淺談水中深基坑鋼板樁圍堰施工技術

周寧生

摘 要：本文主要闡述了通過鋼圍堰方案比較而確定的0號墩承臺深基坑采用長24米拉森IV鋼板樁圍堰施工技術，并分析了橋梁承臺深基坑鋼板樁圍堰施工技術。使用鋼板樁圍堰施工技術，具有節約成本、施工周期短、拆除方便等優點。

關鍵詞：橋墩；長江；施工方案

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）06-0088-04

1 某工程簡介

商合杭蕪湖長江公鐵大橋是水位+11.07M通航凈空為30米乘以543米的I-（1）級航道16乘以300噸級船隊，方向是由西向東，中主橋（0號墩～5號墩）全長99.3+238+588+ 224+85.3余=1234.6米。主橋采用斜拉節點拼裝鋼桁梁橋（下承式鐵路、上承式為公路），主橋有兩個主墩分別為2號和3號主塔墩，每個承臺大小為68米乘以37米乘以7.5米，4個邊墩為0號、1號、4號、5號墩，0號墩承臺大小為45.5米乘以37米乘以4.0米（鋼板樁圍堰長48米乘以20米、工作寬度四周為1.2米）。樁基承臺結構是其基礎，承臺位于河床下1.5米，有22根鉆孔灌注樁，尺寸為直徑2.5米、長57.5米。

2 0號墩位置地質狀況

首先要對地質進行勘測，再根據數據判斷，從河床開始往往下計算18米，地層分布主要分為六層，分別為：（1）粉質細砂粘土層；（2）淤質粘土層；（3）細砂層。

3 施工方案選擇

0號墩是由陸地向水中過渡、設計承臺頂面標高-2.5米，位于河床下1.5米，這是由于減小承臺對長江過水面積和通航能力的影響。0號墩鋼板樁深基坑的施工方法比選分別是鋼圍堰施工和鋼板樁。由于鋼板樁圍堰施工具有成本投入少、施工簡單、周期短、拆除方便、插打鋼板樁穿過粉質砂粘土層容易等優點，所以最后決定0號墩使用鋼板樁圍堰施工工藝。

4 鋼板樁圍堰施工技術

施工步驟：

首先做好施工前的各種準備，對實際施工的角樁進行測量定位，測量完成后要制作導向架，具體施工流程是：

步驟一（圖1）：（1）樁基施工完成后，拆除0#鉆孔平臺的鉆孔區域，保留兩側支棧橋部分。（2）在部分鋼護筒頂面設置圈梁吊掛系統，并在部分護筒上焊接內支撐組裝平臺。（3）在組裝平臺上組裝兩層內支撐。

