橋梁工程中鋼板樁圍堰施工技術應用研究

張慶

摘 要：近年來，我國橋梁工程數量越來越多，如何保障橋梁工程的質量成為了施工企業(yè)首要關注的問題。為探討鋼板樁圍堰支護結構在水中基坑工程施工中的應用，結合工程實例，論述了鋼板樁圍堰支護結構施工應用的要點。結果表明，鋼板樁圍堰支護結構具有強度高、更容易打入堅硬土層，及在水中施工的優(yōu)勢，應用在水中基坑圍堰中，防水性能顯著，可形成工程所需的各種圍堰形式，并且可實現多次重復利用，更加節(jié)約施工成本，值得在類似工程中大力推廣應用。

關鍵詞：橋梁工程;鋼板圍堰;施工技術

中圖分類號：U445.556 文獻標識碼：A

0 引言

橋梁工程施工過程中，常見的圍堰施工技術包括鋼板樁圍堰、雙壁鋼圍堰、鋼吊箱圍堰、鎖口鋼管樁圍堰等。其中，鋼板樁圍堰技術在深水橋梁工程中應用廣泛，具有施工效率高、可重復利用、經濟效益良好等特點，但由于施工條件存在一定的差異，如河道深度、河床地質條件等因素，導致鋼板樁圍堰技術適用性存在一定的差異，有必要結合實際橋梁工程項目以研究鋼板樁圍堰施工技術設計與施工技術要點。

1 工程概況

本工程為某高速公路橋梁工程，橋梁全長為1 201 m，橋跨結構為預應力連續(xù)箱梁，主橋長度為174 m（47 m+

80 m+47 m），橋墩為薄壁空心墩結構，承臺結構尺寸為25.1 m×10.6 m×3.5 m，開挖深度為8.5 m。根據地質和水文勘察報告，本工程主河道深度為5～7 m，土為第四系沖積層和沖洪積層，沖積層為粉質黏土，承載力基本值為80～120 kPa，沖洪積層為粉質黏土和黏土，承載力基本值為150 kPa。根據本工程工期控制要求，綜合考慮工程量、技術因素、經濟性因素，經專家組研究，確定本工程采用拉森Ⅳ型鋼板樁圍堰施工技術（如圖1所示）。鋼板截面尺寸為400 mm×170 mm×15.5 mm。根據入土深度和水深要求確定鋼板組合。

2 鋼板樁圍堰支護結構確定

2.1 合理選擇圍堰形式

本工程576墩，距離河岸比較遠，達到30 m，到河中心航道距離也有20 m的距離，由于該河道為本地區(qū)主要水運通道，并且起著重要的泄洪防洪作用，因此，承臺圍巖結構形式的選擇是重中之重，具體結構示意圖如圖2所示。本工程以素填土、粉土、細沙、黏土為主，平均常水位約為48.2 m，河床標高46.6 m，水深約1.6 m，十年一遇洪水位為50.1 m。而土袋圍堰的適用深度為3.0 m，會堵塞河道，影響通航和泄洪，無法滿足施工要求。套箱圍堰不適宜水中基礎施工。河底淤泥厚度較厚，達到2.0 m，下部為砂土、粉砂土，比較適用鋼板樁圍堰支護結構，且主墩到航道的距離比較近，其中一側靠近舊橋主墩，水深可隨著潮汐的影響發(fā)生一定程度的波動，波動幅度在1.5～3.8 m之間，因此，在具體應用過程中，需要搭設平臺進行鋼板樁圍堰支護結構施工[1]。

2.2 鋼板樁圍堰支護結構設計方案

本工程主墩承臺底面標高為-4.52 m（相對標高），最大水面標高為2.31 m（相對標高），鋼板樁內支撐采用直徑φ630 mm壁厚8的鋼管樁作對撐;鋼板樁施做三道支撐，第一道圍囹采用雙拼I40b工字鋼，第二、三道圍囹用雙拼HM600*300b型鋼。鋼板樁圍堰支護結構示意圖如圖3所示。

圍堰中已經封底完成的水被抽干之后，封底混凝土的底面會因為圍堰內外水頭差，受到向上作用的靜水壓力，容易發(fā)生向上撓曲而折裂，因此，必須保證封層底部具有足夠的強度和厚度。在本工程鋼板樁圍堰支護結構施工中，為保證施工的安全性，封層底部厚度選擇了1 m，按照以往施工經驗，選擇C20封底混凝土，厚度達到80 cm即可。鋼板樁是帶有鎖口的一種型鋼，其截面有直板形、槽形及Z形等，有各種大小尺寸及聯(lián)鎖形式。

