水中入巖承臺(tái)圍堰施工方案研究

摘 要 圍堰是指在水利工程建設(shè)中，為建造永久性工程，修建的臨時(shí)性圍護(hù)結(jié)構(gòu)。其作用是防止水和土進(jìn)入建筑物的修建位置，以便在圍堰內(nèi)排水，開挖基坑，修筑主體結(jié)構(gòu)。入巖承臺(tái)圍堰的施工難度較大，本文就水中入巖承臺(tái)圍堰施工方案進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞 水中；入巖承臺(tái)；圍堰施工；方案研究

中圖分類號(hào) TN914 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-（2012）112-0166-02

1 工程概況

新建吉林至琿春鐵路重點(diǎn)控制工程JHSKⅡ標(biāo)第二松花江特大橋主橋結(jié)構(gòu)為（55.75+96+96+55.75）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。主橋采用雙線并行等高形式（承臺(tái)合建、墩身分建），雙線客專和雙線普速連續(xù)梁梁部中心距14.8m，梁外邊緣距27m，承臺(tái)中心距既有長圖鐵路橋月30 m，鋼板樁圍堰距既有線最近處約14m。主橋河道覆蓋層薄，36#墩位于河道中間，承臺(tái)嵌入強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r約1 m～4 m。承臺(tái)尺寸為28m ×14.4m×4.5m，四角設(shè)450mm×320mm倒直角，厚4.5 m。鋼圍堰外形尺寸為31.2m×18.6m（長×寬），鋼板樁共252根，使用L=15米的拉森Ⅵ型鋼板樁，設(shè)置三道內(nèi)支撐。按照圍堰內(nèi)排水開挖取土，鋼板樁插打入巖（無封底），內(nèi)支撐、圈梁跟進(jìn)方式施工，強(qiáng)排水，保證承臺(tái)范圍內(nèi)無水，繼續(xù)開挖巖層面至承臺(tái)底以下20cm，澆筑混凝土墊層，進(jìn)行承臺(tái)施工。

正常的振動(dòng)打樁錘無法使鋼板樁打入設(shè)計(jì)深度，且對既有線基礎(chǔ)的振動(dòng)較大，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)研究采用靜壓植樁機(jī)插打鋼板樁圍方案可以有效的減少對基礎(chǔ)的擾動(dòng)，且能快速完成施工。

2 鋼板樁圍堰施工

2.1 鋼板樁及插打設(shè)備選用

圍堰用鋼板樁選用拉森Ⅵ型高強(qiáng)度鋼板樁，單根寬度60cm，長15米。

鋼板樁插打設(shè)備為ECO600S無聲壓入機(jī)，設(shè)備采用克服堅(jiān)硬地質(zhì)工業(yè)法，利用GIKEN獨(dú)自的除芯理論，在保證壓入工法優(yōu)越性的前提下，實(shí)現(xiàn)了在堅(jiān)硬地質(zhì)的壓入施工。螺旋鉆裝置作為最小限度的壓入輔助設(shè)備，具有排土量少，不破壞周圍地基，并可迅速完成具有強(qiáng)大支持力完成樁的特點(diǎn)。

2.2 鋼板樁修整

將鋼板樁運(yùn)到工地后，詳細(xì)對其檢查、丈量、分類、編號(hào)，同時(shí)對兩側(cè)鎖口用一塊同型號(hào)長2～3m的短樁作通過試驗(yàn)，以2～3人拉動(dòng)通過為宜。鎖口通不過或樁身有彎曲、扭曲、死彎等缺陷，采用冷彎，熱敲，焊補(bǔ)、鉚補(bǔ)、割除、接長等方法加以整修。同時(shí)接頭強(qiáng)度與其它斷面相等，接長焊接時(shí)，用堅(jiān)固夾具夾平，以免變形，在焊接時(shí)，先對焊，再焊接加固板，對新樁或接長樁、在樁端制作吊樁孔。

修整后的鋼板樁分為上中下三部分用鋼尺測量其寬度，使每根樁的寬度在同一尺寸內(nèi)，每片相鄰數(shù)差值以小于1cm為宜。對于肉眼看到的局部變形可進(jìn)行加密測量。對于超出偏差的鋼板樁應(yīng)盡量不用。

對于檢查合格的鋼板樁，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(shí)防滲性能。每根板樁鎖口都須均勻涂以混合油，其體積配合比為黃油：干鋸沫=5：3。

