竺山湖隧道水上雙排鋼板（管）樁圍堰施工技術及安全管控

劉建國

（中鐵武漢大橋工程咨詢監理有限公司，武漢 430050）

1 引言

竺山湖隧道基坑圍堰采用“水上雙排鋼板（管）樁”圍護結構，該隧道地處太湖水域，地質條件復雜，抗滲要求高，施工風險大。 通過雙排鋼板樁加堰芯填土的結構形式、優化施工工藝等，解決了施工中的關鍵技術難題。

2 工程概況

竺山湖隧道長7.74 km，采用明挖法施工。 圍堰內隧道采用多倉流水施工的方式，各倉間設置一道橫向圍堰，單側形成4 個獨立圍堰分倉。圍堰分為雙排鋼管樁圍堰、鋼板樁圍堰、橫向土圍堰3 種形式。 鋼板樁采用拉森鋼板樁，樁間中心間距6 m，樁長有12 m 和15 m。 鋼管樁圍堰兩排鋼管樁間中心距8.0 m。 堰體采用梯形斷面，橫向圍堰頂寬6 m。

3 鋼板樁圍堰施工

測量定位，打設導向架；通過導向架上的施工圍檁打設縱向鋼板樁，每隔30 m 設置鋼板樁橫隔；安裝兩側橫向圍檁、鋼拉桿；鋼板樁圍堰內回填至拉桿、靜置15 d 后分層填筑至設計標高；繼續向前推進施打鋼板樁。

3.1 鋼板樁施工工藝

測量放樣→安裝導向架→鋼板樁打設→鋼板樁圍檁及拉桿施工→土工膜安裝→轉角施工。 橫向隔板與縱向鋼板樁、縱向與橫向鋼板樁之間均設置直角轉角， 轉角處安裝直線形鋼板樁連接，或“L”形鋼板樁連接。

3.2 堰芯填土

鋼板（管）樁圍堰填土采用黏土，堰芯填土在拉桿施工完成后分兩層進行，第一層填至拉桿頂，停留15 d；第二層按0.5 m分層填筑，相鄰隔倉高差小于1 m。 圍堰內側堰腳應在抽水完成后，分層填至設計高程。

3.3 倉內排水

每1～2 h 檢查降水高度， 如果速度過快則減少水泵數量。速度不滿足要求則相應增加水泵；水泵距圍堰至少3～5 m，避免抽水時帶走淤泥土體，造成圍堰入土深度減少。

4 鋼管樁圍堰施工

通過定位樁上的施工圍檁打設縱向鋼管樁，每隔14 根鋼管設置一道鋼板樁橫隔；安裝兩側橫向圍檁、鋼拉桿；鋼板樁圍堰內回填至拉桿；靜置15 d 后分層填筑至設計標高。

鋼管樁圍堰施工工藝與鋼板樁圍堰施工相同。 鋼管樁圍堰與鋼板樁圍堰連接分為兩部分：（1）隔倉連接。 橫向隔板與縱向鋼管樁設置直角轉角，轉角處安裝“L”形鋼板樁連接。（2）鋼管樁與鋼板樁縱向連接。 由于鋼管樁間距為8 m，鋼板樁間距為6 m，所以需進行順接，外側（靠湖面）直線連接，內側（靠基坑）設置轉角，通過10 m 的漸變段將鋼管樁間距由8 m 逐漸調整至6 m。

5 圍堰監測

監測項包括：圍堰頂水平位移監測、圍堰頂豎向位移監測、拉桿軸力、圍堰頂兩側相對位移、水位觀測、深層水平位移。

加強圍堰及圍護結構的監測，異常時增加監測程序，為圍堰安全預判提供數據依據。根據設計單位提出的監控量測控制指標值，將施工過程中監測點的預警狀態按嚴重程度由小到大分為三級，通過分級預警做到提前預控、提早準備。 詳見表1。

