實例分析特大橋施工中的拉森鋼板樁圍堰應用

秦弛

摘 要：在特大橋施工中拉森鋼板樁作為一種新型的材料，具有施工簡單、便捷、防火效果好等優點，在施工中受到廣泛的應用。本文結合工程實例分析拉伸鋼板在特大橋施工中應用。通過應用結果分析，其結構性能設計具有合理性，且為特大橋工程的施工提供了可參考的技術價值。

關鍵詞：特大橋施工；鋼板樁圍堰；拉森鋼板；應用

1 工程概況

某鐵路新建工程特大橋河床開闊，主橋長（120+200+120）m矮塔斜拉橋，總長為440m。其中22號～24號為水中的主要墩，承臺尺寸為13.4m×11.6m×4.0m，承臺下有20根摩擦樁作為基礎，直徑為2.0m。主墩處距離河床高度為15.4m，墩厚度為1.8m，主墩高為23m。經過地質勘探，發現22號～24號墩柱范圍的地質較差，由上到下依次為淤積層—松散細砂層—松散中砂層和粗砂層—中密粗砂層—中風化基巖[1]。

2 鋼板樁圍堰的設計

根據勘察的工程地質概況和施工現場的特點，結合鋼板樁的特定和工藝特點，本次特大橋施工選用拉森IV型鋼板樁。該鋼板樁具有較高的抗彎性能，寬度適宜，根據現場的施工地質和施工條件選擇15米長的鋼板樁，插入到土的深度為鋼板樁的0.5倍。承臺的平面尺寸外加1.1.5米寬的施工預留空間為鋼板樁插打的范圍，主要尺寸（16.4m×13.6m），插打鋼板樁的主要工具為履帶吊機、振動錘機和液壓拔樁機各1臺。在設計鋼板樁圍堰時需要實施干挖法，先抽水再挖土，反復驗算鋼板樁的長度和基坑的穩定性等[2]。

2.1 坑底涌砂驗算

圍堰基坑中含有松散的砂石，并夾雜著粗卵石，因此抽水的過程會出現涌砂的現象。因此需要對基坑內的涌砂進行反復的驗算，采用滲流理論計算出不產生涌砂和不滑動安全系數。表示為：

K °i °rw≤r’

其中K為不產生涌砂安全系數；i為水力梯度；水的容重表示為rw，土的浮容重表示為r’。

在施工的過程中，水位達到20m時，本工程的鋼板樁使用的長度為15米，基坑的高度為12米，河床的高度為15米，鋼板樁高出施工水位50厘米，因此可以計算出鋼板樁的深度為6.0m。鋼板樁插入水中的深度為9.95m，開挖的深度為2.7m，高度為8.0m。因此可以計算出水力梯度為0.46m，進而得到不產生涌砂的安全系數為2.26。

2.2 坑底隆起驗算

由于圍堰內基坑地面上水壓和土壓產生的力不平衡，如果圍堰抽水和深挖基坑時會到最后基坑底部的軟土受到擠壓進而隆起，因此需要計算出坑底不滑動安全系數。

根據滲流理論，不滑動安全系數為：

Ks= Nc ° Su /（rH + q）

其中圍堰外土面以上超荷載為q，計算結果為50.5kN；抗剪強度為Su，計算結果為32kN；承載力系數為Nc，取值為5.7.因此可以得到不滑動安全系數為Ks=1.74.

因此通過以上計算分析，在使用15米上的鋼板樁進行基坑深挖時，系數K為2.26，系數Ks為1.74，均滿足本次工程的施工安全系數。

2.3鋼板樁圍堰的支撐設計

按照先支撐后降水的原則進行基坑的施工，進行分層逐一的支撐和降水，本次工程選用2層內支撐，采用雙拼I56b支撐，按照現場施工要求進行具體的改變。

3 鋼板樁圍堰的施工方法

3.1 鋼板樁的整修

將鋼板樁運輸到施工現場后，需要對其進行分類和編號，每個鋼板樁需要達到施工的工藝質量要求，每組鋼板樁的寬度要低于30mm；保證鎖口處光滑平整，呈直線分布；鎖口拼裝的高低誤差控制在2mm以內；鎖口拼接處間隙控制在3mm以內；鎖口整修后需要使用長3米的短板實驗。鋼板樁使用電動絞車運輸。鎖口處不能出現彎曲等缺陷，出現彎曲的地方加以修整，冷彎、熱敲的溫度不能超過800～1000℃。在焊接時先對焊，在加上固板。焊接縫要平整、光滑，兩端切割整齊[3]。

3.2 鋼板樁的組拼

將長度相同的三塊鋼板樁連成一組，同時在鎖口內嵌入黃油、瀝青，組樁和單一鋼板樁的鎖口內要涂上黃油，以減少阻力，增加抗滲性能。焊接鋼板樁時需要需要用弧形的夾箍是否完整，將鎖口外涂上一道桐油灰。

3.3 測量定位以及導向安裝

為保障鋼板樁插入的精確度，需要現將導向設置在施工平臺上，這樣便于準確的測量出每個鋼板樁的插入位置，合理控制誤差范圍。

3.4 鋼板樁的插打

采用履帶機和振動錘進行鋼板樁的施工，使用履帶機將鋼板樁保持豎立狀，安裝在相應的位置上，插入到鋼板樁的鎖口中。將鋼板樁插打到底，先插合攏后在逐塊打入，按照先上游后下游的方式進行。鋼板樁插入時要保持垂直方向，完成一次的準確的插入。垂直度較差時，分多次打入，先打到一定的深度，再打入要求的深度。

3.5 鋼板樁鎖口抽水堵漏

鋼板樁插打完后進行抽水。采用內設支撐進行抽水，事前檢查節點是否接緊，防止抽水過程中滲漏。抽水速度不能過快，否則會產生一定的壓差，需要持續觀察圍堰的情況，一旦出現鎖口漏水，需要將棉絮插入鎖口內堵水。采用混凝土墊層防止樁角的漏水。

3.6 拔樁

完成承臺和墩身的施工后將模板拆除，其次拔出鋼板樁。需要按照從下到上的原則拔出，并且要平衡內外的水壓，防止鋼板樁受到水壓而脫離漏水。拔樁機夾著鋼板樁的頭部振動2分鐘，松動鋼板樁樁基的土層，減少拔樁過程中的摩擦力，然后緩慢向上拔出。

結語

本工程經過使用鋼板樁圍堰施工方案，基坑抽水后圍堰擋水止水效果良好，沒有出現滲漏和管涌等不良現象，且堰體穩定。該方法施工簡單方便，工程量小，適用于地質較差的特大橋工程，且工期較短，滿足了施工的工藝要求，具有良好的應用價值。