將軍渡黃河特大橋鋼圍堰施工監(jiān)理控制

李運(yùn)景

（中咨工程建設(shè)監(jiān)理公司， 北京 100048）

1 工程概況

將軍渡黃河特大橋位于山東省和河南省交界處。該橋全長 9 928.66 m，包括主橋、跨堤引橋、堤內(nèi)引橋及兩側(cè)堤外引橋。為滿足行洪、通航及跨越黃河大堤的需要，全橋孔徑布置依次為：堤外北引橋 74×32 m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 T 梁；跨堤北引橋 1×128 m 簡支鋼桁梁；堤內(nèi)北引橋 7×48 m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁；主橋 1×99.05 m 簡支鋼桁梁+10×128 m 簡支鋼桁梁；堤內(nèi)南引橋 50×48 m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁；跨堤南引橋1×128 m 簡支鋼桁梁；堤外南引橋 81×32 m+3×24 m+7×32 m 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支 T 梁。主墩 90#、91#、92# 位于黃河中，黃河屬于國家 1 級河道，不能斷航。平時(shí)水深保持在 3 m 左右，雨季時(shí)水深在 6 m 以上，地質(zhì)情況自上而下依次為亞黏土、淤泥質(zhì)亞黏土、黏土等。地質(zhì) －4 m～0.4 m 為淤泥質(zhì)亞黏土，正好處于承臺下部和樁基頂部。水中墩樁基采用鋼管樁型鋼支架固定平臺施工。水中承臺和墩身采用鋼板樁圍堰施工。

2 水中承臺和墩柱施工方案

水中承臺和墩柱的施工采用鋼板樁圍堰的施工方案。根據(jù)該橋的水深、水文、地質(zhì)等相關(guān)情況，對各類施工方案進(jìn)行綜合比選后認(rèn)為：采用鋼板樁圍堰施工方案與鋼套箱圍堰相比，具有工期短、施工成本低、工藝簡單、較少占用水的優(yōu)點(diǎn)。水中鉆孔樁成樁后，選用 15 m 拉森Ⅳ型鋼板樁進(jìn)行圍堰施工，圍堰尺寸定為 31.982 m×16.682 m。矩形圍堰鋼板樁采用矩形導(dǎo)向架，在圍堰的內(nèi)側(cè)打 4 根定位樁，焊接牛腿，再安裝導(dǎo)向框。該工程由于在施工水中鉆孔樁時(shí)，固定平臺4 根管樁可兼作定位樁用，故水中鉆孔樁完成后，利用鉆孔用固定平臺作為鋼板樁插打?qū)蚣苎b置。

3 鋼板樁圍堰施工

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 插打鋼板樁前的準(zhǔn)備工作

(1)鋼板樁經(jīng)過裝卸、運(yùn)輸會(huì)出現(xiàn)撞傷、彎扭及鎖口變形。鋼板樁在拼組前必須進(jìn)行檢查，剔除鎖口破裂、扭曲、變形的鋼板樁；剔除鋼板樁表面因焊接鋼板、鋼筋留下的殘?jiān)觥?/p>

(2)在鋼板樁鎖口內(nèi)涂抹黃油，減少插打時(shí)鎖口之間的摩擦和減少鋼板樁圍堰的滲漏。

(3)插打鋼板樁的導(dǎo)向設(shè)備。按照施工方法，一般先打定位樁；在定位樁上安置導(dǎo)梁，組成框架式的圍籠作為插樁時(shí)的導(dǎo)向設(shè)備。因此在施打前必須制作導(dǎo)向架。

3.1.2 檢查振動(dòng)錘

振動(dòng)錘是打拔鋼板樁的關(guān)鍵設(shè)備，在打拔前一定要進(jìn)行專門檢查，確保線路暢通，功能正常。振動(dòng)錘的端電壓要達(dá)到 380 V～420 V；夾板牙齒不能有太多磨損。

3.2 插打鋼板樁

為了確保插打位置的準(zhǔn)確，第 1 根鋼板樁是插打的關(guān)鍵。插打在導(dǎo)向架上設(shè)置一個(gè)限位框架，大小比鋼板樁每邊放大 1 cm。插打時(shí)鋼板樁背緊靠導(dǎo)向架，邊插打邊將浮吊鉤緩慢下放。這時(shí)在互相垂直的兩個(gè)方向用經(jīng)緯儀觀測，以確保鋼板樁插正、插直；然后以第 1 根鋼板樁為基準(zhǔn)，再向兩邊對稱插打鋼板樁。在整個(gè)鋼板樁圍堰施打過程中，開始時(shí)插 1 根打 1 根，即將每 1 根鋼板樁打到設(shè)計(jì)位置；到剩下最后 5 根時(shí)，要先插后打。若合攏有誤，用倒鏈或滑車組對拉使之合攏；合攏后，再逐根打到設(shè)計(jì)深度。