3 鋼板樁設計及施工技術要點

3.1 施工準備

本工程鋼板樁由專業(yè)生產廠家加工生產，鋼板樁到場時，應附帶包含機械性能和化學成分的出廠合格文件，外形尺寸應符合工程設計要求。

3.2 導向架安裝

鋼板插打前，由現場測量人員精確測量鋼板樁位置，經測量復核后，沿水流方向插打第1根鋼板樁，插打過程中加強鋼板樁垂直度監(jiān)測，確保鋼板樁垂直度偏差控制在1%以內，以第1根鋼板樁作為定位樁，向兩側均勻施打，合龍口設置在水流下游位置。為確保鋼板樁豎向支撐力，第1根鋼板樁插打完成后，沿鋼板樁兩側設置兩道H型鋼作為導向架，導向架型鋼間距較鋼板樁直徑大于8～10 mm，導向架與鋼平臺之間采用連接板焊接方式固定。

3.3 水引法插打

本工程采用水引法插打施工。待水引槽施工完成且注滿水后，自定位樁向兩側開始插打鋼板樁，每根鋼板樁連續(xù)施打，水引槽內的水隨鋼板樁引入橋梁基礎土層中，發(fā)揮水在鋼板樁插打中的潤滑作用，降低鋼板樁插打過程中樁側摩阻力，提高鋼板樁插打效率。由于鋼板樁振動插打可能影響周圍土體穩(wěn)定性，導致橋梁基礎鉆孔灌注樁施工出現坍孔風險，針對該問題，本工程嚴格控制鋼板樁至鉆孔樁樁位間距，最小距離不小于10 m，并在鉆孔時適當增加泥漿護壁稠度，提高鉆孔灌注樁護壁性能，防止出現坍孔問題。

3.4 鋼板樁合龍

鋼板樁逐根插打施工完成，剩余最后5根時，為確保鋼板樁精確合龍，應先插后打，即先將鋼板樁插至穩(wěn)定深度，滿足鋼板樁自身穩(wěn)定性要求，檢查、調整鋼板樁鎖口連接，確保鋼板樁圍堰順利合龍。

3.5 圍堰及支撐安裝

根據工程設計要求，現場測量并標記圍堰軸線，使用紅油漆標記內支撐、腰梁安裝位置。內支撐加工完成，經檢查驗收后進行現場預拼。開挖土方至腰梁設計標高后焊接內支撐牛腿，牛腿定位位置應符合工程設計要求。為確保內支撐、腰梁整體性和施工安全要求，牛腿焊接后應加強焊縫檢查，焊縫質量應符合Ⅰ級焊縫要求，無空焊、虛焊、焊瘤、燒穿等問題。牛腿經驗收合格后，拼裝腰梁和內支撐。第2次開挖前，全面檢查圍堰結構止水性能，確保腰梁與鋼板樁密實貼合，確保結構無變形、撓曲等問題。

3.6 分塊封底

圍堰合龍后，開挖至設計標高，在圍堰結構內布設排水溝，對角設置集水溝，收集圍堰結構內滲水并借助水泵抽出，保持工作界面干燥。開挖至設計標高后，為縮短暴露時間，應及時分塊封底，最大間隔時間不得超過12 h，防止因圍堰結構蠕變造成漏水。為縮短封底時間，需提前在胎架上綁扎鋼筋籠，基礎開挖完成后，將綁扎完成的鋼筋籠吊裝至圍堰內，及時安裝、焊接并澆筑混凝土?；炷凉嘧r，遵循分層灌注原則，分層厚度為300 mm，混凝土強度為C20。

3.7 圍堰體系轉換與拆除

本工程中，由于內支撐拆除存在一定的安全風險，施工單位需嚴格執(zhí)行拆除順序。自下而上逐層回填至腰梁標高，緩解圍堰結構應力，確保圍堰結構受力平衡。回填至腰梁后，自上而下依次拆除短支撐和長支撐，最后拆除圍堰腰梁。圍堰結構拆除后，按與插打順序相反的順序依次拔除鋼板樁，先略振動并拔高鋼板樁，使其松動后依次拔除。針對樁端、鎖口變形的鋼板樁可加大拔樁設備能力，與相鄰鋼板樁一同拔除，必要時可進行水下切割處理。鋼板樁拔除后，為確?，F場施工安全，分層堆放鋼板樁，每層堆放數量控制在5根以內，層間墊放枕木，堆放總高度控制在1.5 m以內，防止鋼板樁滾落造成人身傷害事故。

4 結束語

綜上所述，在橋梁施工中應用鋼板樁圍堰技術能夠有效提升其質量并控制成本。和其他圍堰支護結構相比，鋼板樁圍堰支護結構，在保證圍堰強度、基坑施工質量、施工效率、施工安全等方面有獨特優(yōu)勢，而且施工速度比較快，可滿足水中基坑工程施工對圍堰結構的要求，提供一個無水的施工環(huán)境，值得類似工程大力參考借鑒。

參考文獻：

[1]李鳳艷.高速鐵路大尺寸承臺基坑鋼板樁圍堰結構設計[J].建筑技術開發(fā)，2018（2）：11-13.