橋梁施工中鋼板樁圍堰技術(shù)的應(yīng)用研究

全海龍 李小杰

（中交一公局第三工程有限公司，北京 101102）

1 工程概況

中交第一公路工程局有限公司承建的濟(jì)源至陽城高速公路濟(jì)源段JYTJ-1標(biāo)段，全長為12.55 km，左線起訖樁號(hào)為ZK38+515～ZK51+076，長12.561 km，右線起訖樁號(hào)為YK38+550～YK51+100。其中，本標(biāo)段共有3座0.82 km的橋梁，其承臺(tái)采用鋼板樁圍巖技術(shù)。

2 鋼板樁圍堰施工

2.1 鋼板樁處理

鋼板樁處理中，同一圍堰的鎖口必須選擇性質(zhì)相同的鋼板樁，結(jié)合分橋梁工程實(shí)際，確定鋼板樁的具體數(shù)量與規(guī)格，檢查鋼板樁鎖扣質(zhì)量、鋼板樁是否連續(xù)完整、質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，確保各方面均符合設(shè)計(jì)要求后才能夠投入使用。

由長臂挖掘機(jī)與履帶吊共同完成橋梁承臺(tái)基坑開挖作業(yè)，在鋼板樁上增設(shè)圍棱及支撐，對開挖施工進(jìn)行支護(hù)。連續(xù)開展深基坑開挖施工，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高，進(jìn)行封底混凝土的灌注作業(yè)。此外，檢查封底混凝土的強(qiáng)度，確保其達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范值后開始抽水，此后采用環(huán)切法完成鋼板樁的切除作業(yè)，清理找平封底混凝土表面。

由質(zhì)量驗(yàn)收專驗(yàn)收樁基，確定樁基質(zhì)量達(dá)標(biāo)后，開始綁扎承臺(tái)鋼筋、支立鋼模板，并實(shí)施混凝土澆筑作業(yè)與養(yǎng)護(hù)。承臺(tái)開挖方式采用垂直開挖，在開挖過程中對鋼板樁進(jìn)行保護(hù)，以免損壞鋼板樁。承臺(tái)開挖剖面如圖1所示。

圖1 承臺(tái)開挖剖面

2.2 鋼板樁插打技術(shù)要點(diǎn)

（1）在鋼板樁鎖扣內(nèi)涂抹潤滑劑，以此降低在插打過程中產(chǎn)生的摩阻力。

（2）以吊車起重高度為基準(zhǔn)，合理安置吊點(diǎn)，配合千斤頂完成鋼板樁的插打作業(yè)，若出現(xiàn)起重機(jī)高度難以滿足施工需要的異常情況時(shí)，可選擇在鋼板樁1/3以上位置捆扎鋼絲繩，并按照鋼絲繩-橡膠皮-夾板的設(shè)計(jì)順利安置，防止在施工過程中發(fā)生鋼絲繩滑移的不利情況。

（3）在鋼板樁底部位置可設(shè)計(jì)綁扎兩根纜風(fēng)繩，方便操作人員控制鋼板樁。

（4）檢查鋼板樁質(zhì)量，確保鋼板連續(xù)完整，輔助專業(yè)設(shè)備定位鋼板樁下插位置，沿導(dǎo)向架精準(zhǔn)下插第一片鋼板樁。

（5）采用打拔樁機(jī)夾住鋼板樁后，要求施工人員按照施工圖紙對鋼板樁的插入位置進(jìn)行復(fù)核檢查，確保定位精確后實(shí)施插打。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求與規(guī)范控制插入垂直，直至第一片鋼板樁插達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，剩余鋼板樁插打同第一片鋼板樁。

鋼板樁圍堰施工工藝具體流程：插打鋼板樁→基坑開挖→安裝鋼板樁圍棱及支撐→基坑抽水→基坑開挖→封底混凝土澆筑→承臺(tái)施工→墩身施工→圍棱及支撐拆除拔出鋼板樁。

2.3 鋼板樁合龍施工

（1）鋼板樁的打入。

根據(jù)工程實(shí)際情況，確保采用振動(dòng)打樁機(jī)作為打入施工的主要施工設(shè)備，采用單樁逐片打入鋼板樁。

①在正式開展鋼板樁打入作業(yè)前，應(yīng)先對鋼板樁圍堰進(jìn)行測量放線，定位軸線，沿軸線設(shè)置導(dǎo)向樁，確定第一片鋼板樁的活動(dòng)導(dǎo)向位置，并檢查鋼板樁質(zhì)量。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范與設(shè)計(jì)要求下插鋼板樁，檢查下插的第一片鋼板樁質(zhì)量合格后，即可繼續(xù)開展其他鋼板樁的下插作業(yè)。