步驟二（圖2）：將兩層內支撐一起下放至第一層內支撐到設計高程處。

步驟三（圖3）：（1）在組裝平臺上安裝上導向框。（2）逐根插打鋼板樁至設計樁底高程-17.50m，并合龍。

步驟四：拆除導向框（圖4）。

步驟五（圖5）：圍堰內吸泥至-2.0m高程，并將第二層內支撐下放到設計位置。

步驟六（圖6）：（1）圍堰內繼續吸泥至-10.00m高程。（2）灌注封底混凝土。

步驟七（圖7）：圍堰內抽水，抽水過程中，安裝圍堰牛腿。

步驟八（圖8）：（1）拆除吊掛系統，割除鋼護筒，鑿出樁頭。（2）綁扎承臺鋼筋，澆筑承臺混凝土。

步驟九（圖9）：（1）承臺混凝土達到設計強度后，在承臺與鋼板樁之間設置間距800mm的木撐。（2）向圍堰內灌水至圍堰內水位到-2.0m。

步驟十（圖10）：綁扎墩身鋼筋。

步驟十一（圖11）：澆筑墩身混凝土。

步驟十二：鋼板樁拆除。

5 施工要求

5.1 施工準備

5.1.1 圍堰組件準備工作

在陸地上的加工場地加工制作圍堰組件，同時在相應的鋼護筒上安裝圍堰組裝平臺與吊掛系統。

5.1.2 內支撐準備工作

（1）在組裝平臺上放樣出圍堰圍囹的內邊線。（2）根據圍堰布置圖，確定好圍堰的位置。

5.1.3 吊掛準備工作

（1）準備千斤頂與PSB830精軋螺紋鋼筋。（2）在鋼護筒上安裝吊掛支撐牛腿。

5.1.4 安全、技術準備工作

認真檢查組裝平臺與吊掛系統平臺牛腿焊接質量。應保證其固定牢靠。

圍堰內支撐與鋼板樁使用前必須對其進行試驗和檢查，以確保圍堰施工安全，穩靠。具體工作如下：

（1）新鋼板樁驗收時應具有出廠合格證，機械性能和尺寸應符合相關技術標準的規定。經整修或焊接后的鋼板樁應采用同類型的鋼板樁作鎖口通過試驗檢查。驗收或整修后的鋼板樁應分類、編號、登記存放。鎖口內不得積水。（2）凡鋼板樁有彎曲、破損、鎖口不合的均需要糾正變形，使尺寸正確，鎖口平滑無折彎。即：鎖口平滑的標準是以一塊3m長鋼板樁來套每根鋼板樁，順利通過視為滿足要求。（3）鋼板樁上除吊點以外的其他洞眼須用鋼板補焊牢固。（4）鋼板樁長度不夠時，可用同類型的鋼板樁等強度焊接接長，焊接時先對焊或將接口補焊合縫，再焊加固板，鋼板樁相鄰接頭應上下錯開不小于2m。（5）鋼板樁堆存、搬運、起吊時，不得損壞鎖口和由于自重而引起殘余變形。（6）所有圍堰組件在使用前檢查所有焊接部位是否滿足要求。

5.1.5 生產調度準備工作

組織好各工序的施工，使整個圍堰施工過程安全順利快速完成。

5.2 內支撐施工

在岸上加工場地加工制作圍堰內支撐組件，然后外圈18根鋼護筒上設置內支撐組裝平臺與吊掛系統。利用組裝平臺組裝兩層內支撐。然后利用吊掛系統將兩層內支撐一起下放至第一層內支撐設計高程處。待鋼板樁插打完成吸泥至-2.0m后再將第二層內支撐下放至設計高程（圖12）。

承臺圍堰采用鋼板樁+內支撐形式，鋼板樁采用樁長24m的PU400×170鋼板樁。內支撐圈梁設計為H800×400（2H800×400）型鋼+φ630×8（φ800×10）管樁，鋼圍堰布置及施工步驟圖詳見圖13。

5.3 鋼板樁插打

在圍堰組裝平臺上安裝導向框與圍堰圍囹一起形成兩層導向裝置，逐根插打鋼板樁至設計高程（-17.50m），圍堰吸泥至-2.0m，并將第二層內支撐下放到設計位置（-1.0m）。

具體工作如下：

（1）先由測量人員定出鋼板樁圍堰的軸線，在組裝平臺上設置導向框與內支撐一起做為導向插打鋼板樁。（2）送樁：120t履帶吊機配合振動錘吊起鋼板樁，人工扶正就位。（3）利用導向框逐根插打鋼板樁至樁底高程-17.50m，并合龍。樁頂高程+6.5m，鋼板樁單樁長度24m。（4）開始插打的幾根或幾組鋼板樁，應檢查其平面位置和垂直度。當發現傾斜時，應立即進行糾正。（5）當吊樁起重設備高度不夠時，可改變吊點位置，但不低于樁頂以下1/3樁長。（6）插打鋼板樁前應在鎖口處，涂抹黃油，以便鎖口滑潤易插。（7）插樁順序從上游開始分兩頭向下游方向合龍。（8）鋼板樁最后合攏時，插合攏口鋼板樁時可能會出現兩種情況：

（1）尺寸調整不過來。可考慮做一塊楔形（或異形）鋼板樁來調正合攏。（2）鋼板樁尺寸合適，但插下后兩邊鎖口阻力太大，插不到底。此種情況可用倒鏈滑車輔助下拉或將相鄰的幾根鋼板樁拔起，重新插打。

