通航河道新建橋梁鋼板樁筑島圍堰設(shè)計與施工技術(shù)

摘要：應(yīng)天河屬于Ⅵ級航道，平時有海事船及運輸船通過，新建長山大道橋梁跨越應(yīng)天河航道。以跨應(yīng)天河航道新建橋梁鋼板樁筑島圍堰施工為例，分析了應(yīng)天河航道自然條件，結(jié)合鉆孔樁作業(yè)平臺及高架承臺深基坑施工外圍防護(hù)結(jié)構(gòu)特點，詳細(xì)介紹了新建橋梁鋼板樁圍堰施工技術(shù)及通航安全保障措施。工程實踐證明，采用鋼板樁筑島圍堰設(shè)計施工在跨航道區(qū)施工可行，對類似工程具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：通航河道;鋼板樁;筑島圍堰;作業(yè)平臺

0" "引言

隨著社會的發(fā)展，早期建成的跨越通航河流的橋梁逐漸不能滿足河道通航等級提升等情況的需求，因此越來越多新建的跨河橋梁替代原有舊橋梁[1]。本文以長山大道快速化改造工程-跨越應(yīng)天河橋梁為對象，對通航河道新建橋梁鋼板樁筑島圍堰設(shè)計與施工技術(shù)進(jìn)行研究，提出了可行的施工方案，可為類似工程提供參考。

1" "工程概況

應(yīng)天河位于江蘇省江陰市境內(nèi)，其處在橋梁線路上，長山大道快速改造工程的云亭高架橋、澄楊路立交匝道橋及應(yīng)天河新建地面橋均跨越該河流。應(yīng)天河區(qū)域橋梁設(shè)計中，規(guī)劃對其原有地面橋老橋進(jìn)行拆除，同時新建高架橋梁、兩座匝道橋及地面橋。其中云亭高架主線橋及兩個匝道橋跨越應(yīng)天河，跨度均為35m。云亭高架橋14#～15#、匝道橋CA6#～CA7#及CB1#～CB2#墩臺均位于水中，新建應(yīng)天河地面橋橋跨布置為（20+32+20）m，橋梁采用機(jī)非分離設(shè)計，其中1#、2#墩位于水中。應(yīng)天河橋平面位置如圖1所示。

1.1" "地形條件

云亭高架14#～15#墩樁基處在河床的緩坡上，澄楊路立交CA匝道6#～7#墩樁基處在河床緩坡上，澄楊路立交CB匝道1#～2#墩樁基在河道或河岸的陡坡上。應(yīng)天河地面橋0#臺、3#臺樁基處在河岸兩側(cè)，1#～2#墩樁基處于河床緩坡上。

1.2" "水文條件

新建橋梁跨越應(yīng)天河，附近主要河流為白屈港及若干人工溝渠。應(yīng)天河水流平緩，水位隨季節(jié)性變化較小，常年較穩(wěn)定。橋位處設(shè)計水位3.148m，最高通航水位2.723m，最低通航水位0.573m。

通過江陰市水文資源局近5年（2015～2019年）水文資料收集分析：全年6～9月為本年度較高水位期（最高水位2.728m），其他時間段為較低水位期（最低水位2.323m）。

1.3" "氣候條件

該地區(qū)屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，受海洋氣候影響，溫和濕潤，四季分明，日照充足，無霜期長。年平均氣溫15～16℃，1月份最低平均氣溫2～3℃，7月份最高平均氣溫28～29℃，年最高氣溫35～38℃， 最低氣溫-8～-5℃，年降雨量一般1000～1300mm，6～9月份較為集中。本區(qū)陸域年蒸發(fā)量750～800mm，水面年蒸發(fā)量1000～1050mm，主導(dǎo)風(fēng)為東南風(fēng)。

1.4" "航道狀況

應(yīng)天河航道規(guī)劃等級為Ⅵ，是非封閉航區(qū)，設(shè)計水位3.148m，最高通航水位2.723m。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，有海事船及小型運輸船（砂石料船運）通過，船舶過往次數(shù)1艘/10天，通航率較低。

2" "施工方案研究

應(yīng)天河新建橋梁右幅有兩根1.2m直徑的給水管線，左幅有石油電力管線橫穿，匝道橋CA/CB及地面橋左右幅非機(jī)動車道與給水、電力及石油管線交叉，管線分布復(fù)雜，遷改難度大、周期長。考慮到應(yīng)天河通航需求，采取邊遷改邊施工的施工模式，快速推進(jìn)現(xiàn)有不受管線影響的水中墩施工創(chuàng)造作業(yè)面。為了保證施工質(zhì)量和施工工期，需對河中鉆孔樁作業(yè)平臺及承臺深基坑鋼板樁圍檁施工外圍防護(hù)結(jié)構(gòu)的施工工藝進(jìn)行研究。

