鋼板樁圍堰施工技術(shù)

王 建

(中國(guó)鐵建國(guó)際集團(tuán)有限公司，北京 100039)

鋼板樁圍堰施工技術(shù)

王 建

(中國(guó)鐵建國(guó)際集團(tuán)有限公司，北京 100039)

結(jié)合海游港特大橋的工程概況及水文地質(zhì)氣候情況，對(duì)鋼板樁圍堰施工的準(zhǔn)備工作與施工工藝流程進(jìn)行了闡述，并總結(jié)了施工中的注意事項(xiàng)及技術(shù)處理措施，以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

鋼板樁圍堰，內(nèi)支撐，鉆孔，測(cè)量

1 工程概況及水文地質(zhì)氣候情況

海游港特大橋位于三門(mén)縣海游鎮(zhèn)，為跨越海游港，緯一路和74省道(嶺楓公路)而設(shè)該橋。海游港要求通航凈寬30 m，凈高6 m，與鐵路斜交24°，緯一路路寬32 m，凈高大于5 m，與鐵路斜交21°，74省道正在拓寬，拓寬后道路寬24.5 m，凈高大于5 m，與鐵路斜交7°。新建鐵路甬臺(tái)溫線站前工程第Ⅱ標(biāo)段2工區(qū)海游港特大橋工程，起訖里程DK92+657.82～DK94+134.82，全長(zhǎng)1 477 m。

該大橋有3個(gè)橋墩(14號(hào)～16號(hào)墩)在海游港水中，正常施工最高水位為+4.0 m。詳細(xì)資料情況：14號(hào)墩承臺(tái)尺寸為12.3 m×8.2 m×3.0 m，頂面高程為-1.08 m，15號(hào)和16號(hào)墩承臺(tái)尺寸為14.3 m×9.4 m×4.0 m,頂面高程均為-0.426 m(15號(hào)墩原設(shè)計(jì)承臺(tái)底標(biāo)高為-6.25 m，后考慮到圍堰施工難度變更為和16號(hào)墩一樣)，河床面14號(hào)墩測(cè)時(shí)為-3.5 m，最大水深為7.5 m；16號(hào)墩測(cè)時(shí)為-1.5 m，最大水深為5.5 m，15號(hào)墩測(cè)時(shí)平均為-8.0 m，則水深為12.0 m，在河中心側(cè)漲大潮時(shí)水位最深處達(dá)13.5 m。

鋼板樁圍堰(內(nèi)支撐)施工示意圖如圖1～圖3所示。

說(shuō)明：1)圖1～圖3中標(biāo)注尺寸采用cm計(jì)，標(biāo)高采用m計(jì)。2)鋼板樁圍堰尺寸分別為16.0 m×12.0 m和14.4 m×10.4 m。圍堰內(nèi)支撐圖形為軸線對(duì)稱(chēng)。3)鋼板樁圍堰鋼板樁頂面標(biāo)高比最高潮位的水面標(biāo)高4.0 m高出0.5 m;14號(hào)墩河床泥面標(biāo)高為-2.5 m，15號(hào)墩河床泥面標(biāo)高為-5.43 m。4)鋼板樁圍堰內(nèi)支撐用H型鋼或工字鋼和鋼管支撐制安，鋼管支撐其進(jìn)料長(zhǎng)度應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基本一致；圍囹斜撐節(jié)點(diǎn)焊接要嚴(yán)格執(zhí)行鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范。5)圍囹2H50型鋼可用2Ⅰ56工字鋼替代。15號(hào)墩第三層內(nèi)支撐因承臺(tái)高度4 m太高，需要將水平2Ⅰ40工字鋼或φ400 mm管樁支撐埋在承臺(tái)里不拆除。6)工字鋼或槽鋼兩片為一組,焊接組成,安裝時(shí)側(cè)放,內(nèi)支撐每個(gè)節(jié)點(diǎn)采取四面圍焊,焊縫高度為8 mm。周邊導(dǎo)梁上和鋼板樁之間安裝反牛腿,布置間距為2.5 m。

