超長鋼板樁圍堰施工新技術研究

劉忠波 劉廉碧

【摘? 要】論文主要結合濱北線松花江公鐵兩用橋改建工程施工，在常規施工工藝工法基礎上，引進裝配式、智能化等施工新技術，改進傳統施工技術，提高施工質量的同時，有效降低了施工風險，對同類工程施工具有指導意義。

【Abstract】This paper mainly combines the reconstruction project of Binbei Line Songhuajiang railway double-use bridge. On the basis of the conventional construction technique， this paper introduces new construction technologies such as assembly and intelligentization， improves the traditional construction technology， improves the construction quality， and effectively reduces the construction risk， which has guiding significance to the construction of similar projects.

【關鍵詞】鋼板樁;圍堰;施工;新技術

【Keywords】steel sheet pile; cofferdam; construction; new technology

【中圖分類號】U445.55+.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）09-0182-02

1 引言

近年來，國內橋梁深水基礎廣泛采用大型群樁基礎，隨之發展而來的相應有多種圍堰施工技術。常見的圍堰形式主要有鋼板樁圍堰、鎖口鋼管樁圍堰、雙壁鋼圍堰等，其中鋼板樁圍堰具有施工速度快、經濟效益好、可重復利用等諸多優點，廣泛應用于修建橋梁深水基礎時的圍堰工程。本文主要結合濱北線松花江公鐵兩用橋改建工程施工實踐，簡要介紹與常規鋼板樁圍堰施工相比的新技術。

2 工程概況

濱北線松花江公鐵兩用橋改建工程位于濱北線哈爾濱東站至松浦站間，是濱北鐵路線和城市快速路跨越松花江的主要橋梁，上層為公路，下層為鐵路，主橋公鐵公用，公路橋面雙向6車道，橋面寬30m，鐵路為雙線。公鐵合建段橋孔布置方案采用[2～32m預應力混凝土簡支梁+2×96m簡支鋼桁梁+（96+2×144+96）m雙線連續鋼桁橋梁+6×96m簡支鋼桁梁+22～32m預應力混凝土簡支梁]，合建長度2052.7m。圓端型橋墩，鉆孔樁基礎。跨江主橋墩處水深14m，抽水后圍堰內外水頭差達17m，采用鋼板樁圍堰施工，鋼板樁長28m。

3 施工關鍵技術

3.1 鋼板樁插打導向定位新技術

鋼板樁插打時要嚴格控制樁的垂直度和圍堰平面尺寸，尤其是第一根樁要從兩個相互垂直的方向同時控制，確保垂直不偏。利用鋼護筒焊接支撐牛腿，其上設置平面定位框，作為鋼板樁插打時的導向裝置。首根鋼板樁插打前，在平面定位框上安裝高度3m的首樁導向架，導向架上下口設置有可調節限位滾輪;首根鋼板樁插打時，采用數顯式水平尺實時測量鋼板樁垂直度，確保首根鋼板樁的垂直度滿足要求。首樁插打到位后，拆除首樁導向架，其余鋼板樁依次通過已打入鋼板樁的鎖口和平面定位框限位插打控制鋼板樁的垂直度（見圖1和圖2）。

3.2 內支撐裝配化施工新技術

內支撐采用裝配式施工，其支撐桿件在構件廠內統一加工，內支撐型鋼構件按設計尺寸下料，先整體后局部依次拼裝焊接成型，對內支撐焊縫進行超聲波探檢測，檢測合格后統一進行防腐涂裝。內支撐安裝時采用平板車船運至現場，整體吊裝至焊接于鋼板樁凹槽內的鉸接牛腿上。內支撐吊至鉸接牛腿后，采用內支撐下放系統分層下放（見圖3）。

3.3 鋼護筒水下清洗新技術

在進行封底混凝土施工時，封底混凝土高度范圍內的鋼板樁及鋼護筒清洗不徹底，圍堰抽水后易形成滲水通道，影響圍堰施工安全。常規施工時，潛水員持高壓水槍水下沖洗鋼板樁及鋼護筒，不僅操作不便，而且沖洗面積難以全覆蓋，沖洗質量難以得到保證。本工程中，引進了鋼板樁及鋼護筒快速清洗裝置。