②采用打樁機(jī)將鋼板樁吊起，人工扶正鋼板樁。

③實(shí)施單樁逐片連續(xù)打入，并在此過程中按照黃油∶干膨潤土∶干鋸末=5∶5∶3的配比方案與配比方式制備防滲材料，將其涂抹在鋼板樁鎖口處，保證鋼板樁的防滲漏效果。嚴(yán)格按照項(xiàng)目施工方案控制鋼板樁樁頂高程，若在打樁過程中遭遇石塊等障礙物，操作手應(yīng)暫時(shí)停止作業(yè)，及時(shí)更換采用弧形樁或轉(zhuǎn)角樁，確保鋼板樁打入深度符合設(shè)計(jì)規(guī)范值。

④在插打過程中，施工人員應(yīng)密切關(guān)注垂球情況，確保鋼板樁垂直度符合設(shè)計(jì)要求，若出現(xiàn)鋼板樁垂直度不符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行糾偏與調(diào)整。

（2）圍堰合龍。

①確定合龍點(diǎn)。鋼板樁最后合龍點(diǎn)應(yīng)選擇任一角樁附近4～5根鋼板樁位置。

②準(zhǔn)備工作。保證合龍口位置的鋼板樁垂直度與合龍口兩側(cè)的鋼板樁傾斜度符合設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)規(guī)范，并在單樁逐片打入鋼板樁時(shí)，每完成一片鋼板樁的插打就要對其傾斜度與軸向進(jìn)行檢測，確保已插打的鋼板樁傾斜度與軸向與設(shè)計(jì)值一致，確保其誤差不超出0.2%。

③高差控制。在正式開始插打合龍鋼板樁前，施工人員應(yīng)測量鋼板樁兩側(cè)樁高，保證鋼板樁兩側(cè)樁高度相同，如果出現(xiàn)不相同的情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行糾偏與調(diào)整，確保兩側(cè)鋼板樁高差≤200 m，以免影響合龍鋼板樁順利與相鄰樁鎖口的咬合效果，保證圍巖合龍質(zhì)量[1]。

（3）封底混凝土澆筑及抽水。

完成鋼板樁插打施工后，施工人員應(yīng)及時(shí)清理鋼板樁內(nèi)的淤泥，從鋼板樁頂部實(shí)施開挖，開挖深度約為2 m。選擇在圍堰外大量拋灑各種木屑、谷糠防滲細(xì)物，加強(qiáng)排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，防止出現(xiàn)滲漏缺陷。如果需要安裝圍棱及支撐，應(yīng)安排施工人員對樁基進(jìn)行抽水處理，并采用專業(yè)抽水設(shè)備，確保排除積水后，再開展圍棱及支撐的安裝作業(yè)。

通常情況下，在吊裝就位的圍棱與部分鋼板樁之間會(huì)存在一定空隙，一旦空隙處理不當(dāng)，會(huì)破壞鋼板樁的整體，降低橋梁工程的施工質(zhì)量。基于此，技術(shù)人員可根據(jù)圍棱與鋼板樁之間空隙的大小選擇型號(hào)合適的固定短槽鋼，采用焊接三角加勁板的方式保證接頭處的固定效果，并嚴(yán)格按照焊接施工規(guī)范開展焊接作業(yè)，提升內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性。

封底混凝土的澆筑厚度為0.5 m，連續(xù)開展混凝土澆筑作業(yè)，直至鋼板樁邊線位置，檢查封底混凝土的強(qiáng)度，確定達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，即可配合加固圍巖支撐與防滲漏措施，完成抽水作業(yè)。在此過程中，施工人員應(yīng)觀察鋼板樁頂位移情況，如果發(fā)現(xiàn)鋼板樁樁頂移動(dòng)方向?yàn)榛觾?nèi)，且移位程度大于2 cm時(shí)，應(yīng)基于場所對堰體穩(wěn)定性進(jìn)行進(jìn)一步分析。

采用環(huán)切法完成鋼板樁的切除作業(yè)，清理找平封底混凝土表面，并由質(zhì)量驗(yàn)收人員驗(yàn)收樁基達(dá)標(biāo)后，進(jìn)入下一道承臺(tái)施工工序。

