復雜地質條件下鎖扣鋼管樁深水圍堰施工

王曉磊

中國葛洲壩集團路橋工程有限公司 湖北 宜昌 443002

引言

在復雜地質條件下，施工管理人員需要面對的情況是不同的，所以選擇的深水圍堰的方式也是不同的。在我國目前建設交通網的過程中，在全國各地都有針對深水情況建立橋梁工程的現象，大多數深水所處位置對于施工人員來講是有著一定的施工難度的。所以，本文借鑒不同深水工程對鎖扣鋼管樁深水圍堰施工過程中采用的不同辦法，結合現場的實際施工技術，為我國的橋梁建設工程貢獻一定的經驗，促進我國的社會主義建設。

1 武陽高速公路黃石段富水河特大橋深水圍堰施工工藝

1.1 工程概況

首先介紹武陽高速公路黃石段的工程特點，武陽高速公路黃石段是國務院批復的《長江中下游城市群發展規劃》中武漢至南昌高速公路通道的重要組成部分。在建設武陽高速公路時，富水河特大橋是擺在施工人員面前必須處理的難題之一。在建設的過程中，1號到19號這19個橋墩的位置是在三溪河中的，96號到106號這11個橋墩是在富水河中的，所以需要針對這30個橋墩的實際情況采取圍堰的方式進行施工。針對當地的氣候，五月到十月屬于降雨量最大的時間，全年大概百分之八十的降雨量都在這幾個月中。這30個橋墩施工難度最大的是97號及98號橋墩，因為其位于富水河的中心位置，橋墩周圍地質情況是地表自上往下為第四系沖洪積黏土、粉質黏土、砂、卵石、碎石、片石等覆蓋，覆蓋層厚11～20m不等，下伏基巖主要為白堊-第三季泥質粉砂，地質條件相對復雜，施工難度相較于其他橋墩來說比較大。

1.2 施工方案選擇

針對深水區的橋墩建設，往往能夠處于備選方案的大概有三種技術。第一種就是鋼板樁圍堰，第二種就是雙臂鋼圍堰，最后就是鎖扣鋼管樁圍堰。其中第一種方案和第二種方案都具有實際操作的經驗，而當時的施工管理人員對第三種施工方案沒有實際的施工經驗。

第一種鋼板樁圍堰技術，經常用于普通的水中圍堰施工工程中。在具體施工的過程中直接使用現成的鋼板樁，不需要進行二次加工，所以施工方法比較簡單。但是針對97號及98號橋墩周圍的碎石和片石，所以容易對鋼板樁造成損害，最后的施工效果可能會大受影響。其次就是由于是在深水區進行施工，即使在鋼板樁施工之后，仍然需要建立相對復雜的內支撐系統。在建設內支撐系統時，需要的材料比較多，同時建設的內支撐系統可能會影響機械的挖泥工作，直接會對建設的工期造成不利影響，所以對選擇鋼板樁圍堰施工方案放棄。

第二種是雙壁鋼圍堰施工方案，雙壁鋼圍堰在傳統的施工技術中強度、穩定性都能夠適應深水作業的要求[1]。但是相對于第一種施工方案，雙壁鋼圍堰技術需要的施工流程步驟更為煩瑣，同時還需要專業的水上技術人員，所以對人力資源的要求比較高。同時雙壁鋼圍堰使用完成之后水下部分不能回收。結合其投入的人力資源成本，可以說雙壁鋼圍堰技術浪費的資源比較多。

結合上面兩種圍堰方式的特點，最終選擇了鎖扣鋼管樁圍堰施工方案。首先鎖扣鋼管樁自身的強度能夠滿足深水作業的要求。雖然使用鋼的數量比較多，但是由于使用的鋼采購相對方便，同時鋼管樁能夠進行回收，所以對于資源的浪費程度也可以接受。最重要的就是鋼管樁在進行后續施工作業時，能夠直接選擇原有的施工設備，同時對施工精度要求比較低，所以能夠顯著提高施工效率和質量。雖然施工單位還沒有使用鎖扣鋼管樁圍堰施工的經驗，但是在實際的施工過程中，決定對97號及98號墩使用鎖扣鋼管樁圍堰技術，要求施工過程中要盡量小心謹慎，需要在實際過程中進行探索。