鋼護筒水下清洗裝置：采用無縫鋼管加工成內徑較鋼護筒直徑略大的圓環，圓環設置進水口并通過橡膠水管與增壓離心泵相連，圓環內側均勻布設6～8個直徑5mm的出水孔。為了確保水中鋼護筒清洗質量，圓環鋼管頂面正交設置4個吊耳，同時加工十字形吊具并通過鋼絲繩與之相連。水中清洗鋼護筒時，通過旋轉吊具帶動圓環鋼管轉動，確保鋼護筒橫斷面沖洗全覆蓋。鋼板樁清洗時，采用無縫鋼管作為豎向送水通道，鋼管頂口與增壓離心泵通過橡膠水管連接，鋼管底口焊接噴嘴加大水壓，作業時鋼管沿著鋼板樁上下活動沖洗鋼板樁。封底范圍內鋼板樁及護筒清洗完成，引入高清水下攝影檢查清洗質量，確保鋼板樁及護筒清洗質量。

3.4 二次封底施工新技術

在進行封底混凝土施工時，復雜地質條件下河床面仍存在大量浮泥，直接澆筑封底混凝土，浮泥上涌將導致封底混凝土嚴重夾泥。圍堰抽水后，在巨大的水頭壓力作用下，極易形成涌水通道。本工程在封底混凝土澆筑前，河床面鋪設一層1m厚碎石。封底混凝土采用二次封底工藝，每次澆筑前清洗封底厚度范圍內的鋼板樁及鋼護筒，第一次澆筑1m，作為隔離層包裹殘余浮泥;混凝土初凝后，用污水泵吸走已澆筑封底混凝土頂部的浮泥，再次清洗鋼板樁及鋼護筒，檢查合格后再進行第二次封底混凝土澆筑。

4 施工監控技術

為保證鋼板樁施工安全，需要在施工中進行施工監控，主要包含以下三個方面。

4.1 鋼板樁變形監控

在圍堰長邊和短邊各設置一處測斜管，將固定測斜管的鍍鋅鋼管焊接在圍堰鋼板樁內側，隨著鋼板樁插打進入地層，再將測斜管放入鍍鋅鋼管中，測斜管與鍍鋅鋼管之間填入細沙固定測斜管。

4.2 內支撐應力監控

內支撐下放前，選擇有代表性的結構部位，布置鋼弦式應變計，圍堰施工過程中對內支撐應力進行動態監測。

4.3 水位監控

圍堰外側設置水準尺，實時監測水位的變化情況。

5 關鍵技術控制措施

①鋼板樁接長在專用平臺上進行，并確保兩根鋼板樁的軸線在同一條軸線上，接口處平順、無錯臺。對焊時，端頭做45°坡口，分層施焊，焊縫飽滿，對焊完成后，將焊縫打磨平整并采用超聲波探傷對焊縫進行全檢。②鋼板樁插打時，采用平面定位框、首樁導向架控制鋼板樁平面位置及垂直度，為圍堰順利合龍奠定基礎。③內支撐下放采用多臺千斤頂同步下放，通過液壓千斤頂頂升回縮實現內支撐整體吊掛下放，過程中及時測量各吊點下放長度，嚴格控制單次下放高度，及時調整糾偏，確保內支撐各個吊點位置同步下放。④圍堰抽水過程中，每抽水至內支撐底口時暫停抽水，檢查并完善圍堰抄墊情況，確保所有鋼板樁與內支撐抄墊到位。⑤圍堰吸泥過程中，使用測錘測量河床面標高，封底前河床面標高與設計標高偏差控制在20cm以內。⑥吸泥時，嚴禁堆放在鋼圍堰四周，以免增大堰外側壓力。⑦吸泥施工派遣潛水員時，潛水員應在水中用手摸觸，尤其注意鋼板樁角隅泥土情況，確保清除到位。⑧圍堰吸泥完成，采用鋼板樁及護筒水下清洗裝置將封底高度范圍內鋼板樁 及護筒清洗干凈，并采用水下高清攝影檢查清洗質量。⑨鋼板樁圍堰封底采用設置碎石隔離層、二次封底施工工藝，提高封底混凝土自身質量。

6 結語

①通過采用新型鋼板樁插打導向定位裝置，有效解決了超長鋼板樁插打垂直度難以控制、圍堰最終合龍困難的難題。②通過鋼板樁圍堰內支撐采用裝配化施工，縮短了圍堰施工工期，避免了原位組拼安全風險高、施工工期長的缺點。③通過引進采用水下清洗裝置，在圍堰封底之前對封底厚度范圍內的鋼板樁及鋼護筒進行清洗，提高了清洗質量及效率，確保封底混凝土界面清洗質量。④通過對全砂層地質條件下鋼板樁圍堰的封底，設置碎石隔離層、采用二次封底施工工藝，確保封底混凝土澆筑質量。

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