（4）拔樁。

鋼板樁拔除是鋼板樁施工的重點(diǎn)工作，施作了圍棱、支撐的圍堰，施工人員應(yīng)先將拆除圍棱和支撐，并綜合考量拔樁方法、時(shí)間、順序等諸多因素，逐根拆除鋼板樁。在拔樁時(shí)為了避免將土牽引帶出，應(yīng)配合振動(dòng)錘填實(shí)土孔部分。

若在操作大拔樁機(jī)的過程中遭遇拔樁困難，應(yīng)先停止作業(yè)，檢查是否出現(xiàn)大塊石塊等障礙物，并遵循“先振動(dòng)、后下錘，再振動(dòng)提升”的拔樁原則，確保順利拔除鋼板樁，避免對周圍土體造成干擾。受到深基坑施工的影響，鋼板樁容易出現(xiàn)變形而產(chǎn)生拔除困難問題，若在簡單處置后仍無法順利拔出鋼板樁，應(yīng)采用吊車扣掛住鋼板樁上端，并安排潛水員潛水完成切割作業(yè)[2]。

2.4 鋼板樁加固

（1）鋼板樁加固方式。

鋼板樁不同位置的加固措施有一定差異，具體可以根據(jù)支撐方式與支撐位置分為圍棱加固與內(nèi)撐加固兩種類型。

內(nèi)、外兩層布置，兼具圍棱與內(nèi)撐，內(nèi)、外圍棱的高度為4 200、2 000 mm。圍棱加固方式采用400 mm×400 mm型鋼，在鋼板樁內(nèi)完成加固處理，內(nèi)撐加固采用Φ600 mm的鋼管，分上下兩層布置。

（2）鋼板樁加固順序。

嚴(yán)格遵循分層支護(hù)的原則，按照抽水至第一層支護(hù)時(shí)，施作第一層圍棱與內(nèi)撐→吸泥至第二次支護(hù)位置時(shí)，施作第二層圍棱與內(nèi)撐→重復(fù)以上工序，直至完成加固施工。

（3）安裝鋼板樁圍棱。

處理圍棱與鋼板樁間的空隙，在圍棱型鋼下方焊接短型鋼，接著再利用吊車等設(shè)備將圍棱型鋼吊裝到安裝位置，完成圍棱型鋼的安裝作業(yè)[3]。受到一些不可控因素影響鋼板樁圍堰四角與圍棱型鋼之間連接效果可能會(huì)欠佳，應(yīng)采取針對性措施，加固鋼板樁圍堰四角與圍棱型鋼。

3 鋼板樁拆除

開展封底施工且混凝土各項(xiàng)性能均達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)入鋼板樁拆除施工工序，先按照設(shè)計(jì)標(biāo)高抽出圍堰內(nèi)水，并將露出承臺(tái)底面部分的鋼護(hù)筒全部進(jìn)行切割與拆除，考慮到拆除作業(yè)的特殊性，需要做好止水、堵水與防滲漏處理。在承臺(tái)施工過程中，施工人員應(yīng)全過程動(dòng)態(tài)跟蹤圍堰，完成承臺(tái)作業(yè)后回填施工材料，完成墩身施工后拆除鋼板樁。

在拆除圍堰時(shí)，應(yīng)先回灌水，灌水至需要拆除的內(nèi)支撐位置，拆除至最后一層內(nèi)支撐時(shí)，內(nèi)外水壓平衡被打破，拆除作業(yè)會(huì)受到應(yīng)對影響。應(yīng)采用液壓鉗，輔助振拔樁，反復(fù)震動(dòng)支撐，降低支撐與圍堰的摩擦力，再緩慢勻速提升，防止因硬拔而破壞墩身的完整性。

4 結(jié)語

綜上所述，在橋梁施工中應(yīng)用鋼板樁圍堰技術(shù)，能夠達(dá)到較為理想的施工效果，但也存在鋼板樁圍堰技術(shù)操作較為復(fù)雜，對施工人員與相關(guān)配套設(shè)施的要求較為嚴(yán)格等問題。本文從鋼板樁圍堰施工多個(gè)方面入手，分析鋼板樁圍堰施工實(shí)際應(yīng)用效果，加強(qiáng)橋梁施工內(nèi)外部效度控制，推動(dòng)我國橋梁建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展。