淺水河床組合拉森鋼板樁圍堰快速施工技術(shù)

徐 領(lǐng)/XU Ling

（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京 101116）

迅猛發(fā)展的經(jīng)濟建設(shè)勢必帶來不斷擴大的城市建設(shè)和改造規(guī)模，而連接城市發(fā)展的道路建設(shè)以網(wǎng)狀形式逐漸向外圍敷設(shè)，城郊河道中施工橋梁的情況也將越來越多。城郊河道施工水中橋梁，受工期短、環(huán)境條件復(fù)雜、技術(shù)難度高、抽水設(shè)備等因素影響，傳統(tǒng)的施工方法已無法滿足現(xiàn)在橋梁施工要求，尤其在汛期，流量大且不能斷流的河道里，對施工安全可靠性的要求更高。

荊門西交通基礎(chǔ)設(shè)施補短板一期項目尉遲恭路跨車橋水庫大橋位于石頭河河床上，承臺基坑深約4.5m，承壓水頭高于基底標(biāo)高，地下水較為豐富。該地區(qū)每年的4～6 月為雨季，雨水量較大，需在汛期前完成承臺并回填基坑。為保護下游生態(tài)環(huán)境，石頭河不能斷流，因此通過采用組合鋼板樁圍堰分區(qū)、中間預(yù)埋管涵的施工技術(shù)，不僅保證了施工期間河流暢通，而且實現(xiàn)了承臺基坑開挖的干作業(yè)環(huán)境。

1 工程概況

荊門市尉遲恭路西起站前路、東至西三環(huán)，全長約3km，紅線寬41m，屬于城市主干路。沿線設(shè)計橋梁1 座，為尉遲恭路跨車橋水庫大橋交通橋，橋梁全長570m，上部結(jié)構(gòu)采用30m 跨徑結(jié)構(gòu)簡支橋面連續(xù)預(yù)制小箱梁和變高連續(xù)現(xiàn)澆箱梁，下部結(jié)構(gòu)橋墩采用矩形柱式墩，17#橋臺采用重力U 型式橋臺，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。其中橋梁的0～5#橋墩位于漳河水庫內(nèi)，若采用傳統(tǒng)的鋼棧橋+鋼平臺施工方案，施工鋼材量大，施工工期較長，則不能在汛期前完成橋梁下部結(jié)構(gòu)施工。為此，研發(fā)了淺水河床不斷流組合拉森鋼板樁圍堰快速施工技術(shù)以解決上述難題。

2 地質(zhì)概況

該橋梁跨石頭河，河流寬約40m，勘察期間水面標(biāo)高約105.30m，水深約1.5m，淤泥厚度約1.2m，經(jīng)調(diào)查，石頭河雨季最高水位約110.5m。河床主要由淤泥質(zhì)土和黏土組成，水流速度一般，河道底部起伏平緩，沖刷作用不明顯。根據(jù)鉆探揭露，在鉆探深度揭露范圍內(nèi)分布有4 套共5 個工程地質(zhì)層，分別是第四系淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層（②Q4l），第四系晚更新世沖洪積黏性土（③Q3al+pl），細砂④、下伏基巖為上侏羅系桐竹園組強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖（⑤J1t3、⑥J1t2)。

本工程在④層細砂測得潛水，勘察期間石頭河附近鉆孔測得潛水水頭為0.6～1.3m，水位年變化幅度在1.0～2.0m，水位標(biāo)高位于96.15～96.61m，車橋水庫附近鉆孔測得潛水水頭為0.7～1.5m，水位年變化幅度在1.5～2.0m，水位標(biāo)高位于 101.89～102.67m。

3 施工技術(shù)

3.1 技術(shù)原理

如圖1 所示，組合拉森鋼板樁圍堰施工技術(shù)外層采用雙層鋼板樁圍堰+黏土組合，將河道分為兩個作業(yè)分區(qū)，在兩個作業(yè)分區(qū)之間埋設(shè)管涵，保證河流暢通，保護生態(tài)環(huán)境；內(nèi)層采用單排鋼板樁+鋼支撐組合進行承臺基坑開挖；同時在管涵上方回填土方，修筑施工便道，連通河道兩側(cè)作業(yè)區(qū)。具體施工流程為：施工準(zhǔn)備→水上進占方式填筑施工平臺→施工兩工作分區(qū)外層雙排鋼板樁圍堰→外層雙排鋼板樁圍堰填黏土→開挖兩工作分區(qū)之間土方→埋設(shè)過流涵管→施工便道→填筑施工平臺→樁基施工→打設(shè)內(nèi)層鋼板樁圍堰→承臺基坑開挖和支撐→施工承臺→基坑回填→拆除鋼板樁和支撐。

圖1 組合鋼板樁圍堰平面圖

3.2 技術(shù)方案

1）外層鋼板樁圍堰施工 外層鋼板樁圍堰采用12cm 長拉森IV 型雙排鋼板樁，采用填筑采用水上進占方式填筑土石方既作為鋼板樁施工平臺有作為施工便道路基，鋼板樁插打選擇從圍堰起始端向河床中心處施工，在河床中心封閉端進行合攏。鋼板樁采用履帶式打樁機進行插樁。

