沱澮河航道五河船閘下游靠船墩水上作業(yè)施工實(shí)踐

許德宏，宋力，李鵬

（1.江蘇省水利建設(shè)工程有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225002；2.江蘇省水利科學(xué)研究院材料結(jié)構(gòu)所,江蘇 揚(yáng)州 225002）

1 工程簡介

沱澮河航道五河船閘新建項(xiàng)目是安徽省重點(diǎn)項(xiàng)目，由船閘主體工程、拆除重建分洪閘和一座船閘橋三部分組成。五河船閘設(shè)計(jì)為500噸級(jí)，兼顧1000噸級(jí)、IV級(jí)船閘，閘室長200m，閘室寬23m，水深4m，船閘工程于2016年3月16日開工。

五河船閘下游導(dǎo)航墩采用墩式結(jié)構(gòu)，中間用人行便橋連接，共十個(gè)墩十節(jié)人行便橋，主要施工內(nèi)容包括灌注樁、底板、墻身（包括鋼板護(hù)面、系船柱、系船鉤、鋼板防腐、混凝土表面刷賽柏斯、鋼爬梯等）、預(yù)應(yīng)力混凝土多孔板、人行便橋，其中6個(gè)靠船墩在淮河水上，水上的六個(gè)靠船墩施工計(jì)劃安排在枯水期（2017年12月至2018年3月份）進(jìn)行，淮河水位在13.5m左右。

2 施工工藝

根據(jù)五河船閘下游靠船墩水上作業(yè)特點(diǎn)，采用鋼圍堰設(shè)置打樁平臺(tái)施工灌注樁、鋼圍堰內(nèi)施工底板及墻身，最后拔出鋼圍堰的施工工藝。

3 鋼圍堰平臺(tái)施工

本工程水上平臺(tái)采用鋼圍堰（6.354×8.000m）、鋼管樁基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)采用20#槽鋼，頂部鋪設(shè)20#槽鋼軌道作為樁機(jī)行走平臺(tái)。

3.1 平臺(tái)高程

根據(jù)淮河施工期水位最高值13.5m及現(xiàn)場施工實(shí)際需要，施工平臺(tái)標(biāo)高=施工期最高水位13.5m+波浪爬高0.5m=14.0m。

3.2 平臺(tái)平面布置

為抓緊工期結(jié)合現(xiàn)場靠船墩尺寸，采用兩套鋼圍堰同時(shí)施工。1#鋼圍堰平臺(tái)長度為8.000m，寬度為6.354m；2#鋼圍堰平臺(tái)長度為10.000m，寬度為8.000m。

3.3 鋼圍堰平臺(tái)結(jié)構(gòu)

靠船墩施工平臺(tái)為鋼圍堰與槽鋼組合的桁架式結(jié)構(gòu)。主梁、縱梁、橫撐、斜撐、立柱等節(jié)點(diǎn)間的連接均采用焊接。基礎(chǔ)采用鋼圍堰（6.354×8.000m），采用浮吊船、配D62樁錘進(jìn)行打設(shè)。鋼圍堰基礎(chǔ)施工后，在鋼圍堰頂部埋設(shè)、焊接槽鋼，作為上層槽鋼擱置面，在標(biāo)高+14.0m處設(shè)槽鋼剪刀撐。上層槽鋼擱置在下層槽鋼上，各個(gè)連接節(jié)點(diǎn)均需焊接牢固。在上層槽鋼上鋪設(shè)打樁平臺(tái)，樁機(jī)在平臺(tái)上行駛作業(yè)。

圖1 水上作業(yè)工藝流程圖

3.4 鋼圍堰制作

項(xiàng)目部根據(jù)現(xiàn)場施工實(shí)際情況，在下游圍堰外側(cè)場地進(jìn)行整體鋼圍堰的制作，鋼圍堰由設(shè)計(jì)人員進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，鋼圍堰現(xiàn)場根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行專業(yè)制作，并經(jīng)項(xiàng)目部質(zhì)量部門驗(yàn)收合格后使用。

圖2 鋼圍堰平面布置示意圖

3.5 鋼圍堰安裝

測量定位：本工程鋼圍堰平面布置測量直接用全站儀進(jìn)行坐標(biāo)定位。

鋼圍堰吊裝：鋼圍堰吊裝采用汽車吊配合浮吊進(jìn)行吊裝，先用汽車吊把鋼圍堰吊到浮吊可吊工作范圍內(nèi)，再用浮吊把鋼圍堰運(yùn)輸至鋼圍堰平面布置位置，放入水中。

