某大橋14#墩承臺施工及驗算分析

楊 朋 劉科強 王海峰 李 星 羅明浩 李建新

（1 廣州航海學院 土木與工程管理學院；2 佛山市建盈發展有限公司）

0 引言

某大橋起訖樁號K0+000-K1+293，包括大橋1 座，其14#墩承臺為1 個整體式承臺，基礎是由8 根直徑φ2.5m 的樁基構成，承臺設計砼方量為1049.34m3，鋼筋設計量為61.7t，其中HRB400φ32 鋼筋為45.65t，HRB400φ16 鋼筋為16.05t。14#過渡墩位于水道旁，地面標高為1m，向下10m 地質一般為粉砂層與強風化砂巖層。在收到承臺設計文件和技術資料后[1-7]，本項目部組織有關技術人員全面熟悉并核對，充分了解設計意圖；檢查圖紙與其各組成部分之間有無矛盾和錯誤，核對地形地貌、工程地質和水文地質資料，技術要求是否正確；發現問題及時與設計單位聯系，同時做好詳細的設計文件復核記錄，包括設計圖紙的疑問和有關建議。在設計技術交底會上，認真聽取設計單位對承臺的設計依據、意圖和功能要求說明，及本工程將采取的特殊結構、新材料、新工藝和新技術。根據對設計圖紙的研究和對設計意圖的理解，提出對設計圖紙的疑問、建議和變更。最后在統一認識的基礎上，對所探討的問題逐一作好記錄，形成“設計技術交底會議紀要”，作為指導施工的依據。用“設計技術交底會議紀要”內容，進行逐級層層交底，使參加本工程的全體技術人員正確理解設計意圖和相互技術要求。為了確保工程的施工進度和安全，對大橋14#墩承臺施工方案進行了比選及驗算分析。

1 施工方案的比選

1.1 鋼板樁圍堰施工方案

根據設計文件，14#墩承臺尺寸為22.75×10.25×4.5m，采用15m 長鋼板樁圍堰施工，對巖層區域打入到巖層。圍堰橫橋向寬24.75m，順橋向寬度12.25m。

1.2 15m 長鋼板樁圍堰+抗滑樁施工方案

鋼板樁圍堰采用15m 長的拉森IV 鋼板樁施工，圍囹設置一層，標高為+1.0m，圍囹采用雙拼H700×300的型鋼，內撐采用φ720×13mm 的鋼管，待鋼板樁插打完成閉合后，在大里程側插打一排抗滑樁，用精軋螺紋連接至鋼板樁上，然后進行鉆孔樁施工。樁基施工完成后，開挖基坑、清淤鑿除樁頭，然后進行封底混凝土施工，待封底混凝土施工完成達到設計強度的70%后，拆除精軋螺紋和抗滑樁，然后進行承臺施工。抗滑樁平面布置圖見圖1 所示。

圖1 抗滑樁平面布置圖

1.3 15m 長鋼板樁圍堰+支撐樁施工方案

鋼板樁圍堰采用15m 長的拉森IV 鋼板樁施工，圍囹設置兩層，頂層圍囹標高為+1.0m，底層圍囹標高為-3.8m。雙層圍囹都采用雙拼H700×300 的型鋼，內撐采用φ720×13mm 的鋼管，待鋼板樁插打完成閉合后，先安裝頂層圍囹，低水位期在整平標高-2.5m 范圍插打4根支撐樁（河道側與河岸側各2 根），然后進行鉆孔樁施工。樁基施工完成后開挖基坑，當基坑挖到-4.5m 時，安裝底層圍囹，然后清淤鑿除樁頭，進行封底混凝土施工，待封底混凝土施工完成后，拆除底層圍囹，進行承臺施工。鋼板樁圍堰立面圖見圖2。

圖2 鋼板樁圍堰立面圖

1.4 兩種方案的比選

兩種方案的原理基本相同，兩種方案均是在鋼板樁插打完成閉合后進行樁基施工，樁基施工后進行基坑開挖，最后進行封底及承臺施工。選用15m 長的鋼板樁+抗滑樁施工，只在基坑頂放置一道圍囹及內撐，但是需要插打抗滑樁并且用精軋螺紋連接，且對抗滑樁的深度有要求，因現場地質問題，抗滑樁插打非常困難，很難達到入土要求；選用15m 長的鋼板樁+支撐樁，需要設置兩道圍囹及內撐，不需要插打抗滑樁，僅在圍堰四角處插打四根支撐樁即可，采用雙層圍囹增加了鋼板樁的穩定性，提高了施工的安全系數。綜合考慮，采用15m 長鋼板樁圍堰+支撐樁的施工方案進行施工。

