淺析水中承臺施工技術

張瑞倉

（中鐵十六局集團第三工程有限公司 313000）

1 工程概況

X352 縣道工程施工2 標（蘇涇路-民樂路），主線以高架于蘇涇路東側起橋，向東跨越中央公園（規劃）、元和塘和相城大道后接地，起止里程K5+165.4-K6+369，全長1203.6m，其中元和塘為V 級通航河道，最高通航水位為2.01m。本橋主線采用7*（31*3m 預應力混凝土箱梁）+1*（30*4m 預應力混凝土箱梁）+1*（40+60+40m鋼箱梁）+1*(34.65*2m 預應力混凝土箱梁)+1*(44+66+44m 預應力混凝土箱梁)+1*(34.65*2m 預應力混凝土箱梁)，跨元和塘采用鋼箱梁，相城大道采用44+66+44m 預應力混凝土箱梁，1 對匝道采用40+60+40m 鋼箱梁+3*20m 混凝土箱梁，在相城大道西側接地，下部為群樁承臺基礎。其中PM26、PM27 號主墩位于元和塘，結構形式、尺寸、開挖深度和支護形式詳見“表1：水中墩施工數據一覽表”所示：

表1：水中墩施工數據一覽表

1.1 工程地質條件

本區場地地處沖湖積平原區，地勢較為平坦，具有較厚的第四系覆蓋層。根據區域地質資料以及本次勘探結果顯示，場區內部第四系覆蓋層的厚度超過了100m。

1.2 氣象條件

蘇州市地處我國大陸東部沿海地區，屬于被亞熱帶濕潤譏諷氣候區，有明顯的季風交替現象，其光照較為充足。該市的年平均溫度一般為15.9℃,昆山的年平均溫度約為16.5℃。近年來，年平均溫度最高為18.1℃，發生于2007年；而最低平均溫度為14.9℃，發生于1980年。該地區平均氣溫的年際變化為3.2℃。一年四季溫度最高的月份為7月份，其平均溫度可以達到28.2℃，而溫度最低的月份為1月份，其平均氣溫約為3.6℃，當地氣溫的平均年溫差約為24.6℃。在歷史上，極短的最高氣溫為2008年7月4日的39.7℃，而歷史極端最低氣溫發生于1977年1月31日的-11.7℃。當地常年的平均降水量約為1110.6mm，平均年降水日可以達到128 天。歷年來，1997年的年降水量最多，為1782.9mm，而1978年最少，僅為604.2mm，其年際降水變幅約為1178.7mm，1980年其年降水日最多，為154天；而1971年，其年降水日最少，僅為99 天。當地一年四季以6月份的降水日以及降水量為最多，歷年來其平均的月降水量可以達到88.3mm，而平均月降雨日為14 天；以12月份的降水量以及降雨日為最少，其歷年來平均的月降水量僅為34.5mm，而平均月降雨日僅為7日。當地全年的日照時間約為1774.3 小時，其中以1967年的全年日照時間最長，可以達到2357.6h，而以1997年的全年日照時間最短，僅為1467.5h。當地全年的無霜期為238 天。

1.3 水文條件

蘇州地區位于長江流域的太湖水系區，當地的地表水系極為發達，太湖水位的升降會對水位的高低造成直接的影響。由于當地河網、江海以及大氣降水的補給，因而區內水位的升降極容易受到季節的變化、長江流域水位高低以及人為控制的影響。當地常年水位（黃海標高）約為1.10-1.30m，其年變幅約為1.0m。由于當地區內的河道較為蜿蜒曲折，其區內的地表示主要通過人工取水以及蒸發的方式來進行排泄。

2 施工部署

2.1 施工機械配置

擬投入承臺施工的主要機械設備配置見表2。

表2 承臺施工主要機械設備配置表

2.2 施工方案

元和塘PM26、PM27 號墩基礎及下部結構采用12m 長鋼板樁圍堰筑島施工，

根據檢算結果得出為保證支護體系的整體穩定性等各項基坑施工結構參數滿足設計和規范要求，需在鋼板樁頂面以下1m-1.5m 位置處安裝內支撐，內支撐圈梁設計為HN400*400 型鋼、斜撐選擇為雙拼I40 工字鋼和對撐則選用直徑為530*8mm 的焊接鋼管。

3 施工方法

3.1 施工準備工作

為了保證水中承臺施工能夠順利進行，在水中承臺施工之前，必須要做好其相應的準備工作。施工準備工作主要為施工人員的安排、對所需施工機械設備以及施工材料的準備工作。在實際的施工過程中，施工機械是保證施工順利完成的基礎，因而必須要做好機械的常檢查以及常檢測工作。如果機械常出故障，或者其運轉聲音不正常，應當及時對其進行整修。為了避免出現因施工機械中途出現故障而導致施工中斷事件的發生，如果某一機械極為重要同時不能采用其他機械進行代替使用，在施工之前必須配備有備用機械。項目管理工作人員、技術人員、質檢人員以及各類施工人員嚴格按照承臺的施工先后順序以此入場，通過對其進行統籌安排，保證其各司其職，進而保證各項施工工作能夠順利開展。應當嚴格按照設計圖紙以及相應規范開展施工材料的采購工作，對材料的登記標準進行嚴格控制[1]。應當加強材料的檢驗工作以及檢驗標準，所購買的材料供應商必須為其提供證實的出場合格證以及質保書，與此同時要做好各個原材料的試驗以及鑒定工作，只有其符合相關標注以后才可以進場，要做好進場材料的收、發料簽證制度，同時做好各項標識，以防未經檢驗的材料的混入。