2 施工工藝和方法

2.1 施工準(zhǔn)備

1)為鋼板樁卸車(chē)倒運(yùn)吊裝做好準(zhǔn)備。因海游港受漲落潮影響很大，為了保證連續(xù)施工作業(yè)，加快施工進(jìn)度以及施工方便，在水中拼組了兩臺(tái)10 t浮吊和一艘 80 t的運(yùn)輸船，一臺(tái)用來(lái)卸車(chē)和倒運(yùn)鋼板樁，一臺(tái)專(zhuān)門(mén)用來(lái)打拔鋼板樁，這樣14號(hào)～16號(hào)墩三個(gè)圍堰可以連續(xù)快速完成，以便盡快上鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)。

2)檢查振動(dòng)錘及其配套設(shè)備：根據(jù)地質(zhì)情況此處選用DZ60型振動(dòng)錘。振動(dòng)錘的端電壓要達(dá)到 380 V～420 V，14號(hào)和15號(hào)墩因線路太長(zhǎng)電壓保證不了，改用120 kW發(fā)電機(jī)來(lái)供電施工，同時(shí)也作為海灣中施工必備備用設(shè)備，以保證施工期間防抗洪抗臺(tái)風(fēng)需要，確保施工安全。

3)鋼板樁檢驗(yàn)、整型。鋼板樁運(yùn)到工地后，均應(yīng)詳加檢查、丈量、分類(lèi)、編號(hào)，特別是角樁，要檢查鎖口，將所有同類(lèi)型的鋼板樁作鎖口通過(guò)檢查。

4)測(cè)量放樣。根據(jù)圍堰尺寸在圍堰內(nèi)側(cè)插打定位樁，每個(gè)面根據(jù)需要布置2根～3根φ400定位樁，在定位樁焊接牛腿，然后再在上面安放導(dǎo)向框架，導(dǎo)向架可用已有鋼板樁或內(nèi)支撐圍囹材料制作。

2.2 鋼板樁施工工藝流程

鋼板樁施工工藝流程見(jiàn)圖4。

2.3 鋼板樁圍堰施工順序

1)測(cè)量放線、安裝固定導(dǎo)向框(利用鋼板樁設(shè)一層即可)。2)利用中—60振動(dòng)錘插打單片鋼板樁，直至合龍。3)在+4.0 m標(biāo)高處安裝一道2[30槽鋼邊梁(14號(hào)和16號(hào)墩可兼作第一道支撐圍囹)，以方便安裝護(hù)筒定位框架及人員行走，測(cè)量定位，埋設(shè)護(hù)筒。4)鉆孔平臺(tái)搭設(shè)及上鉆機(jī)鉆孔作業(yè)，每個(gè)平臺(tái)上三臺(tái)沖擊鉆作業(yè)。5)內(nèi)支撐安裝，先利用退潮和低潮期抓緊安裝好河床上內(nèi)支撐(護(hù)筒割除同步跟進(jìn))，再邊抽水堵漏(退潮時(shí)外側(cè)用棉紗堵漏)邊用抓斗抓挖上面大部分泥渣，且開(kāi)挖至最下面一道設(shè)計(jì)內(nèi)支撐標(biāo)高以下50 cm處，盡快安裝邊(圈)梁和水平支撐，下面一兩米及四拐角潛水員下水用高壓水槍帶水射沖。6)開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程后，進(jìn)行水下混凝土封底。7)割除高出部分鋼護(hù)筒，清理樁頭，安裝承臺(tái)模板并綁扎承臺(tái)鋼筋，灌注承臺(tái)混凝土，然后立墩身模板并綁扎鋼筋，澆筑墩身混凝土。8)利用低潮期拆除內(nèi)支撐，從下至上。9)拔出鋼板樁。