2 施工工藝

2.1 施工工序

承臺處于陳村水道水中與堤岸之間，承臺尺寸為22.75×10.25×4.5m。為保證河道通航，設計承臺頂面位于河床底部，承臺頂面高程為+0.2m，過渡墩14 號承臺采用15m 鋼板樁圍堰法施工，首先橫橋向按階梯型整平原地面，順橋向無坡度；低水位期插打4 根支撐樁（河道側與河岸側各2 根），在支撐樁頂拼裝頂層內支撐，并利用頂層內支撐作為鋼板樁導向插打鋼板樁圍堰；頂層內支撐與鋼板樁焊接，割除地面以上鋼板樁，根據實際水位，填土至標高+1.0～+2.0m，其中樁頂標高+1.5m區域填土至+2.0m，并鋪設鋼板用于施工機械通行；在圍堰上游與河岸側轉角附近拋填碎石土蛇皮袋，防沖刷，然后插打鋼護筒，進行樁基施工。樁基施工完成后，圍堰清基至標高-0.8m，利用頂層內撐懸吊底層內撐，樁頂標高+1.5m 范圍鋼板樁與頂層內支撐間焊接進行破除，并恢復該區域鋼板樁樁頂標高至+2.0m，然后再與該區域鋼板樁重新焊接。底層內支撐隨清基逐步下放至設計標高-3.8m，圍堰內整平，且鉆孔樁樁身采用高壓水槍清洗后進行水下封底混凝土施工；封底混凝土達到設計強度后圍堰內抽水；拆除底層內支撐，割除鋼護筒，鑿樁頭，然后進行承臺施工。

2.2 鋼板樁圍堰施工

14# 鋼板樁設置雙層圍囹，底層圍囹采用雙拼H700×300 型鋼，內撐采用Φ720×12mm 鋼管，頂層圍囹采用雙拼H700×300 型鋼，內撐采用Φ720×12mm鋼管。鋼板樁運到工地后，應進行檢查、分類、編號及登記，在指定位置擺放整齊；鋼板樁運到工地后，需進行整理。清除鎖口內雜物(如電焊瘤渣、廢填充物等)，對缺陷部位加以整修；為確保每片鋼板樁的兩側鎖口平行，使鋼板樁的寬度都在同一寬度規格內，應對鋼板樁的寬度全面檢查，對每片鋼板樁分為上中下三部分用鋼尺測量其寬度，使每片樁的寬度在同一尺寸內，每片相鄰數差值以小于1cm 為宜；對肉眼看到的局部變形可進行加密測量；對于超出偏差的鋼板樁應盡量不用。鋼板樁的其它檢查：對樁身殘缺、殘跡、不整潔、銹皮、卷曲等均進行全面檢查，并采取相應措施，確保正常使用；鎖口潤滑及防滲措施：對檢查合格的鋼板樁，為保證鋼板樁在施工過程中能順利插拔，并增加鋼板樁在使用時防滲性能。每片鋼板樁鎖口都須均勻涂抹黃油和鋸末混合物，起到潤滑和止水效果。

2.3 封底施工

14#墩鋼板樁圍堰封底前需進行清淤，14#墩鋼板樁圍堰封底用C20 混凝土，厚度2m，封底混凝土方量為466.4m3；在封底混凝土澆筑時，為方便施工和保證操作安全，利用貝雷梁在圍囹和鋼護筒上搭設封底操作平臺；在封底過程中，必須保證內外水頭一致，可在鋼板樁上設置閥門作為連通管；水下混凝土澆筑施工采用分區分塊進行，每次澆筑完一個區，再將導管漏斗等轉移到下一個區進行澆筑，為此，在每一個區開始澆筑時，該區的所有導管必須布置到位；根據混凝土的技術性能要求，必須選用高質量的原材料及外加劑，以達到優良的混凝土配合比。為保證混凝土質量，所有材料在進場前嚴格根據質量方針和質量目標的要求，首先從原材料的控制，保證所有同工程質量有關的物資能滿足規定的要求，鋼筋、水泥等進場材料必須試驗合格，然后報監理驗收，通過后方可使用，不合格的材料堅決不能進場和使用。

3 14#邊墩圍堰計算

3.1 主要工況

通過對14#邊墩鋼板樁圍堰施工順序分析后可知，其受力可劃分為以下幾個主要工況：

工況一：樁基施工時，靠近河道側鋼板樁下端埋入土中，上端由頂層內支撐將圍堰連接成整體。此時，鋼板樁主要承受主動土壓力及施工荷載產生的附加豎向壓力，由于高水位情況下主動土壓力小于低水位，故此階段低水位控制。工況二：樁基施工完成后，移走鉆機，基坑內、外同步開挖至露出原狀土層，隨后繼續吸泥開挖基坑內土體至高程-6.1m（封底混凝土底位置）。其中，基坑開挖過程中無內、外水頭差，下層內支撐隨基坑開挖逐步下放直至高程-3.8m（封底混凝土頂以上0.5m位置）后停止下放。此時，鋼板樁主要承受主動土壓力。工況三：澆筑封底混凝土，基坑內抽水，施工承臺。此時，鋼板樁主要承受水壓力和主動土壓力，圍堰內、外水頭高差5.8m。

3.2 主、被動土壓力及初始土壓力計算

根據相關軟件的計算，主、被動土壓力及初始土壓力計算結果見表1，通過驗算14#邊墩圍堰計算符合要求。

表1 主、被動土壓力及初始土壓力計算結果

4 結論

對大橋14#墩承臺施工方案進行優選及受力驗算，保證了本工程施工的進度和安全。在實際施工時，還應采取措施加強深基坑的安全監測，對基坑周圍的環境進行及時、有效的保護等工作。