2.1" 鋼板樁筑島圍堰設(shè)計

根據(jù)應(yīng)天河處新建橋梁基礎(chǔ)施工特點，針對鉆孔灌注樁作業(yè)平臺施工需要[2]，結(jié)合應(yīng)天河南北兩側(cè)筑島圍堰施工便道修筑總長度只有不到20m，土石方作業(yè)量不超過400m3，同時可就近利用場內(nèi)陸地沿線承臺基坑土方優(yōu)勢等較為便捷的施工策略，采用鋼板樁筑島圍堰施工模式，有效解決了橋梁基礎(chǔ)施工作業(yè)難度高的問題。采用鋼板樁筑島圍堰施工模式，將水上作業(yè)變?yōu)殛懙刈鳂I(yè)，擴(kuò)大了施工空間，提高了施工質(zhì)量。

2.2" "鋼板樁筑島圍堰施工方案

考慮云亭高架橋、CA/CB匝道橋及應(yīng)天河地面橋水中樁及系梁承臺分布情況，擬計劃在水中系梁及承臺外側(cè)先統(tǒng)一插打鋼板樁。鋼板樁樁頂位置采用槽鋼縱向連為整體，鋼板樁外側(cè)打設(shè)鋼管防護(hù)樁，鋼管防護(hù)樁外側(cè)設(shè)置緩沖輪胎，圍堰內(nèi)填土筑島，將其作為施工作業(yè)平臺[3]。

筑島圍堰寬度，按應(yīng)天河堤壩邊線至水中承臺外擴(kuò)1.5m進(jìn)行設(shè)計。為了防止水流的沖刷，筑島圍堰標(biāo)高按不小于最高水位標(biāo)高加0.5m進(jìn)行控制。圍堰填筑高度依照河底標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，鋼板樁長12m，鋼板樁圍堰筑島施工后，航道凈寬約19m。應(yīng)天河鋼板樁筑島圍堰平面圖及立面示意圖如圖2、圖3所示。

3" "鋼板樁筑島圍堰施工工藝

3.1" "工藝流程

鋼板樁筑島圍堰施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備→測量放樣→鋼板樁插打→填土筑島→圍堰加固→下部結(jié)構(gòu)施工→圍堰拆除、清理河道。

3.2" "關(guān)鍵工序

將應(yīng)天河原地面橋拆除后，在老橋臺前施工區(qū)域部分，分別從0#臺和3#臺進(jìn)行場地平整。云亭高架14#墩一側(cè)沿河道從西側(cè)向東側(cè)進(jìn)行筑島圍堰填筑。云亭高架15#墩一側(cè)沿河道從東側(cè)向西側(cè)進(jìn)行筑島圍堰填筑。施工順序流程：測量放樣→橫向鋼板樁插打→土石方填筑→縱向鋼板樁插打→土石方填筑→平臺填筑完成。

3.2.1" "測量放樣

鋼板樁及筑島圍堰施工前，先進(jìn)行測量放樣，以確定鋼板樁打設(shè)的準(zhǔn)確位置。由測量員放出鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)的軸線，每隔一定距離設(shè)置導(dǎo)向樁（采用鋼板樁作為導(dǎo)向樁），然后掛繩線作為導(dǎo)線，以控制鋼板樁的軸線。

3.2.2" "鋼板樁施工

根據(jù)工程場地特點，考慮鋼板樁的特點和施工方法，結(jié)合地質(zhì)資料和作業(yè)條件，選擇12mIV型拉森鋼板樁[4]。鋼板樁運至施工現(xiàn)場后，清除鎖口內(nèi)的雜物（如焊渣、廢填料等），并修復(fù)有缺陷的零件[5]。根據(jù)現(xiàn)場施工條件，在橋頭位置堤岸邊修筑施工便道及施工平臺，采用鋼板樁打樁機(jī)站在河岸邊的施工平臺上進(jìn)行鋼板樁施工。

鋼板樁采用單獨打入法施工[6]，從一角開始逐塊插打，從開始到結(jié)束中途不能停止。吊起第一個鋼板樁，并準(zhǔn)確對齊樁位。應(yīng)確保精度第一和第二鋼板樁的打樁位置和方向，以發(fā)揮導(dǎo)向樣板的作用[7]。每3m測量并校正一次，確保其在同一條直線上。每根鋼板樁打入后，應(yīng)與導(dǎo)梁焊接牢固。吊起其他鋼板樁，卡好企口，采用振動的方式打入土中，如此重復(fù)操作，直至鋼板樁合攏。