(1) 鎖扣式進場后，進行檢查、分類、編號及登記，必須在現場采用附有相應成品出廠合格證以及出廠試驗合格證書的鋼板。

(2) 如果鋼板樁或者鋼管樁存在彎曲、破損或者鎖口不合的情況，必須要糾正變形，保證使用的鋼板樁或者鋼管樁尺寸正確同時鎖口平滑不存在折彎。

(3) 鋼板樁上所有孔眼均須用鋼板補焊牢固，否則需進行補焊和補漏處理。

(4) 如果鋼板樁的長度不夠，可以進行等強度的焊接接長，但是在此過程中必要要保證所采用的為同類型的主材，在焊接的過程中，首先進行對焊或者將接口補焊合縫，接著焊加固板，必須保證相鄰板樁的接長逢錯開，同時相鄰鋼板樁的接頭之間應當上下錯開2m 以上。

(5) 測量放樣出鋼板樁圍堰的方向線，并設置插打導向架。

(6) 鋼板樁準備工作完成后，通過汽車將其運送至岸邊，接著采用吊機嚴格按照插打順序進行堆碼。堆碼層數應當少于等于四層，在每層之間采用墊木擱置，其高度差應當小于等于10mm，要保證上下層的墊木中線處于同一垂直線商，其允許偏差小于等于20mm[2]。

3.2 圍護結構樁體拼裝

(1) 對鋼板狀進行選擇并整修，接著選擇相同長度的三塊鋼板樁進行套連成組在鎖口內嵌入黃油以及瀝青混合物，從而方便進行插打以及抽撥；

(2) 對鋼板樁進行焊接，檢查鋼板樁兩邊鎖口用弧形夾箍將鋼板樁夾成與內導環相符的弧度；

(3) 在對鋼板樁進行組拼的過程中，用棉絮以及桐油灰進行鎖口縫嵌縫。具體的嵌縫方法為：利用竹竿塞入棉絮，接著在外面涂抹一層桐灰油或者防水油膏。

3.3 圍護結構插打施工

3.3.1 鋼板樁插打作業

通過震動打樁機進行插打，采用型鋼焊接板樁插打導向架；插打自河岸處插打至河墩中間部位合龍。

(1) 在插打施工的過程中，采用打拔機將鋼板樁抓起以后插入到已經就位的鋼板樁鎖口當中[3]。在起吊之前，應當將黃油瀝青混合物填嵌入鎖口當中。將鋼板樁所使用的弧形卡箍箍緊，在插入鎖口的過程中逐個拆除弧形卡箍。

(2) 鋼板樁的插打由河岸向著中間的方向進行，由上游逐漸向下游合攏，應當進行順序插打，即從一側開始插打直至另一側結束。這種兩邊延伸的方式可以實現連續作業，從而有效提高施工進度。

(3) 為了保證按照準確方向插下，應當預先在導向框內導環上設置導向木，

第一組鋼板樁即順此導向木插下。

(4) 插完一組鋼板樁以后，采用短鋼筋點頭焊將其固定在導向框的頂層內導環上，一旦遇上懸掛外導環吊桿的挑梁，必須將其及時拆除，與此同時，在已插好的鋼板樁上采用鋼筋鉤懸掛外導環，以防外導環出現變形。待鋼板樁全部合攏以后，由上游及合攏處向著導向框的兩側用打樁錘逐次將鋼板樁打至設計標高。

(5) 在完成鋼板樁圍堰以后，采用硬木逐漸將外導環與鋼板樁之間的空隙塞進，以防出現變形。

(6) 在插樁過程中，要保證“插樁正直、分散偏差、有偏即糾、調整合龍”。

(7) 插打完成后的支護結構頂部應高出河流最高水位0.4m。

3.4 圍護結構合龍

在合龍前剩最后5～7 片鋼板樁未插打時，應當對鋼板樁底部的直線距離進行測量以及計算，同時結合鋼板樁的實際寬度計算出最終所需要的鋼板樁的數量。在對鋼板樁進行合龍時，其兩側的鎖口可能出現不平行、上大下小、上小下大或者左右便宜等各種情況，采用如下措施進行調整：

