雙壁鋼圍堰與鋼板樁圍堰施工方案比選

周葉飛

摘 要：雙壁鋼圍堰與鋼板樁圍堰作為兩種不同的圍堰類(lèi)型，在橋梁深水基礎(chǔ)施工中都得到了廣泛應(yīng)用。本文通過(guò)海河特大橋深水基礎(chǔ)圍堰結(jié)構(gòu)的方案比選，對(duì)雙壁鋼圍堰、鋼板樁圍堰的施工工期、投資造價(jià)、技術(shù)特點(diǎn)等方面進(jìn)行了綜合比較分析，從而探索深水基礎(chǔ)兩種方案選型的依據(jù)，達(dá)到工程項(xiàng)目投入更經(jīng)濟(jì)，經(jīng)營(yíng)更優(yōu)化，工期更合理的目的。

關(guān)鍵詞：海河特大橋；深水基礎(chǔ)；雙壁鋼圍堰；鋼板樁圍堰；方案比選

一、工程概況

海河特大橋是天津?yàn)I海新區(qū)西外環(huán)高速公路工程的一座跨海河特大橋，主橋采用〈95m+140m+95m〉鋼桁架連續(xù)梁跨海河主河槽，1#、2#墩為海河特大橋跨海河主河槽中墩，中墩為樁接承臺(tái)接墩柱的形式，墩柱及承臺(tái)均分為左右兩幅。每個(gè)墩位采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)48根，樁長(zhǎng)70m。

承臺(tái)頂面高程-7.00m，底面標(biāo)高-11.00m，承臺(tái)高400cm，單幅承臺(tái)尺寸為2285cm×1450cm×400cm。橋位處海河設(shè)計(jì)通航水位2.73m，50年洪水位為3.72m，施工實(shí)測(cè)水位為1.5m。河床斷面圖如下圖所示。

二、擬選用的雙壁鋼圍堰和鋼板樁圍堰施工方案

1、擬選用的雙壁鋼圍堰施工方案

雙壁鋼圍堰內(nèi)壁尺寸采用46.35m*15.1m、外壁尺寸49.35*18.1m，壁厚1.5m 。雙壁鋼圍堰內(nèi)、外側(cè)面板均采用厚6mm鋼板，面板內(nèi)側(cè)采用型鋼設(shè)置水平、豎向加勁肋，在圍堰四角采用Φ40cm鋼管設(shè)置斜撐，在垂直長(zhǎng)邊方向采用Φ80cm鋼管設(shè)置水平內(nèi)支撐，雙壁鋼圍堰設(shè)計(jì)圖下圖、材料下表。

圖1 雙壁鋼圍堰設(shè)計(jì)平面圖

表1 單個(gè)雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)明細(xì)表

序號(hào) 工程部位 規(guī)格型號(hào)、名稱(chēng) 布置原則

1 面板 鋼板6mm厚 內(nèi)、外壁

2 面板橫向加勁肋 第一、二、三節(jié) 鋼板14×320

第四、五節(jié) 鋼板14×250

3 面板縱向貝愣 第一、二、三節(jié) 角鋼L90×7

第四、五節(jié) 角鋼L75×6

4 內(nèi)外壁間水平桁架 第一、二、三節(jié) 雙角鋼2L100×10 第一節(jié)縱向間距1m，其他縱向間距1.2m

第四、五節(jié) 雙角鋼2L75×6 縱向間距1.2m

5 豎向鋼箱型柱 1000×1488、板厚12mm 沿雙壁鋼圍堰周?chē)O(shè)置于內(nèi)支撐端部

6 內(nèi)支撐 直內(nèi)支撐 圓鋼管Φ800×12 自上而下三道，中心線標(biāo)高分別為0.1m、-3.1m、-5.9m

斜內(nèi)支撐 圓鋼管Φ400×10

7 封底混凝土 C20 底部2.5m

合計(jì)： C20砼：2100m?； Q235鋼材：780t

2、擬選用的鋼板樁圍堰施工方案

根據(jù)施工水位并考慮安全系數(shù)，鋼板樁圍堰頂面高程為3.200m，鋼板樁圍堰尺寸采用47.40m×16.15m，采用PU28-1型、27m長(zhǎng)鋼板樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，鋼板樁打入粉質(zhì)粘土層，入土深度11.8m；采用雙拼400*400H型鋼做圍囹、?630*20mm鋼管組成內(nèi)部支撐體系，共設(shè)置五層水平、環(huán)向支撐體系。鋼板樁圍堰平面圖、斷面圖見(jiàn)下圖，材料見(jiàn)下表：

鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)明細(xì)表

序號(hào) 工程部位 規(guī)格型號(hào)、名稱(chēng) 布置原則

1 圍堰 PU28-1型鋼板樁 圍堰周?chē)?/p>

2 圍檁 雙拼400*400H鋼 環(huán)形分層設(shè)置

3 分層對(duì)撐 Ф630*20mm 分層設(shè)置

4 角撐 雙拼400*400H鋼 分層設(shè)置

5 豎撐 Ф630*10mm 豎向設(shè)置

6 封底混凝土 C25 底部1.0m

合計(jì)： C25砼：2420m? Q235鋼材： 1402t

三、雙壁鋼圍堰和鋼板樁圍堰施工工期對(duì)比

根據(jù)濱海新區(qū)西外環(huán)高速公路工程11標(biāo)段總體施工計(jì)劃，按照2#墩樁基于2012年4月30日完成、1#墩樁基于2012年5月31日完成考慮，雙壁鋼圍堰制作不占用工期，1#墩、2#墩平行作業(yè)，對(duì)比開(kāi)始施工深水承臺(tái)的時(shí)間。

1、雙壁鋼圍堰的施工工期

2#墩圍堰下沉自2012年5月10日開(kāi)始下沉，于2012年8月15日完成圍堰下沉、封底混凝土澆筑及抽水，形成施工承臺(tái)的條件。

1#墩圍堰下沉自2012年6月10日開(kāi)始下沉，于2012年9月15日完成圍堰下沉、封底混凝土澆筑及抽水，形成施工承臺(tái)的條件。

因此，采用雙臂鋼圍堰施工，圍堰施工工期為95天。

2、拉森鋼板樁圍堰的施工工期

在沒(méi)有其他因素干擾的情況下，拉森鋼板樁的插打可在最后一根樁基完成后即可進(jìn)行。

2#墩鋼板樁圍堰施工于2012年5月1日開(kāi)始施工，至2012年6月15日完成封底混凝土澆筑及抽水，形成施工承臺(tái)的條件；

1#墩鋼板樁圍堰施工于2012年6月1日開(kāi)始施工，至2012年7月15日完成封底混凝土澆筑及抽水，形成施工承臺(tái)的條件。

因此，采用鋼板樁圍堰施工，圍堰施工工期為45天。

在同等條件下利用拉森鋼板樁圍堰施工，在施工工期上比利用雙壁鋼圍堰施工要提前兩個(gè)月的時(shí)間。對(duì)比的施工進(jìn)度橫道圖見(jiàn)下圖。

雙壁鋼圍堰與鋼板樁圍堰施工工期對(duì)比橫道圖

四、雙壁鋼圍堰和鋼板樁圍堰投資造價(jià)對(duì)比

根據(jù)雙壁鋼圍堰和鋼板樁圍堰各自的施工工藝特點(diǎn)，利用雙壁鋼圍堰施工，自河床以下范圍的鋼圍堰及壁內(nèi)支撐無(wú)法回收，而利用拉森鋼板樁圍堰施工，所有材料均可回收并再利用，按照目前市場(chǎng)材料及人工費(fèi)價(jià)格分別對(duì)每個(gè)墩位的圍堰造價(jià)進(jìn)行估算如下表4-1、4-2、4-3。

表4-1 雙壁鋼圍堰成本測(cè)算表（一個(gè)承臺(tái)）

項(xiàng)目名稱(chēng) 單位 單價(jià)

（元） 數(shù)量 合價(jià)

（元） 工作內(nèi)容 備注

鋼圍堰加工制作（含購(gòu)置，不含加工場(chǎng)地費(fèi)） t 6800 780 5304000 下料、焊接、加工、制作等內(nèi)容，含人工、水、電、焊條、機(jī)械費(fèi)用 單價(jià)中含材料費(fèi)及工費(fèi)，數(shù)量中含內(nèi)支撐量

鋼圍堰加工制作 300000 1 300000 場(chǎng)地費(fèi)估計(jì)30萬(wàn)元/年

雙壁鋼圍堰拼裝下沉 t 2400 690 1656000 拼裝、浮運(yùn)、落床下沉、接高及平臺(tái)搭拆等內(nèi)容，含人工、水、電、焊條、機(jī)械費(fèi)用及平臺(tái)材料、水下作業(yè)費(fèi)用

圍堰吸泥取土 m3 80 10272 821760 搭拆工作平臺(tái)、安拆抽水機(jī)及工作梯，井內(nèi)抽水、吸泥、人工協(xié)助起重機(jī)帶抓斗抓土石、運(yùn)棄并配潛水班及高壓水泵射水下沉、清理刃腳、保證位置等內(nèi)容，含人工、水、電、焊條、機(jī)械費(fèi)用及平臺(tái)材料、水下作業(yè)費(fèi)用

圍堰封底 m3 50 2100 105000 安拆導(dǎo)管、漏斗，水下灌注混凝土等內(nèi)容，含人工、機(jī)械費(fèi)用及水下作業(yè)費(fèi)用

