墩深基坑圍堰施工技術分析

鐘信榮

（贛州誠正公路工程監理有限公司，江西 贛州 341000）

0 引言

橋梁工程的施工地質條件比較惡劣，尤其橋臺位置所處地質條件通常較差，在受到周邊環境的侵蝕和影響后，往往會給橋梁工程的穩定性造成影響。加之橋梁承臺基礎以及周邊圍護結構形式比較多，故而在橋梁墩柱基坑工程施工時需結合具體的情況選擇施工方法，以提升圍護結構的性能。圍堰技術作為橋梁工程施工常見的技術類型，該技術在不同地質條件下應用效果顯著，具備較強的實用性與安全性，可提升橋梁墩深基礎工程施工效果[1]。

1 工程概況

某大型橋梁工程項目設計為預應力連續混凝土箱梁結構，尺寸為（84+5×150+84）m，該橋梁的56#墩承臺設置在河道內，整個河道的流域面積比較大，給橋梁施工造成一定影響。河道常年水深在2m 左右，夏季由于降雨、上游放水等因素的影響，使得水位有所上升，最高時水位在6.7m 左右，水流速度平均為2.21m/s。通過分析56#主墩承臺地勘資料發現：該承臺范圍從上到下的地層分布情況為素土層與粉砂巖層與凝灰巖。 該工程承臺設計尺寸為20.1m×14.6m×5.5m，承臺底標高設計為53.556m，工況水位標高為61m。考慮施工參數與環境給鉆孔樁造成的影響，該項目主墩主要采用筑島施工樁基作為基礎結構，而后進行下承臺墊層施工，進行基坑開挖（為8.744m），最后進行圍巖施工。

2 圍堰的方案設計

此次河流部位上的深度較小，只有在夏季降雨、上游放水等外部條件作用下會出現水位升高的情況，導致水位上漲變化劇烈，并且洪水漲退時間較短，如果在現場施工環節遇到洪水，則必須立即停止承臺結構的施工。經過現場施工情況分析，確定56#主墩承臺的地質條件，了解工期、成本等要素，決定對于該承臺結構選用拉森鋼板樁圍堰展開施工，而現場施工中鋼板樁插打作業的難度最大，也是施工的關鍵環節。按照設計方案的要求，選擇應用拉森IV 型鋼板樁，長度設計為15m，按照現場地質條件確定錨固深度。圍堰結構中要想提升穩定性，就要使用圈梁、內支撐結構達到整體性要求，以確保結構的性能符合要求。在圍堰中設置的內支撐應用螺旋鋼管，每一層都要采用斜撐、對角撐的結構，每一層布置1 根對角支撐，圍堰四角設置2 根斜撐，再經過焊接方式連接形成整體，保持整個圍堰的整體性要求，具體的施工平面圖可見圖1。

圖1 拉森鋼板樁圍堰平面圖

3 拉森鋼板樁圍堰的施工方法

該工程拉森鋼板樁圍堰技術工藝見圖2。

圖2 工藝流程

3.1 圍堰筑島

由于56#墩處于河道內，區域在水深在2m 左右，所以在鋼板樁施工前應進行筑島作業，使其能形成一個施工面，為鋼板樁插打作業提供工作平臺。在施工階段筑島施工時需要按照方案的要求進行，通常來說是承臺向外延伸6m 左右，通過后續的樁孔以及鋼板樁插打作業，將平臺頂部標高達到6.2m，超出最高水位1m 以上，同時應用鋼筋石籠完成坡面防護處理，設定厚度為80cm。現場筑島施工作業的主要材料是黏土，并且采用推土機、裝載機進行分層碾壓處理。在筑島現場施工中從岸邊逐步推行到河道中央，并且從上游到下游的順序作業[2]。

3.2 樁位引孔

56#墩承臺施工作業位置的地質條件是粉砂巖，如果選用常規施工工藝，難以插打到規定深度上。在現場施工作業過程中采取旋挖鉆機的施工方式置換處理，完成插打施工，并應用直徑1.2m 旋挖鉆隔樁跳打作業，孔距為0.8m，使鋼板樁順利插入土體內，提高結構的性能和質量。每個孔位鉆入規定深度后，應用黏土回填到孔口，并開始進行表面置換處理，間隔一個樁位打孔作業，反復循環直到全部完成各個孔位施工[3]。

3.3 鋼板樁插打

此次工程中選用的是拉森IV 型鋼板樁，由專業廠家生產加工制造，在開始插打前進行現場的放樣操作，并在圍堰上設置4 個角點，應用石灰進行標記，周邊定位達到精度的要求。施工開始前先要將定位樁打入，通過使用圍堰的圈梁作為插打鋼板樁施工的導向系統，為插打精度的提高奠定基礎。該項目應用ZX470 型液壓打拔樁機完成插打作業，現場技術人員做好垂直度檢測和控制，并應用兩臺全站儀沿著樁位進行控制，確保施工精度符合要求。因圍堰的角點位置比較特殊，所以選擇使用異形鋼板樁，形式和尺寸契合施工需要，為鋼板樁的施工順利進行提供幫助。