2.3 鋼板樁圍堰吊運(yùn)插打與合龍

鋼板樁采用汽車通過棧橋運(yùn)至墩位平臺(tái)處，由QUY80履帶吊機(jī)和50t龍門吊機(jī)配合作業(yè)，負(fù)責(zé)鋼板樁的起吊安裝。鋼板樁采用ECO600S無聲壓入機(jī)插打，作業(yè)順序按照先定位角樁，然后自上游向下游插打，在中間合龍的方案進(jìn)行施工，根據(jù)鋼板樁實(shí)際長度和設(shè)計(jì)意圖確定插打后鋼板樁底面標(biāo)高+174m，頂面標(biāo)高+189m，巖層面標(biāo)高+177.5m，嵌入巖層約3.5m。

2.3.1 鋼板樁吊運(yùn)

利用起吊孔起吊鋼板樁時(shí)，使用氣割等在鋼板樁軸線上從離端部10cm左右的位置穿好直徑5cm大小的吊孔，再使用鉤環(huán)結(jié)結(jié)實(shí)實(shí)的聯(lián)結(jié)；在下端部系好適當(dāng)?shù)睦K索以防止左右擺動(dòng)。

2.3.2 鋼板樁插打

插打時(shí)，在鋼板樁和鋼護(hù)筒之間設(shè)置匯水井，第一根鋼板樁以導(dǎo)梁為定位、垂直插（此項(xiàng)工作應(yīng)反復(fù)仔細(xì)校正鋼板樁位，確保垂直）至設(shè)計(jì)標(biāo)高+174m。其余各鋼板樁，則以已插好的鋼板樁為準(zhǔn)，起吊后人工扶持插入前一根鋼板樁鎖口，然后用振動(dòng)錘振動(dòng)下沉。插入樁位的鋼板樁需緊靠導(dǎo)梁。插打一根或幾根后，將已插好的鋼板樁點(diǎn)焊固定于導(dǎo)梁上。整個(gè)施工過程中，要用錘球始終控制每根樁的垂直度，及時(shí)調(diào)整。

通過檢測確定第一片鋼板樁插打合格后，以其為基準(zhǔn)，再向兩邊對稱插打鋼板樁到設(shè)計(jì)位置，最后在一側(cè)的中間合龍。整個(gè)施工過程中，有激光測垂儀控制每片樁的垂直度，并及時(shí)調(diào)整；在鋼板樁的插打時(shí)注意鋼板樁的拼接縫不能在圍堰的同一斷面上，應(yīng)上下交替錯(cuò)開不小于2m。插打過程中，須遵守“插樁正直，分散即糾，調(diào)整合龍”的施工要點(diǎn)。ECO600S無聲壓入機(jī)施工主要分四個(gè)步驟： ①預(yù)掘鉆頭→②拔出螺旋鉆→③鉆樁的同時(shí)，實(shí)施壓入→④完成壓入，拔出螺旋鉆。

鋼板樁插打順序：先上游側(cè)，后兩側(cè)，再下游側(cè)。插打過程中需仔細(xì)觀察，如發(fā)現(xiàn)傾斜需立即采用導(dǎo)鏈調(diào)整以確保鋼板樁插打的豎直度。每根鋼板樁的插打控制精度為：樁頂標(biāo)高偏差≤±10cm，鋼板樁軸線偏差≤±10cm，鋼板樁垂直度≤0.5%。調(diào)整工具有千斤頂、木楔、導(dǎo)鏈等。

2.3.3 圍堰合龍

根據(jù)施工布置及工期，在最后插打的1側(cè)圍堰中段設(shè)置一個(gè)合龍口，板樁根數(shù)約為3～5根。

1）合龍準(zhǔn)備。為控制合龍口處鋼板樁垂直度，在距合龍口兩側(cè)還剩10余根鋼板樁時(shí)便嚴(yán)格控制鋼板樁的傾斜度。每插打一根鋼板樁就測量其軸向及法向傾斜度，并根據(jù)其傾斜度的累積增加規(guī)律及已有的施工經(jīng)驗(yàn)預(yù)計(jì)其后幾根樁的傾斜度。為保證合龍口處鋼板樁的垂直度，在距合龍口還剩幾根鋼板樁時(shí)立即下異形鋼板樁，將樁的軸向傾斜度糾正為負(fù)數(shù)，然后再插打樁至合龍?zhí)?，使其軸向及法向傾斜度均控制在0.2%以內(nèi)。