表1 三級監測安全狀態判定表

施工過程中， 應進行監控量測數據的實時分析和階段分析，根據監測數據分析成果及時進行監控量測信息反饋，對工程結構、 周邊環境被監測對象的安全狀態進行合理、 科學評價，并提出相應的工程對策與建議[1]。

6 質量控制要點

6.1 原材進場驗收

1）鋼板樁驗收：樁身完整性檢查，鎖口檢查，板樁寬度檢查，樁身扭曲程度檢查。

2）鋼管樁驗收：外觀檢查，成品鋼管驗收。

3）鋼拉桿驗收：拉桿除銹、防腐、拉桿長度、拉桿直徑檢查。

6.2 樁身垂直度控制

第一根鋼管樁沉入后的垂直度將影響其他鋼管柱的垂直度[2]，打入時應緩慢些，打入到設計深度1/2 時暫停沉樁，檢查樁身的垂直度是否在0.5%L（L為柱長）以內，如滿足要求則繼續開啟振動錘沉，否則拔出重打。 其他的鋼管樁在定位架和鎖口的共同作用下一般不會產生較大偏差， 柱身的垂直度控制在1%L以內，施打中應隨時檢查其垂直度是否準確（用全站儀在無導向框限位兩個方向加以控制），不符合要求的立即糾正或拔起重新施打。

樁身起吊后，樁錘和樁身保持垂直，垂直插入地層，嚴禁人工傾斜輔助插入。 振搗下沉時，樁錘垂直，使樁身受力為垂直向下方向。

利用導向架進行橫向限位，減少插打過程的偏位，導向架尺寸每邊大于樁身尺寸1 cm 即可。 縱向垂直度出現一定偏差后，及時利用校正樁進行垂直度校正。

鋼板（管）樁插打過程保證船舶穩定性，船身周邊打設臨時固定樁，為樁身插打創造良好的作業條件。

6.3 樁位控制措施

嚴格按照測量方案對樁位進行測量放樣， 首樁利用測點定位，之后每10 m 放樣一對樁位，插打時臨時定位樁根據放樣點插打。

每10 m 施打定位樁，定位樁施打時，以全站儀控制樁位，中間樁以導向架作為依據，以已插好的鋼板為準，起吊后，人工配合插入前一片鋼板柱鎖口，然后落錘自然下沉，檢查垂直度，開動振錘下沉，并及時將打好的鋼板柱點焊固定于導梁上。

為防止鎖口中心線平面位移， 在打樁進行方向的鋼管樁鎖口處設卡板，阻止鋼管柱偏移，同時在導向框上預先算出每根管樁的位置，以便隨時檢查校正。

6.4 樁身高程控制

鋼板（管）樁插打以控制樁尖標高為準，安裝前檢查樁長，合格方可投入使用，安裝后核查樁頂標高。

首樁高程由全站儀進行控制，確保高程準確。 樁頂高程以已打樁頂和測量放樣點的標志桿上預留好標高標線為準，以便插打時對高程的控制，定期對標高進行測量復核。

插打時，第1 根樁插打至距設計高程2 m 時暫停，然后打設第2 根，第2 根與第1 根齊平后，暫停第2 根插打，將第1根插打至設計標高，再開始插打第3 根，插打至與第2 根齊平，暫停第3 根插打，將第2 根插打至設計標高，如此循環施工。

6.5 填土質量控制

填土選擇透水性差的黏土回填，第一層填筑后進行7 d 的沉降固結，填土后，及時排出積水，以便能更好地固結，盡快達到一定承載力和止水作用。 第二層填土選擇含水率適宜的黏土，分層填筑，分層碾壓，分層厚度嚴格控制在50 cm 以內，碾壓采用輕型挖掘機，配合小型夯實機進行。 填土有壓實度要求時，嚴格進行土工試驗，控制好土體含水率，縮小分層填筑厚度，增加壓實遍數，檢測合格后方可下一層填筑。

