懷化鴨嘴巖大橋深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工技術

摘要 隨著我國發展速度不斷加快，各類基礎工程的建設數量逐年增多，以懷化鴨嘴巖大橋工程為例，在深基坑施工中選擇了鎖口鋼板柱圍堰技術，結合工程實際情況不斷優化建設流程，就重點和難點進行處理和調整，在此基礎上做好安全控制，最終為工程順利完工奠定堅實基礎，避免投入使用發生風險問題。

關鍵詞 大橋施工;深基坑作業;鎖口鋼板樁;圍堰施工技術

中圖分類號 U445.556 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）06-0111-03

前言

在大橋深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工技術應用匯總，為了進一步契合時代發展建設需求，避免因施工存在問題而導致項目整體受到影響，在建設過程中需要預先進行地質勘察，了解該技術應用的重點和難點，處理好開挖和支撐的關系，根據基本特性實施各個環節，最后結合實際情況制定方案，以此對各個施工環節操作規范性控制，確?；幼冃瘟渴冀K控制在合格指標之內。

1 深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工技術概述

1.1 技術內涵

鋼板樁是帶有鎖口的一種型鋼，有各種尺寸及聯鎖形式，其不僅強度高，且可以在深水中施工，以此提高工程建設質量，保證項目完工后的整體效益。在施工中圍堰內有縱橫向支撐，由許多互相連接的單體所構成，其中包含各種尺寸及聯鎖形式，抽水設計深度達20 m，而每個單體又由許多鋼板樁組成，且應用中都能獨自抵抗傾覆、滑動和防止聯鎖處的拉裂[1]。

1.2 技術應用

在深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工技術應用中，為防止因流速增大引起水流對圍堰、河床集中沖刷的情況，施工前可以在上下游及兩岸設測量觀測點，保證堰體外坡面有受沖刷危險時及時獲取相關參數信息。同時，施工中應控制圍堰長、短邊方向的定位，按照從上游向下游的順序進行合龍，黏土中不宜使用射水下沉辦法，如發現問題則需要立即糾正，避免對施工建設造成影響。

2 大橋深基坑鎖口鋼管樁圍堰方案設計要點

2.1 工程概況

懷化鴨嘴巖大橋工程，橋梁總體布置為3.5 m橋臺（40+36）m預應力混凝土連續梁+（200+74+45）m獨塔斜拉橋+3.5 m橋臺，行車速度主線采用60 km/h;主線道路全長550 m;南岸路基段長148 m、標準寬36 m。 3#墩基礎為主塔基礎，采用樁基礎，承臺頂標高211 m，鉆孔樁基礎采用筑島平臺施工，最終實施圍堰方案開挖基坑，但圍堰的防水、阻水難度較大，經過多方探討擬采用鎖口鋼管樁結構形式的圍堰方案，最終有效解決主塔基坑樁基及承臺施工問題。

2.2 施工要點

鎖扣鋼管樁圍堰加工比較簡單，能夠滿足現場施工要求，雖然用鋼量高達820 t，但可以大部分回收并用于支架工程，鎖口鋼管樁圍堰的加工和插打都可利用現有設備，要求平面形狀仿橋梁承臺系梁的形狀布置，鎖口鋼管樁圍堰總長192 m，鋼管樁174根，以滿足施工空間的要求。鎖口鋼管樁圍堰無縫鋼管轉角點 1-2-3-4-5-6，迎水側沉入深度控制原則，上層中心標高212.0 m，下層圍檁在基坑開挖完成并澆筑封底混凝土后拆除，內撐采用強度標準Q345鋼管提高荷載，具體如圖1所示，以此為承臺、系梁澆筑騰出施工空間[2]。

3 大橋深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工分析

3.1 服務年限

工程采用鎖口鋼管樁結構形式的圍堰方案，部分區域以放坡法為主，在深基坑支護設計時以臨時支護為主，對其使用年限的控制以根據支護竣工結束后的1年時間為計算基準，控制基坑安全等級，依據相關標準要求設計，全部區域圍堰施工的安全等級為一級，依據不同等級分布進行驗算，并把相關數據詳細記錄，為后續施工作業順利開展奠定良好基礎[3]。

3.2 參數驗算

參數驗算需要考慮的基礎條件較多，其中包括基坑壁（邊坡）高度、實際條件、邊界特征等，可按照支護斷面對具體數值驗算、分析等，完成深基坑安全等級及參數驗算工作。同時，依據工程勘察報告的數據，為施工作業提供相應的科學指標，具體數據如表1所示。

3.3 地段結構

以工程建設要求為出發點，探究地段結構設計的主要內容，包括支護形式、護壁樁、鋼絞絲、頂梁等，考慮整體支護效果，注意分層處理、施工階段控制進度與質量，組建專業化施工隊伍，監管部門積極參與，對全程跟蹤管控。同時，控制各放點位置，并逐一校對，做好記錄工作;鋼絞絲要控制其強度（1 860 N/mm2），截長預留大于700 mm張拉長度，但是不包括腰梁厚度，沿桿體軸線間隔1.5～2.0 m/個。

4 大橋深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工技術應用策略

4.1 開展工程勘察工作

懷化鴨嘴巖大橋工程在深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工中，充分考慮當地的自然地質保護情況，結合當前需地質支護的項目工程質量來組織進行，將地質勘察支護工作重點落實下去，勘察內容包括土質地層主體結構、地下室和水位等，準確評價當前區域的實際情況，深入了解不同施工區域的地質差異，結合實際地質情況特點進行材料準備工作，最終將問題有效解決。