鋼板樁的插打作業(yè)步驟和技術(shù)要點(diǎn)如下。

(1)在鋼板樁鎖口內(nèi)涂黃油，安置吊點(diǎn)，根據(jù)浮吊起重高度可在樁頂利用拔樁孔系千斤頂，如起重機(jī)高度不夠，可用鋼絲繩在鋼板樁 1/3 以上處捆扎，捆扎處應(yīng)有夾板，并墊有木塊，膠皮以防滑移和受力后吊點(diǎn)處鎖口變形。

(2)在鋼板樁下端系 2 根攬風(fēng)繩，浮吊起吊鋼板樁接近垂直狀態(tài)時(shí)，利用攬風(fēng)繩控制正反方向。

(3)鋼板樁就位下插，第 1 根鋼板樁沿活動(dòng)導(dǎo)向下插是整個(gè)圍堰的基準(zhǔn)，要反復(fù)測量檢查，使其方向垂直，位置準(zhǔn)確，必要時(shí)可加輔助設(shè)施，控制樁在導(dǎo)向內(nèi)的左右位置。

(4)移動(dòng)浮吊將樁夾住后，進(jìn)一步復(fù)核樁的垂直度及位置，認(rèn)可后進(jìn)行插打。使鋼板樁(第 1 根或第 1 組)下沉到河床設(shè)計(jì)標(biāo)高，其他鋼板樁則以插打好的樁為準(zhǔn)。對準(zhǔn)鎖口，控制好方向，利用自重下插。當(dāng)自重不能迫使下插時(shí)，可利用配重或滑車組加壓。

3.3 合 攏

3.3.1 合攏前的準(zhǔn)備

在即將合攏時(shí)，首先測量并計(jì)算出鋼板樁底部的直線距離，再根據(jù)鋼板樁的寬度，計(jì)算出所需鋼板樁的根數(shù)，按此確定下一步鋼板材如何插打(是增加鋼板樁，或是鋼板樁插打時(shí)向外繞圓弧)。

3.3.2 合攏時(shí)樁的調(diào)整處理

為了便于合攏，合攏處的兩片樁應(yīng)一高一低。方形鋼圍堰有 4 個(gè)面。打完的每 1 根鋼板樁都要沿導(dǎo)向架的法線和切線方向垂直。合攏應(yīng)選擇在角樁附近(一般離角樁 4 根～5 根的距離)。如果距離有差距，可調(diào)整合攏邊相鄰一邊與導(dǎo)向架的距離。為了防止合攏處兩根樁不在一個(gè)平面內(nèi)，一定要調(diào)整好角樁的方向，讓其一面鎖口與對面的鋼板樁鎖口盡量保持平行。隨著最后 1 根 15 m 長的拉森鋼板樁打入設(shè)計(jì)深度，將軍渡黃河特大橋第 1 個(gè)鋼板樁圍堰——91# 墩鋼板樁圍堰順利完成。本墩采用日本進(jìn)口的拉森Ⅳ型鋼板樁，長 15 m、圍堰長 31.982 m、寬 16.682 m，需要 242 根 15 m 長的拉森鋼板樁鎖扣連接起來。

3.4 鋼板樁圍堰施工安全控制要點(diǎn)

(1)使用鋼板樁圍堰時(shí)，要根據(jù)施工條件和安全要求及水深、地質(zhì)等情況適當(dāng)選擇樁長，準(zhǔn)確確定圍堰尺寸、鋼板樁數(shù)量、打入位置、入土深度和樁頂標(biāo)高，使之既不影響水上施工，又不會(huì)傷及水下樁基等構(gòu)造物。

(2)鋼板樁打入前，應(yīng)在設(shè)計(jì)位置設(shè)置堅(jiān)固的導(dǎo)向樁和足夠強(qiáng)度的支撐框架，并將安設(shè)板樁的打入位置標(biāo)示在導(dǎo)向框架上，以確保板樁的穩(wěn)定和準(zhǔn)確合攏。

(3)插打鋼板樁圍堰前，應(yīng)對打樁機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)及其配套機(jī)具設(shè)備、繩索等進(jìn)行全面檢查；經(jīng)試驗(yàn)、鑒定合格后方可施工。