2）確定合龍鋼板樁尺寸。合龍樁的寬度確定。根據(jù)合龍口的形狀確定合龍樁的尺寸，其具體方法是：測量合龍口的寬度，12 h后再復(fù)測一次。目的是讓合龍口各樁向自由端釋放插打嵌合過程中的內(nèi)力和位移，待其充分釋放后再測合龍口寬度。

復(fù)核合龍樁尺寸。按最終實(shí)測的合龍口寬度焊接一根合龍樁試樣，將試樣在合龍口處試插，若試樣能在兩相鄰樁鎖口中自由上下移動(dòng)，即可確定合龍鋼板樁的加工尺寸。鋼板樁因傾斜無法合龍時(shí)，應(yīng)使用特制楔形鋼板樁，楔形的上下寬度之差不得超過樁長的2%。

3）插打合龍鋼板樁。為了使合龍鋼板樁能順利與相鄰樁的鎖口相互咬合，插打前應(yīng)使合龍鋼板樁兩側(cè)樁高度不同，高差控制在100～200 mm，這樣合龍鋼板樁的鎖口可較方便地先與高樁套好，再套低樁的鎖口。

插打合龍樁時(shí)，使之與相鄰樁套好鎖口的合龍樁自由落入，并將液壓裝置垂直降落，使其重量全部壓在合龍樁上，開啟液壓將樁壓至預(yù)定高程。

2.4 36#墩承臺(tái)圍堰拼裝內(nèi)支撐

圈梁與內(nèi)支撐均為焊接結(jié)構(gòu)，圈梁采用2I45組合焊接而成，內(nèi)支撐采用2[40組合焊接而成，內(nèi)支撐利用節(jié)點(diǎn)板焊接在圈梁中。圈梁與鋼板樁焊接固定。

拔出鉆孔樁施工的鋼護(hù)筒，向下開挖2.5m深。在設(shè)計(jì)位置+185.3m散拼上層內(nèi)支撐并固定。繼續(xù)排水開挖至承臺(tái)頂面停止開挖，在設(shè)計(jì)位置+181.8m散拼下層內(nèi)支撐并固定。

2.5 巖面處理

采用強(qiáng)排水，吸泥設(shè)備配合，保證承臺(tái)范圍內(nèi)無水，人工和小挖掘機(jī)配合清土開挖至巖層，用改造小型挖機(jī)進(jìn)行鑿巖至承臺(tái)底以下20cm，將鑿出碎巖清理出圍堰，保證巖層底面平整。

3 結(jié)束語

在施工前，一定要對工程進(jìn)行認(rèn)真的分析，根據(jù)工程的實(shí)際情況綜合考慮選擇最佳的施工方法。同時(shí)在施工時(shí)，施工管理人員一定要做好協(xié)調(diào)與安排，對施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格的把控，施工人員做好質(zhì)量控制及關(guān)鍵工序的驗(yàn)收工作，確保工程的質(zhì)量。采用無聲植入機(jī)插打鋼板樁具有對基礎(chǔ)擾動(dòng)較小、施工速度快、效率高，施工人員少、場地占用小、作業(yè)方便，有利環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益可觀等特點(diǎn)，經(jīng)此工法施工的主橋鋼板樁圍堰插打位置準(zhǔn)確、垂直度控制好以及錨固性能可靠、防水性能好，保證了主橋承臺(tái)的順利完成。

參考文獻(xiàn)

[1]新建鐵路吉林至琿春線施工圖 第二松花江特大橋橋梁總體布置圖[J].

[2]新建鐵路吉林至琿春線施工圖 第二松花江特大橋橋梁下部結(jié)構(gòu)施工圖[J].

[3]新建吉林至琿春鐵路施工組織設(shè)計(jì)[J].

[4] 鐘振云. 深水基礎(chǔ)圍堰施工方案比選[J].鐵道建筑，2009，02.

[5] 肖云輝. 深水橋基雙壁鋼套箱圍堰施工[J].華東公路，2004，05.

[6] 龐建軍，肖建平. 高樁承臺(tái)鋼吊箱圍堰施工工藝[J].鐵道建筑，2006，05.

作者簡介

艾建強(qiáng)，男，工學(xué)學(xué)士，2008年畢業(yè)于西南交通大學(xué)土木工程專業(yè)，助理工程師，中鐵大橋局吉圖琿客專項(xiàng)目部。