3.2.3" "填土筑島施工

對施工場地測量放樣，確定填筑區(qū)域。圍堰的平面尺寸需滿足基礎(chǔ)施工作業(yè)的需求[8]。筑島圍堰所用土石采用黏土或砂夾黏土，圍堰填筑從上游開始，向下游合攏。施工時，利用自卸汽車將土石料運至現(xiàn)場，直接倒填。用挖掘機(jī)配合攤鋪，向前推進(jìn)，直至圍堰合攏。填土高處水面后，應(yīng)按要求分層碾壓整平。筑島完畢后，島體表層填筑0.2m厚的碎石，并用18t振動壓路機(jī)來回碾壓密實。

3.2.4" "鋼管防護(hù)樁施工

鋼板樁施工完后，沿鋼板樁外圍周邊距離鋼板樁頂面約30cm處，采用[20槽鋼進(jìn)行焊接連接。然后在槽鋼外側(cè)打設(shè)鋼管防護(hù)樁，鋼管防護(hù)樁按間距5m進(jìn)行布設(shè)。施工前，在槽鋼上做好標(biāo)記，將鋼管防護(hù)樁打設(shè)設(shè)備停于筑島施工平臺上進(jìn)行施工。

3.2.5" "鋼板樁圍堰拆除施工

橋梁下部結(jié)構(gòu)施工完成后，進(jìn)行鋼管防護(hù)樁、鋼板樁拔除及筑島圍堰拆除施工，對航道進(jìn)行全面清理，確保清理后不低于通航條件。

4" "通航安全保障措施

施工前，應(yīng)提前告知沿線臨近施工范圍的沿河企業(yè)施工橋梁的情況，指派專人在施工區(qū)域上下游瞭望，發(fā)現(xiàn)船舶經(jīng)過時，及時通知現(xiàn)場施工人員暫停施工，等船舶通過后再恢復(fù)施工。

過往船舶進(jìn)入施工區(qū)域要提示減速慢行，夜間有船舶通過施工區(qū)域時，要用高音喇叭提醒注意減速避讓。提前與相關(guān)部門溝通，在施工區(qū)域上下游設(shè)置明顯的安全警示標(biāo)志，提示來往船舶。上下游安全警示標(biāo)志設(shè)置于航道上下游200m的航道岸邊，如圖4所示。

在施工區(qū)域上下游分別設(shè)置紅綠信號燈，當(dāng)綠燈亮?xí)r，船舶方可經(jīng)過施工區(qū)域，避免船舶在施工區(qū)域會船。施工期間安排專人值守，負(fù)責(zé)施工區(qū)域的通航安全保障工作。鋼板樁筑島圍堰周邊應(yīng)按要求設(shè)置高度不小于1.2m的臨邊防護(hù)，在圍堰周邊布設(shè)足夠的照明設(shè)施，使通行人員了解橋梁施工區(qū)域情況，確保夜間通行安全。

5" "結(jié)論

應(yīng)天河處新建橋梁采用鋼板樁筑島圍堰施工方法，有效解決了鉆孔樁施工作業(yè)平臺的需求。其充當(dāng)承臺深基坑鋼板樁圍檁開挖施工的外側(cè)防護(hù)結(jié)構(gòu)，克服了管線邊遷改邊施工、水上作業(yè)等技術(shù)難題，同時充分利用了場內(nèi)沿線陸地承臺基坑土方，降低了施工成本，保證了通航安全可控。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡寧生，唐咸遠(yuǎn)，毛立敏，等.基于河道通航等級提升的大跨度橋梁改擴(kuò)建設(shè)計研究[J].西部交通科技，2017（1）：37-41.

[2] 張浩.橋梁樁基礎(chǔ)鉆孔灌注樁施工技術(shù)[J].黑龍江交通科技，2017（5）：138-139.

[3] 邢岳岳.一種多功能鋼板樁圍堰施工技術(shù)[J].市政技術(shù)，2018（1）：185-188.

[4] 張建.鋼板樁支護(hù)技術(shù)在橋梁承臺基坑施工中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2018（12）：1320-1322.

[5] 旭華.復(fù)雜環(huán)境下深基坑支護(hù)施工技術(shù)[J].建筑機(jī)械，2019（7）：119-122.

[6] 龔偉.充砂膜袋加雙層鋼板樁在海洋環(huán)境下大型圍堰施工中的應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù)，2019（8）：114-118.

[7] 商海波.京津城際延伸線復(fù)雜環(huán)境下深基坑支護(hù)施工技術(shù)[J].建筑機(jī)械，2017（7）：109-113.

[8] 蘇從輝，尚龍.池州長江公路大橋4號主墩鋼圍堰施工技術(shù)[J].世界橋梁，2018（5）：32-35.