土層后鋼板樁周圍沒有大量的自由水，從而導(dǎo)致鋼板樁與大量的粘土粘結(jié)在一起。為了防止鋼板樁周邊的粘土大量粘結(jié)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(jīng)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(tài)，鋼圍堰在抽排水時圍堰外側(cè)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(nèi)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(fā)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(fā)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(fù)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(nèi)進行干細(xì)砂填充，通過水壓力的作用，向接縫內(nèi)注入細(xì)沙，進而實現(xiàn)堵漏等目標(biāo)，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(yán)重的鋼板樁圍堰可通過對鋼板樁外側(cè)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(xiàn)止水效果。

3　結(jié)束語

隨著鐵路建設(shè)的發(fā)展，跨越江河的鐵路橋梁開始進行大規(guī)模的建設(shè)。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(jīng)驗依據(jù)，可供類似工程參考借鑒。

參考文獻(xiàn):

［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，(6) .

［2］朱守祥，趙戰(zhàn).京滬高速鐵路無錫西橋段跨錫澄高速公路橋水中墩鋼板樁圍堰的設(shè)計與施工［J］.中外建筑，2009，(8) .

［3］黃力平，陳湘生，劉樹亞.深圳地鐵一期工程車站基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工的若干問題［A］.中國土木工程學(xué)會第九屆土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)會議論文集(上冊)［C］. 2003.

［4］王建軍．阜六鐵路潁河特大橋拉森鋼板樁圍堰設(shè)計施工［J］．山西建筑，2011，(20) .

［5］湯勁松，熊保林．深水基礎(chǔ)大規(guī)模超長鋼板樁圍堰施工過程安全性分析［J］．中國鐵道科學(xué)，2013，(3) .

［6］崔春義，黃建，孫占琦，等．水平地震力作用下鋼板樁圍堰體系動力響應(yīng)數(shù)值分析［J］．沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2009，(6) .