1.3 具體施工工藝

1.3.1 加工技術。在進行鎖扣鋼管樁加工之前，先需要焊接牛腿和安裝導向架工作，之后進行實際的鎖孔鋼管樁加工工作。首先針對鎖扣鋼管樁制作專用的臺架，先制作符合要求的臺架形狀，之后按照實際的設計圖焊接角鋼。同時選擇的鋼管樁也需要使用符合要求的尺寸和質量。在進行實際設計和加工的過程中，應該針對《鋼結構設計規范》的規定進行加工。最后需要施工人員注意的是，盡量使用二氧化碳保護焊進行實際的加工，這樣能夠有效保證鋼管樁使用的質量和角鐵的質量，能夠滿足深水的施工要求[2]。

1.3.2 插打技術。在鋼管樁加工完成之后，下一步工作就是進行鋼管樁的插打工作。首先將鋼管樁運送至實際的施工現場，然后根據導向架確定第一個鎖孔鋼管樁的位置，根據實際設計和加工的尺寸依次確定其他鎖扣鋼管樁的位置。

第一個鋼管樁的插打工作是最重要的，因為第一個鋼管樁是其他后面鋼管樁進行插打的基礎。所以在第一個鋼管樁上設計限位框架。在進行插打時一定要小心謹慎，插打工作人員要對插打的垂直角度和水平角度進行觀察。需要調整時可以停止插打，等吊車將插打的鎖孔鋼管樁的角度和位置調整好之后繼續進行插打。在最后調整完位置之后，使用振動錘進行緩慢敲打，這樣幫助鎖扣鋼管樁角度正確的進入深水區橋墩周圍的地層。在進行插打工作時，需要施工人員注意的是，一定要對鎖扣鋼管樁的角度進行實時的監測，發現傾斜度不滿足要求時，可以選擇手拉葫蘆方式進行糾正。同時在進行監測時，施工人員可以使用智能化的設備提高觀測的精度，通過這種辦法充分保證鎖扣鋼管樁的角度位置能夠滿足施工要求。最后就是針對插打過程中可能出現的問題進行分析，鋼管樁之所以出現久打不下的情況，有如下兩種原因：①可能是底部卷起，如果出現這種情況的話，可以對鋼管樁進行底部加固，提高管體的強度和硬度。這樣能夠充分保證鋼管樁可以打入地面。②在插打過程中也可能出現鋼管樁變形的情況，如果出現這種情況的話，要及時對鋼管樁進行更換。這樣能夠避免對鎖扣的損害，同時能夠保證施工的質量。在發現深水底部有鐵制或者鋼制物體會影響插打工作時，可以聯系潛水員對其進行清除[3]。這樣做能夠充分保證鎖扣鋼管樁質量滿足下一步施工動作，提高整個工程的施工質量。

1.3.3 合龍技術。通常情況下選擇合龍技術的實施地點應該選擇在下游的中間。在進行合龍時，需要施工人員注意的是，不要將四五根鋼管樁打到標高，合龍之后再將其統一打至標高。在富水河特大橋施工的過程中，使用的技術是異性鎖扣鋼管樁制作合龍。也就是在施工時，需要施工人員精確測量鎖扣的大小，還有其各個角度的寬度，然后根據施工人員測量的數據制作異形鎖。分析完成之后，加工需要特殊尺寸的鋼管樁，然后將這個特殊尺寸的鋼管樁帶至實際施工現場，進行合龍。

1.3.4 挖泥及內支撐施工工藝。挖泥工作和安裝內支撐系統的工作是鎖扣鋼管樁使用的基礎工作。首先針對挖泥工作，該工程的施工管理人員選擇的是常臂抓斗進行挖泥。在進行施工的過程中，需要保證內外部的水壓平衡。這樣既能夠保證施工質量，同時還能夠保證施工安全。挖泥的過程中需要根據實際的深度選擇能夠滿足施工條件的抓臂，保證抓臂的長度能夠滿足實際的需求。

最后就是建設內部的支撐系統。根據富水河的水深，選擇的建設支撐系統的方式就是先支撐后降水。也就是先安裝第一層支撐系統，然后進行抽水，之后安裝第二層系統，再進行抽水，以此類推。需要注意的就是在安裝支撐系統的過程中，使用的材料質量一定要得到充分的保證，這樣也能夠充分保證施工的安全。