(4)鋼板樁起吊時(shí)應(yīng)聽從信號指揮。作業(yè)前應(yīng)在鋼板樁上拴好溜繩，防止起吊后急劇擺動(dòng)。

(5)吊起的鋼板樁未就位前，插樁樁位處不得站人。在樁頂作業(yè)時(shí)應(yīng)掛吊欄和爬梯；作業(yè)人員必須系好安全帶。

(6)鋼板樁起吊前應(yīng)首先做到：鋼板樁槽凹部位應(yīng)清掃干凈，鎖口應(yīng)先進(jìn)行修整或試插；組拼的鋼板樁組件應(yīng)采用堅(jiān)固的夾具夾牢，起吊時(shí)用繩索拴牢，掛鉤應(yīng)封鉤；鋼板樁吊環(huán)的焊接應(yīng)由專人檢查，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行試吊；嚴(yán)禁將吊具拴在鋼板樁夾具上或捆在鋼板樁上進(jìn)行吊裝。

(7)鋼板樁插進(jìn)鎖口后，因鎖口阻力不能插放到位而需用樁錘壓插時(shí)，應(yīng)用卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩控制樁錘下落行程，防止樁錘隨鋼板樁突然下滑。

(8)插打鋼板樁應(yīng)從上游依次對稱向下游插打，最后在下游處合攏。受潮水影響的河流，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，制定插打方案及安全防護(hù)措施。

(9)插打鋼板樁時(shí)如因吊機(jī)高度不足，可改變吊點(diǎn)位置，但吊點(diǎn)不得低于樁頂以下 1/3 樁長位置。在轉(zhuǎn)換吊點(diǎn)時(shí)，必須先掛后換，使新吊點(diǎn)吃著力并確定牢固后，才能拆除原吊點(diǎn)。

(10)鋼板樁在錘擊下沉?xí)r，初始階段應(yīng)輕打。樁帽(墊)變形時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。

(11)使用沉拔樁錘沉拔板樁時(shí)，樁錘的各機(jī)部件及連接件要確保完好；電氣線路及各絕緣部分要確保絕緣良好。每天使用前要認(rèn)真檢查，班后要進(jìn)行修養(yǎng)。操作時(shí)，樁錘和板樁的連接要牢固，系索人員要有穩(wěn)固地點(diǎn)立足，要佩戴安全帽和安全帶。

(12)拔樁時(shí)應(yīng)從下游向上游依次進(jìn)行。遇有拔不動(dòng)的鋼板樁，應(yīng)立即停拔檢查；可采取射水、振動(dòng)等松動(dòng)措施。嚴(yán)禁硬拔。

(13)如采用吊機(jī)船拔除鋼板樁，應(yīng)指派專人經(jīng)常檢查吊機(jī)船的吃水深度、拔樁機(jī)或吊機(jī)受力的情況。拔樁機(jī)和吊機(jī)應(yīng)安裝“限負(fù)荷”裝置，以防超負(fù)荷作業(yè)。

(14)鋼筋混凝土板樁采用錘擊下沉?xí)r，樁頭和樁尖部位應(yīng)采取加固措施。錘擊時(shí)，應(yīng)用樁帽、樁墊并經(jīng)常檢查；發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停擊。

3.5 安裝內(nèi)支撐

當(dāng)圍堰合攏后，抽水施工前還須進(jìn)行內(nèi)支撐的安裝，以防水壓力過大影響圍堰內(nèi)的施工安全。內(nèi)支撐的設(shè)置，除了考慮受力外，還應(yīng)考慮不妨礙堰內(nèi)的施工。內(nèi)支撐自上而下設(shè)置，邊抽水邊安裝，根據(jù)水壓力和土壓力計(jì)算決定支撐數(shù)量。內(nèi)支撐周邊梁采用 2I40 型鋼，頂桿立柱采用六五式軍用墩，上下間距 3.0 m，支撐擬采用 2 道。圍堰內(nèi)排水用抽水機(jī)，抽水機(jī)采用大于圍堰內(nèi)滲水量的 1.5 倍～2.0 倍(抽完后留1 臺～2 臺備用)。

3.6 圍堰擋水效果

基坑抽干水后，可清楚觀察到圍堰擋水止水的效果：鋼板樁圍堰內(nèi)表面基本沒有漏水，只有少數(shù)較殘舊的鋼板樁由于接頭不緊密導(dǎo)致少量漏水；基坑內(nèi)無出現(xiàn)滲漏、管涌等現(xiàn)象。說明鋼板樁圍堰是成功的。