鋼圍堰安裝：鋼圍堰吊入水中后，將使用D62樁錘對(duì)鋼圍堰進(jìn)行施打，插入河床，深度為1.0～1.5m，以達(dá)到承載力為止。

鋼圍堰內(nèi)抽水：圍堰安裝完成后，先對(duì)圍堰內(nèi)進(jìn)行排水。

鋼圍堰內(nèi)填土：圍堰內(nèi)抽水完成后，采用吸砂泵對(duì)圍堰內(nèi)進(jìn)行填土，填土至靠船墩底板底，高程為11.0m。

圖3 鋼圍堰施工

3.6 搭設(shè)施工平臺(tái)

鋼圍堰頂搭設(shè)鉆孔工作平臺(tái)，在鋼圍堰頂部埋設(shè)、焊接槽鋼，作為上層槽鋼擱置面，在標(biāo)高14.0m處設(shè)槽鋼剪刀撐。上層槽鋼擱置在下層槽鋼上，各個(gè)連接節(jié)點(diǎn)均需焊接牢固，槽鋼頂上再鋪1.6cm厚鋼板形成操作平臺(tái)；航道通行安全交通維護(hù)各項(xiàng)工作必須于平臺(tái)水上正式施工之前全部完成。主要安全維護(hù)工作包括：①于上下游處150m處，分別設(shè)立和豎置“水上作業(yè)施工、減速謹(jǐn)慎行駛”；②于各防護(hù)樁部位全面貼上夜行反光膜，用于夜間警示通行船只水面航行安全；③于醒目位置放置爆閃燈，并配置太陽能電源及USB備用應(yīng)急電源，保持24小時(shí)通電，確保施工期有效提醒夜間船只行駛安全。

4 靠船墩基礎(chǔ)灌注樁作業(yè)

4.1 鋼護(hù)筒作業(yè)水下埋設(shè)

灌注樁頂端鋼護(hù)筒材質(zhì)采用鋼板（通常取A3號(hào)鋼）圍成，護(hù)筒鋼板厚度通常取 1.0～1.05mm，其深度通常取2.05～3m，其剛度、強(qiáng)度及防滲漏性要能保證灌注樁施工開鉆要求。本工程鋼護(hù)筒內(nèi)徑取1.7m，周邊在于鉆頭軌跡半徑20～30cm。護(hù)筒埋置應(yīng)穩(wěn)固進(jìn)入土體中1～2.5m，其頂端應(yīng)高出擬澆筑底板2～2.5m。

根據(jù)樁基施工規(guī)范要求，灌注樁施工前先行測量放樣，應(yīng)確保護(hù)筒頂面幾何中心與設(shè)計(jì)樁位坐標(biāo)位置偏差小于等于5cm，護(hù)筒埋設(shè)過程中應(yīng)保持護(hù)筒垂立，傾斜度不應(yīng)大于1%。

4.2 平臺(tái)鉆孔灌注樁機(jī)就位

平臺(tái)安裝鉆孔灌注樁機(jī)步驟如下：鉆機(jī)底盤安裝→鉆架→鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤→鉆機(jī)→電動(dòng)機(jī)→起吊系統(tǒng)。

鉆機(jī)底盤應(yīng)提前于陸地拼裝完成，用吊車吊放至平臺(tái)初步定位、調(diào)平。所有部件拼裝后反復(fù)調(diào)整底盤水平度，并保證樁位中心、轉(zhuǎn)盤中心及起吊點(diǎn)中心同心同線，中心垂直度偏差小于等于5cm。

最后反復(fù)調(diào)整鉆機(jī)底盤水平，并使吊點(diǎn)中心、轉(zhuǎn)盤中心和樁位中心位于同一鉛垂線上，中心偏位不大于50mm。

圖4 鉆孔灌注樁水上作業(yè)組裝示意圖

4.3 鉆孔泥漿制備及處理

灌注樁鉆孔所配制的護(hù)壁泥漿應(yīng)能保證在鉆孔過程中孔壁穩(wěn)定不塌孔。泥漿應(yīng)選用膨潤土或粘性土制成懸浮液，其砂率、流動(dòng)性及黏性能滿足樁基放工技術(shù)規(guī)范的要關(guān)規(guī)定。在鉆孔過程中應(yīng)保持每隔一段時(shí)間（30～45min）對(duì)于泥漿指標(biāo)進(jìn)行測定，根據(jù)測定結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整泥漿配比。為保證不塌孔，須有一定的水位壓力差，確保護(hù)筒內(nèi)部水位高于筒內(nèi)1～2m。