4.2 確定最不利工況

上述工程分析鋼管樁在各工況下受力情況，在圍堰內開挖土石方至上層內撐底部要求標高211.0 m，樁底固結在開挖面以下地基中，荷載為開挖面以上土壓力和水壓力形成的線性荷載，基坑挖至下層支撐底面標高207.0 m，上端與上層圍檁、內支撐系統鉸接。安裝上、下層支撐后基坑開挖至封層，挖至封底混凝土層底面標高201.0 m，側向荷載為開挖面形成線性荷載，拆除下層圍檁及內撐系統保留上層圍檁、內支撐系統，鋼管樁下端固結在封底混凝土中，側向荷載為封底混凝土頂面以上土壓力和水壓力形成的線性荷載[4]。

4.3 建立圍堰模型

鎖口鋼管樁圍堰采用Midas Civil橋梁結構計算軟件整體建模，鋼管樁與承臺底地基固結，對于灰巖地基固結點位于承臺底下1 m，內撐與內撐之間的連接采用共節點剛性連接方式，圍堰的荷載按自重系數為1施加，地面以下第n層的土壓強由下式計算：壓強Ppn=（qn+∑γi×hi）Kpn-2Cn√（Kpn），工程在施工中只對覆蓋層計算土壓力，式中Pan、Ppn分別為地基以下第n層土底面作用的壓力強度，施工荷載按q=45 kN/m2考慮，避免施工出現安全風險問題。

4.4 支撐體系施工

鋼管樁安排在鋼管樁加工場地內進行拼裝焊接，將鋼管樁與鎖口鋼管、工字鋼按設計圖焊接成整體，開口要豎直、平順，開口寬度誤差要求≤2 mm。為了保證鋼管樁與工字鋼及鎖口無縫鋼管的焊縫質量，無縫鋼管￠168 mm割口處理后與工字鋼形成鎖口，沿鋼管樁縱向50 cm設置一道N1加固鋼板肋，具體搭設如圖2所示[5]。

4.5 角撐內撐施工

基坑支護如存在問題，會為后續建設埋下安全隱患，常見病害類型主要分為三個方面，即防護加固工程結構變形破壞、坡面變形病害和坡體變形病害。為避免施工出現問題，要求在角撐梁施工過程中把樁表面的浮土清理干凈，確保同一標高下的梁頂齊平，基坑凌空面如作業高度>1.5 m安裝配套安全網，以構建全面的安全防護體系，內撐梁施工開始之初首先要設置立柱，保證設計與實際的施工情況相同，從而提高整體施工建設質量。

4.6 鎖口鋼管樁合龍

為保證鋼管樁圍堰合龍時兩側鎖口互相平行，在即將合攏時開始測量并計算出鋼管樁底部的直線距離，在此過程中必須調整好角樁方向，確定下一步鋼管樁如何插打，避免出現施工偏差問題。同時，該工程合攏選擇在角樁附近，調整合攏邊相鄰一邊離導向架的距離，全部以常見構件為主，當鋼管樁兩端相距 10～15 根樁的距離時，讓其一面鎖口與對面的鋼管樁鎖口盡量保持平行[6]。

4.7 鋼支撐拆除

支撐拆除可以理解為“倒換”過程，如發現支撐軸力接近設計值，則需要對支撐進行加固或增加新的支撐，鋼支撐拆除應隨土方回填分段拆除，遵循“先下層、后上層;先兩端、后中間”的原則，可以在活動端設2臺100 t千斤頂取出鋼楔塊，用汽車吊將支撐吊出基坑，相鄰支撐不得同時拆除。支撐拆除前應完成傳力體系，發現異常情況需啟動應急預案，及時通知相關部門協商解決，注意相鄰支撐內力變化和基坑變形情況。

4.8 完工后檢測

懷化鴨嘴巖大橋工程根據施工土壤性質、基坑開挖深度，選擇安全系數較高的圍護結構與施工操作方式，避免施工時出現下沉、開裂、傾斜等安全事故。在檢測中要求進行實時監測，將3個監測點分別布置在基層支護主體結構頂部、底部及中間節點位置，定期進行巡視、記錄，為后續施工建設提供技術指導，通過鎖扣鋼板樁圍堰施工，有效地保證了3號墩施工安全與質量，不僅節約了建設工期，且為大橋深大基坑開挖提供了較好的施工范例。

5 結束語

合理應用鎖口鋼板樁圍堰施工技術，不僅可以避免深基坑施工時坍塌的危險，還減少了工程開挖量及支護措施等，為承臺施工提供了良好的施工條件。同時縮短了承臺施工工期，懷化鴨嘴巖大橋工程應用該方案最終順利完工。

參考文獻

[1]潘江波， 李春生. 新型鎖口鋼板樁圍堰在之江大橋施工中的應用[J]. 黑龍江交通科技， 2018（12）： 153-154.

[2]李遙. 阜六鐵路深水基坑拉森鋼板樁圍堰施工技術[J]. 價值工程， 2018（20）： 177-180.

[3]黃麒， 黃翔. 復雜條件下CO鋼管樁圍堰適應性研究與應用[J]. 黑龍江交通科技， 2018（10）： 132-134.

[4]黃修平， 楊蘇海， 王孝兵. 深中通道海上大型錨碇施工筑島圍堰設計[J]. 中國港灣建設， 2020（11）： 44-48.

[5]黃修平， 王孝兵， 郭志偉， 等. 巨型深水圍堰比選研究與設計施工[J]. 中國港灣建設， 2020（6）： 25-29.

[6]董博. 超大粒徑砂卵石地層條件水中基礎圍堰施工技術方案與經濟效益探討[J]. 鐵路工程技術與經濟， 2020（5）：

30-34.

收稿日期：2022-01-07

作者簡介：蒲水山（1974—），男，本科，高級工程師，主要從事高速公路監理工作。