1.3.5 鎖扣鋼管樁圍堰堵漏技術。最后就是鎖扣鋼管樁圍堰堵漏技術。如果圍堰設計內外水壓差達到了7，在這個時候使用單純的黏土進行填充，很容易出現鎖扣鋼管樁中的鎖扣在高壓以及水流的沖擊下漏穿透的現象。所以使用鎖扣鋼管樁圍堰堵漏技術來進行填充，以此保護鎖扣鋼管樁的鎖扣。經過實際的現場分析，最終選擇的堵漏材料為基坑中采出的優質黏土和采購的棉絮，通過工作人員的專業手法將棉絮和黏土進行充分的混合，然后將這種混合物填充進鎖扣內部，最后采用振動錐壓實鎖扣。需要工作人員注意的是，在壓實鎖扣填充物時，應該使用比鎖扣直徑小的金屬錐，這樣能夠有效避免鎖扣壓實在震動錐上。在實際操作的過程中，將鎖扣填充物填滿之后，進行震動壓實，然后鎖扣內部出現的塌陷進行填充物的再次填滿和壓實。最后鎖扣內部填充物能夠高出設計水面大概不到1m即可，通過這種方式能夠有效保護鎖扣的安全性。同時還需要工作人員注意的是，在進行填充的過程中可以使用一層棉絮一層黏土的手法，這樣能夠保證填充物的穩定性，進而保護鎖扣的安全。

2 在使用鎖扣鋼管樁進行深水圍堰工程中的注意事項

2.1 施工前進行充分的環境調查

在深水區使用鎖扣鋼管樁進行建設之前，需要先對其周圍的環境和水底的環境進行充分的調查[4]。需要調查的有當地的氣候條件、降雨時間。在施工過程中，降雨較大，施工的難度也會隨之增大，同時也會對施工安全造成影響。其次就是需要對水中的環境進行充分的調查，包括對水底地質地層、施工地點周圍的環境進行充分的調查，這樣能夠充分保證鎖扣鋼管樁在使用的過程中可以盡量降低環境因素導致的施工難度。比如說發現橋墩處有碎石、片石和鐵制鋼制材料時，及時對其清理，能夠降低鋼管樁損壞的概率，進而降低施工的難度，充分保證施工工程的質量和效率。需要工作人員注意的是，現階段我國的高新技術不斷發展，所以在實際的調查過程中能夠使用高精尖的技術對其調查，像紅外線成像技術，既能夠提高調查的精度，同時還能夠降低調查的工作量，提高工作效率。

2.2 施工中使用智能化的設備和技術

在施工中使用智能化的設備和技術主要包括兩個方面，一個是施工過程中進行測量，另一個就是在施工過程中進行操作。比如說在實際的施工過程中，需要施工工作人員進行測量的工作有很多，使用智能化的測量設備能夠提高測量精度，降低誤差。其次就是像在焊接角鐵的過程中需要使用焊機，可以使用智能化的焊機，在保證角鐵質量的同時，還能夠充分保證角鐵的尺寸。這樣能夠充分提高工程建設的質量和效率。

2.3 施工人員的安全

施工管理人員需要提高對施工人員安全的重視，在深水區進行鎖扣鋼管樁進行圍堰處理的工作，由于需要面對深水和大型的工程設備，甚至還需要到水中進行操作。所以對于施工人員的安全需要特別重視，盡量降低安全事故出現的概率。像施工管理人員可以從施工人員的安全裝備和提高施工人員的安全意識入手。從物質層面和精神層面充分保證施工人員的生命健康安全。這樣能夠幫助企業在獲得良好的經濟效益的同時獲得良好的社會效益，最重要的是能夠充分保證施工工程的高質量高效率進行。

3 結束語

深水圍堰工作是建設我國多元化交通網的基礎，因為在我國的陸路交通運輸中，很多地方都需要經過深水區。所以在實際施工的過程中，應該結合不同地區的實際特點選擇施工方案，保證施工方案能夠貼合工程特點。同時需要管理人員注意的是，施工方案中要盡量降低施工成本，這樣能夠最大程度避免資源的浪費，保證施工單位獲得良好的經濟效益和社會效益。