制成品泥漿全部采用小型船只水運(yùn)至鉆孔平臺(tái)處，造孔完畢采用泥漿船只外運(yùn)至指定地點(diǎn)排出積水進(jìn)行沉淀處理。船只運(yùn)輸泥漿過程中要防止泥漿污染周邊環(huán)境，在運(yùn)輸過程中要注意泥漿滴、漏、冒，要有專人進(jìn)行管理。

鑒于本工程為水上施工作業(yè)，將采用在樁位附近單獨(dú)設(shè)置大口徑鋼筒作為泥漿沉淀及循環(huán)池，以處理施工產(chǎn)生的泥漿，其直徑為2m，于鋼護(hù)筒上側(cè)開取小口子，作為泥漿進(jìn)出通道，于護(hù)筒頂部架設(shè)泥漿泵抽取護(hù)筒內(nèi)泥漿從而形成泥漿循環(huán)系統(tǒng)。

在澆筑之前先將樁位護(hù)筒內(nèi)泥漿少量抽出，抽至河床標(biāo)高位置，然后再將相鄰循環(huán)池、沉淀池內(nèi)泥漿全部抽出，以保證首盤混凝土灌注以后泥漿池能滿足不外溢要求。

4.4 進(jìn)尺鉆孔

正式鉆孔前先行檢查轉(zhuǎn)盤中心、鉆桿中心、樁位中心的垂直度，應(yīng)保證垂直度偏差小于2cm。開鉆時(shí)采用低速率進(jìn)尺，導(dǎo)向鉆頭進(jìn)入穩(wěn)定土層后再逐步增加鉆進(jìn)速率直至鉆孔至設(shè)計(jì)底高程。待自檢合格后，報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)合格后即可進(jìn)入清孔工序。

4.5 清孔

為保證成孔后沉渣厚度滿足規(guī)范要求，鉆孔深度符合設(shè)計(jì)要求后，對(duì)孔內(nèi)泥漿進(jìn)行逐步稀釋清孔。

清孔時(shí)將鉆具提升一段距離后，更換專用清孔頭，進(jìn)行不斷清孔，直至孔底沉渣厚度不大于設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，停止清孔，將鋼筋籠進(jìn)行吊裝至孔內(nèi)。

4.6 吊裝鋼筋籠

鋼筋籠采用分節(jié)吊裝，在鋼筋籠外邊側(cè)主筋每隔2～3m放置一道混凝土墊塊保護(hù)層圈，用于保證灌注樁鋼筋保護(hù)層滿足設(shè)計(jì)要求。鋼筋籠起吊過程中須保證放至孔中時(shí)垂直，防止嵌入孔壁。

鋼筋籠頂處的定位，在吊裝前提前制作簡易鋼筋籠限位裝置，限位裝置用鋼管及鋼筋焊接而成，使用時(shí)懸掛于鋼護(hù)筒頂四周，用于限制鋼筋籠在吊放過程中的位移，以確保滿足技術(shù)規(guī)范要求。

鋼筋籠初步定位后，通過吊鋼線墜來實(shí)現(xiàn)精確定位。主要方法為通過保護(hù)樁來復(fù)位樁位中心點(diǎn)，在鋼筋籠頂張拉十字對(duì)角線，校正鋼筋籠中心是否與樁位中心保持重合，如有偏差應(yīng)使用鋼管或橇棒來修正鋼筋籠的中心位置，確保其與樁位中心點(diǎn)重合。

4.7 灌注樁導(dǎo)管安裝

本工程灌注樁導(dǎo)管采用內(nèi)徑28cm鋼管，最下端一節(jié)導(dǎo)管長度不少于6m，各節(jié)導(dǎo)管事先應(yīng)試拼，并進(jìn)行密封壓力試驗(yàn)及接頭抗拉試驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后再進(jìn)行現(xiàn)場使用。導(dǎo)管拼裝前按吊裝導(dǎo)管先后次序用記號(hào)在每節(jié)導(dǎo)管外標(biāo)記節(jié)長尺寸及序號(hào)，以便在澆筑過程中識(shí)別導(dǎo)管總長度及導(dǎo)管在已澆筑混凝土中的埋管深度。