6.6 鋼管樁焊接加工質量控制

鋼管柱與鎖口拼裝焊接應在加工場內進行， 所使用的焊條符合國家標準要求。

鋼管樁樁身接長應采用樁身內襯套對接焊接， 鎖口構件連接采用對接焊接。 每根鋼管樁上的鎖口要對稱位于鋼管的同一直徑線上，要求焊縫飽滿，高度和寬度滿足設計要求，無裂紋、漏焊。 鋼管樁應順直、不折、不彎。

對接或鎖口焊接，均在專業的作業平臺上進行，保證加工的精度，減少誤差。

嚴格控制“C”形鎖口的開口寬度，防止插打過程出現鎖口失效情況。

6.7 鋼拉桿

安裝前完成拉桿的除銹、防腐和墊板等鐵件的底漆處理，外露鋼構件均應除銹涂漆。 安裝后，再對螺母等未防腐部分和損壞部分進行防腐處理。 回填時注意對拉桿的保護，防止損壞防腐保護層。

鋼拉桿安裝標高必須經測量校核，準確定位。 鋼拉桿安裝方向與圍堰法線一致，割孔時做好對應，鋼板（管）樁上提前做好“十”字標記。 鋼拉桿應安裝平直，安裝時做好端頭絲扣的保護工作，防止碰撞損傷絲扣。 安裝后，兩端伸出長度保持一致，螺母擰緊后，墊板與圍檁密貼，螺母外露2～3 個螺距長度的螺紋。 螺母應逐步擰緊，用測力扳手擰緊螺母。

7 安全管控措施

7.1 人員管理

新進場人員應經過三級安全教育培訓考核合格后， 發放安全勞動防護用品， 經安全技術交底后方可進入施工現場作業。 特種作業人員應持有效的建筑施工特種作業人員操作資格證上崗。 作業人員穿戴好個人安全防護用品，水上作業人員必須穿救生衣[3]。 施工單位應為參建人員建立一人一檔，并結合人員情況動態開展教育培訓和技術交底工作。 每班作業前應進行班前教育和班前安全技術交底。

7.2 設備管理

設備進場應履行驗收程序后方可使用， 通過驗收后的設備應進行編號、建立一機一檔、張貼設備標識。 船舶應到屬地海事部門進行備案。

應按海事部門通知，當有大風、暴雨惡劣天氣時停止水上作業，船舶做好系纜或駛入避風港。 船舶應有防碰撞措施，船舶邊緣設置橡膠（輪胎）等彈性防碰撞隔離，船舶施工應設置專門的系纜樁，不得借助圍堰固定船舶。

用于打樁的船舶應進行穩定性驗算， 驗算結果應到海事部門備案，需要進行現場試驗的應在海事部門的見證下完成。

7.3 設施管理

鋼圍堰上下船通道應設置防護欄桿， 通道的腳手板應滿鋪，通道寬度不應小于60 cm，防護欄桿高度不低于1.2 m，并設置兩道橫桿且間距60 cm，通道應設置擋腳板。

圍堰施工完成后，應及時掛設安全警示牌和安全警示燈，安全警示牌的尺寸和間距應與圍堰結構尺寸相適應， 安全警示燈宜選用太陽能爆閃燈。

水域段施工應辦理水上水下作業許可， 應按照審批的方案施工，以及布置水上交通導行，配齊燈塔、浮標、航道樁、航道燈等安全警示標志。

8 結語

竺山湖隧道水上雙排鋼板（管）樁圍堰使用已超過400 d，施工過程中主要監測項目均未出現異常。 在竺山湖隧道主體結構施工期間，圍堰防水性好，結構穩定，未出現圍堰透水、坍塌事故。 有效保證了竺山湖主體結構施工期的質量和安全，驗證了“水上雙排鋼板（管）樁”圍護結構的施工方案作為水上基坑圍護結構的適用性和安全性。