鋼板樁插打根據與主棧橋、分支棧橋距離關系，分Ⅰ、Ⅱ區，Ⅰ區在主棧橋上插打鋼板樁，Ⅱ區在支棧橋上插打鋼板樁（圖14）。

5.4 鋼板樁施工中遇到的問題及處理

鋼板樁打拔施工中常遇到一些難題，常采用如下幾點辦法解決：

（1）插打鋼板樁過程中有時遇上大的塊石或其它不明障礙物，導致鋼板樁打入深度不夠，采用轉角樁或弧形樁繞過障礙物。（2）鋼板樁雜填土地段擠進過程中受到石塊等側向擠壓作用力大小不同容易發生偏斜，采取以下措施進行糾偏：在發生偏斜位置將鋼板樁往上拔l.0m～2.0m，再往下錘進，如此上下往復振拔數次，可使大的塊石被振碎或使其發生位移，讓鋼板樁的位置得到糾正，減少鋼板樁的傾斜度。（3）鋼板樁沿軸線傾斜度較大時，采用異形樁來糾正，異形樁一般為上寬下窄或寬度為非標準寬度的鋼板樁，異形樁可根據據實際傾斜度進行焊接加工，其上下寬度之差不得超過樁長的2%；傾斜度較小時也可以用卷揚機、葫蘆和鋼索將樁反向拉住再錘擊。（4）在基礎較軟處，有時發生將鄰樁帶入現象，采用的措施是把相鄰的數根樁焊接在一起，并且在樁的連接鎖口上涂黃油等潤滑濟以減少阻力。

6 注意事項

6.1 內支撐施工時需要注意

（1）第一層與第二層內支撐吊掛系統分開設置，第二層內支撐設置6個吊點，第一層內支撐設置4個吊點；（2）牛腿兩側采用型鋼焊接操作平臺，用于內支撐吊掛系統操作；（3）上導向框內外側邊框采用I14連接固定，為減少焊接工作量，其中每隔4.5m連接件采用焊接，其余可采用U型螺栓連接固定牢固；（4）外圈18根鋼護筒全部設置鋼牛腿，第一層內支撐設置4個下放系統，第二層內支撐設置6個下放系統，組裝平臺18根鋼護筒牛腿后期兼做上導向框；（5）用于下放系統的鋼牛腿可根據現場材料采用2[20a或2I14以上工鋼，鋼牛腿與鋼護筒連接處切肢焊接，同時兩側采用加勁板補強。（6）內支撐組裝時注意控制內支撐內外邊線，需考慮內邊線，防止承臺施工時模板拆除受到影響；控制外邊線，防止鋼板樁插打合攏存在缺口。

6.2 鋼板樁施工中的注意事項

（1）振動打樁錘是鋼板樁插打的主要設備之一，選擇合適的打樁錘是保證鋼板樁順利插打至設計標高的關鍵，應根據工程地質情況進行選用。（2）打樁前應詳細了解現場的工程地質情況，同時做好設備的檢查工作，防止打樁過程中出現事故而使施工中斷，引起間歇后沉樁阻力增大，導致鋼板樁打不到設計標高。（3）打樁過程中應經常檢查樁身的垂直度，出現貫入度反常、樁身傾斜、偏位等異常情況時，如樁身垂直度偏差超過1%時，應找出原因并停止打樁，待查明原因并進行必要的處理后，方可繼續進行施工。（4）在插打過程中定時檢測鋼板樁的平面偏移和鋼板樁的垂直度。（5）停止打樁條件以樁底標高和貫入度兩項指標同時進行控制。（6）鋼板樁插打的精度要求：樁頂高程允許偏差±100mm，軸線偏差±50mm，垂直度偏差1%。

7 監測

在完成鋼板樁施工后，就要進行吸泥施工。在進行吸泥、支撐及承臺的施工過程中，應實時的檢測支撐系統。主要監測的內容有四部分，分別是支撐的變形、鋼板樁的變形、基坑內流動水量和圍堰的位移。