導(dǎo)管向下吊裝過程中，應(yīng)保持導(dǎo)管垂直下沉，不得與鋼筋籠有接觸，首盤混凝土出料導(dǎo)管下口出料處應(yīng)保持在30～50cm，下料導(dǎo)管的總長度可以根據(jù)導(dǎo)管節(jié)數(shù)及與工作平臺(tái)的高程進(jìn)行雙重復(fù)核計(jì)算。導(dǎo)管的升降通過樁機(jī)上的副電動(dòng)卷揚(yáng)裝置進(jìn)行上下起吊。

導(dǎo)管安裝就位后于入料口頂?shù)跹b儲(chǔ)料斗，其容積大小應(yīng)綜合考慮灌注樁澆筑首盤混凝土下料后最末端導(dǎo)管埋深不小于1m。儲(chǔ)料斗的提升能通過樁機(jī)主卷揚(yáng)機(jī)來操作。

4.8 水下混凝土澆筑

鋼筋籠及導(dǎo)管安裝完畢，灌注樁水下混凝土澆筑前須對(duì)孔底沉渣厚度指標(biāo)進(jìn)行檢測，如大于設(shè)計(jì)要求則要進(jìn)行二次清孔，直至孔底沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行澆筑。澆筑過程中應(yīng)保持澆筑的連續(xù)性，中途不得中斷。

首盤混凝土澆筑后，應(yīng)保證混凝土在導(dǎo)管內(nèi)埋深不少于1m以上，然后再進(jìn)行后續(xù)澆筑。在澆筑的過程中，導(dǎo)管的最未節(jié)出料口應(yīng)保持在2～6m。在澆筑過程中，導(dǎo)管應(yīng)不斷拆裝，拆下的導(dǎo)管及時(shí)清除內(nèi)部浮漿。澆筑至樁身設(shè)計(jì)頂標(biāo)高時(shí)應(yīng)高出設(shè)計(jì)頂標(biāo)高1～1.5m，用于混凝土凝結(jié)后鑿除樁頂浮漿。

5 靠船墩底板施工

樁基施工完成后，對(duì)樁基進(jìn)行破樁頭，檢測樁，然后進(jìn)行混凝土封底施工靠船墩底板。模板安裝、鋼筋制作及安裝全部在封閉鋼圍堰內(nèi)施工，最后澆筑靠船墩底板。模板、鋼筋、鋼管等的運(yùn)輸采用浮吊吊入鋼圍堰內(nèi)，混凝土澆筑采用汽車泵打入料斗，船運(yùn)至底板處浮吊吊入倉。

6 靠船墩墻身施工

靠船墩底板澆筑完成后，進(jìn)行墻身鋼筋綁扎，整體模板拼裝，鋼板護(hù)面、系船柱、系船鉤安裝，最后澆筑混凝土墻身，模板、鋼筋、鋼管、鋼板護(hù)面等的運(yùn)輸采用浮吊吊入鋼圍堰內(nèi)，混凝土澆筑采用汽車泵打入料斗，船運(yùn)至底板處浮吊吊入倉。

7 鋼圍堰拆除

靠船墩施工完成后，用振動(dòng)錘配合浮吊拆除鋼圍堰，整體吊高超過靠船墩頂，移至下一個(gè)靠船墩位置，并對(duì)鋼圍堰焊接點(diǎn)、變形量等進(jìn)行檢查驗(yàn)收，合格后進(jìn)入下一個(gè)靠船墩施工。

8 結(jié)語

沱澮河航道五河船閘下游靠船墩于2017年12月至2018年4月份施工，施工結(jié)束后對(duì)施工效果進(jìn)行檢測。結(jié)果表明：采用低應(yīng)變對(duì)樁身完整性進(jìn)行檢測，樁身長度滿足設(shè)計(jì)要求；采用高應(yīng)變對(duì)灌注樁承載力進(jìn)行檢測，承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求；采用回彈法對(duì)靠船墩墻身強(qiáng)度進(jìn)行檢測，所檢部位強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。船閘工程于2016年3月開工，2018年11月通過交工驗(yàn)收，2020年7月通過竣工驗(yàn)收。五河船閘的建成和投入使用，極大地提高了澮河流域的通航能力，能夠有效滿足腹地運(yùn)輸和船舶大型化的發(fā)展要求。