3.4 圍堰土石方開挖

鋼板樁逐一插打施工完成后，進行合龍作業，檢查達到要求即可開始基坑開挖施工。現場開挖作業按照分層、分段、對稱的方式進行，必須先支撐后開挖。開挖作業過程中在基坑內部設置圈梁與內支撐，預防邊部發生變形問題，提高基坑施工的安全性。現場開挖作業應用1 臺長臂挖機和1 臺普通挖機聯合進行，普通挖機停放在基坑內，長臂挖機安裝到原地面展開挖掘作業。為了可以全面提高施工的速度，筑島環節的素填土與河床下部細圓礫土應用普通挖機作業。在開挖施工中遇到下部硬度較大的砂巖層無法開挖時可通過應用爆破的方式清除后，再進行開挖施工。開挖階段隨時監測現場的變形情況，通常技術人員需要在鋼板樁頂部與圈梁彎矩最大部位設置觀測點，每一側設置3 個觀測點即可。開挖時每日進行監測，直到開挖工作結束后，連續3d 觀測數據穩定即可停止監測[4]。

3.5 圈梁、內支撐安裝

根據工藝方案的要求，現場開挖施工到圈梁與內支撐下部50cm 位置，需要及時開始安裝作業。圈梁以及內支撐在施工中使用50t 履帶吊完成吊裝作業。按照設計方案的要求提前在工廠內預制完成，并且使用平車運輸到作業現場，再應用吊車吊裝到施工位置。按照此次施工中的要求，圍堰長邊22.1m，根據長度方面的現狀，接頭通常要布置在跨中部位上，并使用鋼板提高結構的整體性能。因為在現場插打施工中容易產生較大的誤差，所以在施工后極易導致圈梁和有些鋼板樁無法貼合，此時要在中間間隙部位填充鋼板，保持緊密貼合后焊接，整個結構受力均勻，承載性能合格。為了預防在圍堰工作實施中存在內支撐結構脫落的情況，鋼管內支撐與鋼板樁之間應用16mm 直徑的鋼絲繩拉結固定[5]。將內支撐安裝到規定部位，與圈梁焊接連接，形成整體的結構，具體的連接示意圖可見圖3。

圖3 圈梁內支撐與牛腿連接大樣圖

3.6 鋼板樁圍堰的拆除

拆除施工與安裝工序是完全相反的，在拆除環節，先進行圈梁、內支撐拆除，然后50t 履帶吊配合鋼板樁拆除施工。按照此次工程施工的受力條件體系分析，考慮到現場施工中采用大體積混凝土施工方式，所以承臺結構分為兩次完成澆筑施工，這就需要拆除分兩次完成。

在拆除環節，要求施工人員按照由上到下的拆除方式進行，基于首塊鋼板樁拆卸以后將其緩慢吊起，提升到岸邊堆放。需要注意的是在拆除環節，一定要做好拆卸步驟的控制，避免違規操作出現意外問題，拆除階段不能觸碰到混凝土結構，避免引起混凝土脫落或其他裂縫問題。

4 質量控制要點

4.1 工藝流程控制

4.1.1 嚴格控制鋼板樁的打入深度，通常將其打入全風化層或者強風化層內，從而提高鋼板樁結構的穩定性，還能避免出現滲漏的問題，促進結構施工強度性能的提升，預防出現土層滲透損壞的問題，保障現場施工的安全性。

4.1.2 對鋼板樁進行合龍施工完成后，打入豎撐的環節必須加強管控，確保位置精度、垂直度符合要求，從而滿足現場施工的需要，避免影響工程的質量。

4.1.3 頂層內支撐在施工后，及時進行堵漏處理，以免滲漏影響結構性能。內部填充形成整體結構，預防發生沖刷的問題。

4.2 施工監控

加強現場施工監控管理，準確掌握圍堰支護結構形式，確保其處于安全性的狀態。通過監控掌握現場的施工情況，了解是否有因素造成結構強度和性能不合格，如果嚴重威脅項目施工效果以及穩定，就要做出調整，保證不會發生結構損壞等嚴重的事故。

5 安全措施

第一，插打鋼板樁工作開始之前，對現場施工需要的各項設備進行全面檢查。插打作業環節要隨時檢測鋼板樁的連接情況，如果存在異常的問題要立即停止施工，合格后再次進行施工。同時，對現場吊裝設備隨時監控管理。

第二，在現場施工中鋼板樁合龍工作結束后及時進行抽水作業，該環節由專人進行現場監控管理，尤其是鋼板樁變形、位移、滲漏方面，做好現場記錄工作。如果存在變形、位移等問題，影響工程安全的事故發生，則立即停止抽水作業，并進行鋼板樁的加固處理，消除變形、位移等問題后再繼續。

第三，質檢人員開展結構穩定性、焊接部位的全面檢查，并且設置監測點了解現場情況，做好各項數據記錄工作，如果發現有任何異常情況，及時組織人員解決和處理，以規避施工的質量問題，保護現場施工安全。

第四，加強安全方面的監控管理，如果發現有變形的問題，則立即開展水下加固處理，并開始水下焊接施工。如因為潮汐因素導致的地基沉降問題，要及時采取應急處理措施，加強基底的清理施工，觀測鋼板樁的變化情況，處理異常問題，保護鋼板樁的施工效果。

6 結語

在橋梁工程的施工中，橋墩承臺深基坑圍堰施工有著較高的危險性，影響的因素比較多，直接關系到項目施工效果和質量，所以要加強現場管理和控制，采取有力的應對措施，從而確保承臺深基坑施工的安全性，獲得較高的經濟效益與社會效益，為同類型工程施工提供參考意見。