2）回填黏土 外層雙排鋼板樁圍堰之間回填黏土，回填前將鋼板樁之間的水抽排，黏土分層回填，采用人工夯實。

3）埋設(shè)涵管 鋼板樁圍堰由雙排鋼板樁＋黏土組成，設(shè)置于0#臺～5#墩，分為0#臺～3#墩、4～5#墩兩個分區(qū)，兩分區(qū)距離14m，在分隔區(qū)北側(cè)對應(yīng)堰體位置底部預(yù)埋兩層管涵，采用DN1200 混凝土管，共2 層，每層9 排，下層每排10 根，上排每層9 根，14m 寬。

4）施工便道 在管涵上方采用石渣料填筑施工便道后澆筑混凝土路面，路基8m，路基上鋪7m 寬，20cm 厚碎石，混凝土路面寬6m，采用20cm 厚C25 混凝土硬化。

5）填筑施工平臺 由于承臺基坑范圍內(nèi)為原河床沉積的淤泥，故采用土石方回填，形成施工作業(yè)平臺，并與主便道連接。待承臺樁基完成后打設(shè)內(nèi)層鋼板樁。

6）內(nèi)層鋼板樁圍堰施工 內(nèi)層鋼板樁圍堰采用9m 拉森IV 型單排鋼板樁支護，鋼圍檁采用H300 型鋼，鋼支撐采用H300 型鋼，在鋼圍檁下方設(shè)置450 三角托板，間距2 400mm。

7）鋼板樁拆除 鋼板樁打設(shè)完成后，采用機械分層開挖承臺土方至鋼支撐下0.5m 處，架設(shè)圍檁和鋼支撐。挖至設(shè)計標(biāo)高處時要保留不小于10～20cm 的厚度，采用人工挖至基底高程，嚴(yán)禁超挖。待基坑開挖完成后及時試做承臺和墩柱。待承臺和墩柱混凝土土強度達到75%后，采用土方回填基坑，基坑回填分層夯實，每層回填不大于30cm，采用液壓振動平板夯進行夯實，壓實度達到95%。回填至承臺頂標(biāo)高時拆除鋼支撐，基坑全部回填完成后拆除鋼板樁。

4 控制要點

1）限位裝置在鋼板樁插打前設(shè)備在導(dǎo)向架上，大小比鋼板樁每邊放大1cm。插打時用垂球隨時保持觀測，確保鋼板樁插打過程中插正、插直。

2）鋼板樁打設(shè)過程遇強風(fēng)化巖層，先采用?300mm 的長螺旋轉(zhuǎn)桿引孔，引孔間距為450mm，孔深為鋼板樁打設(shè)深度。

3）為了抵抗水流沖擊，鋼板樁插打至設(shè)計標(biāo)高后需立即與導(dǎo)向架焊接。

4）合攏鋼板樁施打時間基本與一般鋼板樁插打時間相同；在打樁期間，合攏鋼板樁的鎖口與相鄰樁的鎖口要聯(lián)結(jié)完好；合攏鋼板樁打入后，其相鄰兩根樁的傾斜度與合攏前傾斜度一致，仍保持在0.2%以內(nèi)。

5）黏土回填采用挖掘機平板夯，按一定方向進行打夯，一夯壓半夯，夯夯相接，兩遍縱橫交叉，分層夯打。

6）承臺基坑開挖時及時架設(shè)支撐，以確保基坑開挖安全。

5 結(jié)論與展望

1）采用雙層鋼板樁圍堰，外層鋼板樁圍堰由雙排鋼板樁＋黏土組成，強度高、阻水性能好，不僅實現(xiàn)了圍堰內(nèi)無水作業(yè)環(huán)境，而且施工安全可靠，對河岸更是起到很好的保護效果。

2）將鋼板樁圍堰分為兩個分區(qū)，在兩個分區(qū)之間埋設(shè)管涵，在滿足工期節(jié)點的同時，保證了河流暢通，確保生態(tài)環(huán)境不被破壞。

3）相較于傳統(tǒng)的鋼棧橋和水上鋼平臺方案，淺水河床不斷流組合拉森鋼板樁圍堰施工技術(shù)，在減少鋼材用量的基礎(chǔ)上，內(nèi)層鋼板樁可以在承臺施工完成后拔除重復(fù)利用，節(jié)約材料成本；同時鋼板樁施工速度快，打設(shè)方便，雙層圍堰剛度大，節(jié)約工期成本，最終實現(xiàn)項目綜合經(jīng)濟效益453.76 萬元。

4）該技術(shù)在淺水河床的圍堰施工中得到了成功應(yīng)用，取得了顯著的社會、環(huán)保和經(jīng)濟效益，但對于其他河流區(qū)域仍需進一步研究和實踐。