鋼圍堰拆除 t 1200 429 514800 水下切割、吊裝、搬運(yùn)及堆放等內(nèi)容，含人工、水、電、焊條、機(jī)械費(fèi)用。

回收內(nèi)支撐及圍堰材料 t 3000.00 429.00 -1287000.00

合計(jì) 7414560

表4-2 拉森鋼板樁圍堰成本測(cè)算表（一個(gè)承臺(tái)）

項(xiàng)目名稱(chēng) 單位 單價(jià)

（元） 數(shù)量 合價(jià)

（元） 工作內(nèi)容 備注

鋼板樁圍堰搭拆 t 1300.00 606.36 788268 搬運(yùn)、振動(dòng)打入、拆除等內(nèi)容，含人工、電、焊條、機(jī)械費(fèi)用（不含鋼板樁材料費(fèi)用）

鋼板樁內(nèi)支撐搭拆 t 6300.00 698.00 4397400 搬運(yùn)、搭設(shè)、拆除等內(nèi)容，含人工、電、焊條、機(jī)械費(fèi)用（不含內(nèi)支撐材料費(fèi)用）

圍堰吸泥取土 m3 80 10272 821760 搭拆工作平臺(tái)、安拆抽水機(jī)及工作梯，井內(nèi)抽水、吸泥、人工協(xié)助起重機(jī)帶抓斗抓土石、運(yùn)棄并配潛水班及高壓水泵射水下沉、清理刃腳、保證位置等內(nèi)容，含人工、水、電、焊條、機(jī)械費(fèi)用及平臺(tái)材料、水下作業(yè)費(fèi)用

圍堰封底 m3 50 2420 121000 安拆導(dǎo)管、漏斗，水下灌注混凝土等內(nèi)容，含人工、機(jī)械費(fèi)用及水下作業(yè)費(fèi)用

鋼板樁租賃使用費(fèi)用 t·月 295.60 606.36 1075440 材料的月攤銷(xiāo)使用費(fèi)用（0.75元/m·天）III型為60kg/M

IIIA型 58KG/M IV型 76.1KG/m 租賃時(shí)間按6個(gè)月計(jì)算

鋼板樁進(jìn)出場(chǎng)運(yùn)費(fèi) t 700.00 606.36 424452 材料的進(jìn)退場(chǎng)運(yùn)輸費(fèi)用

回收內(nèi)支撐材料 t 3000.00 698.00 -2094000.00

合計(jì) 5534320.10

通過(guò)成本測(cè)算，采用雙壁鋼圍堰施工，每個(gè)墩位需要發(fā)生741萬(wàn)元施工費(fèi)；而采用鋼板樁圍堰施工，每個(gè)墩位需要發(fā)生553萬(wàn)元施工費(fèi)。因此采用鋼板樁圍堰施工，在投資造價(jià)上比采用雙壁鋼圍堰節(jié)約188萬(wàn)元。

五、雙壁鋼圍堰和鋼板樁圍堰技術(shù)特點(diǎn)對(duì)比

1、雙壁鋼圍堰的技術(shù)特點(diǎn)

⑴利用雙壁鋼圍堰施工，需要綜合考慮加工場(chǎng)地、運(yùn)輸?shù)缆?、拼裝場(chǎng)地等條件。⑵對(duì)加工的焊接技術(shù)要求比較高，下沉圍堰節(jié)塊質(zhì)量重、工期長(zhǎng)。

⑶汛期或河水流速較大時(shí)無(wú)法進(jìn)行施工。

⑷材料回收時(shí)需進(jìn)行水下作業(yè)，危險(xiǎn)性較大。

⑸圍堰下沉后封水效果好，進(jìn)行后續(xù)施工安全性相當(dāng)高。

2、鋼板樁圍堰的技術(shù)特點(diǎn)

⑴利用拉森鋼板樁圍堰不受場(chǎng)地限制，施工速度快。

⑵插打鋼板樁受汛期、河流流速影響較小，所有材料均可回收再利用。

⑶利用拉森鋼板樁圍堰封水效果較雙壁鋼圍堰封水效果差，但隨著拉森鋼板樁工藝的普及，施工技術(shù)在不斷提高，施工安全可控。

六、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)雙壁鋼圍堰與鋼板樁圍堰在施工工期、投資造價(jià)、技術(shù)特點(diǎn)幾個(gè)方面的對(duì)比，采用拉森鋼板樁圍堰施工，不僅節(jié)約成本，而且可大大縮短施工工期，并且目前鋼板樁施工工藝已趨于成熟，在建筑行業(yè)已經(jīng)普及，得到了國(guó)內(nèi)專(zhuān)家的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)

[1]向道明；《鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)與施工》；橋梁建設(shè)；2003年03期

[2]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》；北京：人民交通出版社；2000年