合龍口尺寸上下都大時，在合龍口兩側鋼板樁上點焊上下平行吊耳，結合尺寸大小的差值來確定位置以及數量，利用倒鏈滑車相向對拉，直至符合要求為止。

如果仍然不能將合龍問題進行有效解決，就采用特制楔形鋼板樁，楔形的上下寬度差不得超過樁長的2%。

3.5 圍護結構插打施工中預防傾斜的措施

(1) 在插鋼板樁前，一方面，需要將潤滑油涂抹于鎖口的內部從而有效減少鎖口的摩阻力，另一方面，將鐵楔或者硬木塞打入到未差套的鎖口下端，從而有效防止在沉入的過程中鎖口被泥沙所堵塞。

(2) 采用復式滑車組糾正鋼板樁的傾斜。

(3) 在堅實土地帶插時，可將樁尖截成一定角度或者在管樁底安裝十字樁尖，利用其反力，使已傾斜的鋼板樁逐步恢復正常

3.6 圍護結構內抽水

圍堰施工完成后，檢查圍堰施工質量，合格后施工進行抽水施工，抽水前施工外側鋼圍檁并安裝對拉鋼筋。水位下降到圍堰頂面以下1.5 米（圍囹以下0.5 米）時施工鋼圍囹及四角斜撐，然后繼續抽水至河床頂面。

3.7 筑島

圍堰抽水完畢后，進行填土筑島施工，由河岸填土，先填筑施工8 米寬便道，依次向內施工，填筑前線拉緊對拉桿。填至橋墩處開始兩側對稱填筑，注意觀察施工過程中鋼板樁的變化，及時檢查對拉桿件。填筑完成后，讓其自然沉降一周，期間注意觀測鋼板樁變形及位移。

3.8 樁基施工

筑島完成后，進行樁基施工，優先施工左右兩側墩臺，最后施工主墩樁基，施工時保持孔內水位標高高于外側水面0.5 米，防止塌孔，并在護筒周圍設置截水槽，防止灌注樁基時泥漿流至航道[4]。

3.9 承臺施工

樁基施工完成后，進行土方開挖，優先施工兩側承臺。承臺區域先開挖至樁頂標高以下1 米位置開挖時僅對所開挖承臺上方及放坡范圍內的土體進行開挖，開挖至第一道支撐位至以下0.5 米，施工第一道支撐（邊承臺為斜撐I40 雙拼工字鋼），然后繼續向下開挖至承臺底部10cm。開挖及支撐順序：開挖采用順序開挖，一斷面開挖完成后，再向內開挖，中間支撐為邊開挖邊支撐，開挖時將開挖范圍內拉桿撤除[5]。承臺開挖完成后進行承臺及墩柱施工，施工時在承臺外側放置2 臺水泵，抽出坑內水，保持基坑內施工環境。承臺墩柱施工完成后進行承臺回填，回填高度為元和塘規劃河床底標高（-1.96 米）。

待兩側承臺施工完成后開挖主墩承臺。按沿邊承臺回填高度（標高-1.96 米）向主墩開挖，邊開挖邊支撐。開挖至主墩承臺開挖范圍，進行主墩承臺開挖，為方便施工加快施工，采用一次性開挖，邊開挖邊支撐。開挖完成后進行主墩承臺墩柱的施工，施工完成后進行回填。所有開挖土方采用自卸車運至棄方位置。

承臺墩柱施工完成后，進行主便道位置土方挖除，施工方法與墩柱開挖相同，依次開挖、支撐。

3.10 鋼板樁拆除

圍堰內部土體及施工垃圾清除完畢后，進行拉森鋼板樁拆除工作。先向圍堰內注水，到支撐位置以下半米時，機械配合進行支撐及內外圍檁的拆除。注水至圍堰外水位相同時，進行拉森鋼板樁的拆除工作[6]。

4 注意事項

首先，必須對圍堰的漏水情況進行仔細觀察。如果鋼板樁存在較大的漏水量，應立即派人下去用木屑、細砂或者棉絮對其進行封堵；其次，在抽水的過程中，必須對鋼板樁的變形以及移位情況進行仔細觀察，同時做好其記錄工作。對著抽水深度的不斷加大，鋼板樁上所承受的主動土壓力以及水壓力就會增大，一旦鋼板樁出現異常情況，應立即對其停止抽水，進行加固處理以后再繼續進行抽水；此外，針對圍檁與鋼板樁之間所存在的縫隙，應當采用型鋼或者硬木將其頂死，從而保證圍檁均勻受力，保證其受力點位于圍檁的中央位置；另外，要保證圍檁與圍檁之間，圍檁與斜撐、牛腿之間的焊接解封飽滿，不得出現脫焊以及漏焊的情況；最后，在每一個圍堰內還需設置一定數量的爬梯，從而方便人員進行上下走動。

5 結語

在橋梁承臺的施工過程中，只有對施工過程中的重要環節進行準確把握，掌握其要點，才能夠保證最終工程的質量能夠滿足相關設計要求。采用鋼板樁進行施工，與傳統的施工工藝相比，雖然增加了措施成本，但是可以有效節約工期，同時降低人工成本、設備成本以及管理成本，總的來說明顯由于其他的施工工藝，可以帶來良好的經濟效益。