3.7 拔 樁

水中墩施工結(jié)束后，立即拔除鋼板樁。拔樁前向圍堰內(nèi)灌水，自下而上拆除內(nèi)支撐，先拆除下部支撐，將水灌進(jìn)1 層，再拆處上部支撐。拔樁時(shí)，先用打拔樁機(jī)夾住鋼板樁頭部振動(dòng) 1 min～2 min，使鋼板樁周圍的土松動(dòng)，產(chǎn)生“液化”，減少土對樁的摩阻力；然后慢慢地往上振拔。拔樁時(shí)注意樁機(jī)的負(fù)荷情況。發(fā)現(xiàn)上拔困難或拔不上來時(shí)，應(yīng)停止拔樁。先振動(dòng) 1 min～2 min 后，再往下錘 0.5 m～1.0 m 再往上振拔。如此反復(fù)即可將樁拔出來。同時(shí)觀察浮吊吃水情況，逐漸加快起拔速度。

3.8 鋼板樁圍堰出現(xiàn)的問題及解決措施

(1)當(dāng)鋼板樁合攏口尺寸上大下小時(shí)，在合攏口兩側(cè)鋼板樁上下平行吊耳，位置可根據(jù)尺寸大小的差值而定，利用倒鏈或轉(zhuǎn)向滑輪進(jìn)行對位，直至符合要求合攏為止。其優(yōu)點(diǎn)是：鋼板樁對向平行受拉，能保證樁的兩側(cè)鎖口在同一平面內(nèi)；通過對拉，使兩側(cè)鋼板樁連接有利于穩(wěn)定，便于插樁合攏。

(2)當(dāng)鋼板樁合攏口尺寸下大上小時(shí)，鋼板樁上設(shè)置的吊耳應(yīng)盡量向樁的下部安置；必要時(shí)可安放在水下對位，直至合攏。

(3)當(dāng)鋼板樁合攏口尺寸上下都小時(shí)，應(yīng)將合攏口的位置設(shè)置在合攏面一側(cè)的角樁附近；用千斤頂在鋼板樁頂端頂推和設(shè)置吊耳，將合攏口向兩側(cè)張拉，調(diào)整上下尺寸。但要保證兩側(cè)鋼板樁鎖口在同一平面內(nèi)，一般是在樁內(nèi)外安置活動(dòng)導(dǎo)向，迫使鋼板樁在導(dǎo)梁平面內(nèi)移動(dòng)。

3.9 插 打

在插打過程中，鋼板樁下端有上擠壓，鋼板樁鎖口與鎖口之間的縫隙較大，上端總會(huì)產(chǎn)生向遠(yuǎn)離第 1 根鋼板樁的方向傾斜。因此，每打四五根鋼板樁后就要用垂球吊線，將鋼板樁的傾斜度控制在 1% 以內(nèi)；超過限定的傾斜度應(yīng)予糾偏(一次性糾偏不能太多，以免鎖口卡住，影響后面鋼板樁的插打)。當(dāng)鋼板樁偏移太多時(shí)，采用多次糾偏的方法逐步減少偏移量。因土質(zhì)太硬糾偏困難時(shí)，采用走四滑輪組糾偏。

由于鋼板樁在插打過程中受多方面的影響，整個(gè)圍堰側(cè)面的順直度較差，工字鋼安裝后與鋼板樁之間有較大的間隙。為防止圍堰的變形，將工字鋼與鋼板樁之間的間隙全部用型鋼焊接支撐連接，圍堰的四個(gè)角更應(yīng)加強(qiáng)。

3.10 鋼板樁的堵漏

一般的做法是在鋼板樁施打過程中用棉絮、黃油等填充物填塞接縫。剛開始時(shí)我們也采用此法，但效果不是很理想。后來，在鋼板樁全部插打完畢開始抽水安裝圍囹時(shí)，采用一邊抽水、一邊順著鋼板樁的接縫下溜較干細(xì)砂的方法，借助水壓力將細(xì)砂吸入接縫內(nèi)而達(dá)到堵漏的目的。對于變形較大的接縫在圍囹安裝后用棉絮塞填。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)施，效果非常明顯，施工期間在圍堰內(nèi)僅設(shè)置 1 臺潛水泵即可將漏水抽凈。

4 結(jié) 語

施工實(shí)際效果表明：鋼板樁圍堰具有施工進(jìn)度快、安全、占用空間小等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，在基底土質(zhì)良好的條件下，可以實(shí)現(xiàn)“干法施工”，不需要采取水下封底，在質(zhì)量上易于保證。這對于運(yùn)輸繁忙、不能斷航、水深相對淺、土質(zhì)相對較好的工程使用較為有利；對于水深相對較深、土質(zhì)相對較差(淤泥或粉質(zhì)細(xì)沙等軟基)的工程，則需要采用水下混凝土封底來實(shí)現(xiàn)。