2.4 鋼板樁的插打及合龍

準(zhǔn)備工作完成后，將組拼好的鋼板樁運(yùn)至指定位置，用10 t浮吊起吊、下插，然后用DZ60型振動(dòng)錘，錘擊沉入。

2.5 筒埋設(shè)及鉆孔平臺(tái)安裝

施工步驟：

1)鋼板樁圍堰合龍打至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將圍堰上口稍焊接連成一個(gè)整體防止單片樁受力過(guò)大下沉，此后在+3.4 m標(biāo)高處焊接鋼牛腿(∠90×90角鋼)，然后利用10 t浮吊在圍堰內(nèi)側(cè)牛腿上安置一道邊梁(2[30槽鋼，可兼作第一道支撐圍囹)，四角根據(jù)構(gòu)造要求焊接斜撐(2[30槽鋼)，焊接符合規(guī)范要求。

2)在邊梁上臨時(shí)擱放2組2H500型鋼，放在一排樁位孔兩側(cè)(測(cè)量控制)，再在其上橫放角鋼制作一個(gè)1.75 m×1.75 m(或1.4 m×1.4 m)的方形導(dǎo)向架，然后邊測(cè)量邊用10 t浮吊和DZ60振動(dòng)錘進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)。

3)護(hù)筒埋設(shè)好后，在圍堰內(nèi)中間護(hù)筒兩側(cè)插打6根與12 m或15 m(15號(hào)墩需15 m長(zhǎng)管樁)長(zhǎng)φ400管樁，在鋼板樁圍堰頂和管樁頂搭設(shè)6組2Ⅰ560工字鋼，并確保型鋼表面基本水平，然后型鋼上面根據(jù)鉆孔需要布置一定數(shù)量的100 mm×200 mm或20以上槽鋼和木板(方木每臺(tái)鉆機(jī)不少于50根)，以便于鉆孔施工人員施工方便和混凝土灌注施工安全。施工示意圖詳見(jiàn)圖5。

4)測(cè)量定位樁位，上鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔布置作業(yè)，鉆孔排渣須均勻排出圍堰。

5)鉆孔全部完成后，拆下平臺(tái)安裝圍堰內(nèi)支撐(平臺(tái)型鋼可用作部分內(nèi)支撐圍囹)，抽水清基封底進(jìn)行承臺(tái)施工。

2.6 支撐安裝

當(dāng)圍堰合龍后，鉆孔樁結(jié)束前10天開(kāi)始進(jìn)料制作內(nèi)支撐，支撐和圍堰采用角鋼焊接成整體來(lái)防止圍堰漏水。

2.7 水堵漏，吸泥清基及水下混凝土封底施工

該圍堰工程因受每天兩次漲落潮影響，且落差高達(dá)6 m～8 m，鋼板樁隨潮位漏水非常厲害，曾用4臺(tái)22 kW泥漿泵在退潮時(shí)抽水，水位看不出明顯下降，漲潮時(shí)更難，曾在圍堰內(nèi)趁漲潮時(shí)發(fā)現(xiàn)漏水處用棉絮黃油等填充物在板樁內(nèi)側(cè)嵌塞，但等下次漲落時(shí)又照樣漏水嚴(yán)重，原因是鋼板樁一脹一縮木屑被海水不斷沖走。但可以利用此辦法將鋼板樁第三、四道支撐搶時(shí)間抓緊安裝完。第三、四道安裝完畢后，用三臺(tái)潛水泵抽水即可保證低潮位干挖至-2.0 m標(biāo)高，此后需要帶水開(kāi)挖作業(yè)，即要求圍堰內(nèi)水位保證在-0.5以上方能進(jìn)行開(kāi)挖吸泥工作，最下面2 m左右泥沙特別是四拐角泥沙無(wú)法清除，為此需用潛水員下水帶水射沖，同時(shí)用空壓機(jī)(氣舉法)吸走，此法效果顯著。

2.8 板樁的拔除

在拔除鋼板樁前，應(yīng)先利用低潮時(shí)抽水及時(shí)將低潮位以下支撐拆除，然后一次灌水拆除其他幾道支撐，從下至上。因封底混凝土不超過(guò)2 m，鋼板樁拔除時(shí)阻力不大，DZ60振動(dòng)錘可一次性順利全部拔除。

3 施工注意事項(xiàng)及技術(shù)處理

在鋼板樁圍堰頂搭設(shè)鉆孔平臺(tái)時(shí)，要驗(yàn)算鋼板樁受力是否滿足要求，還要考慮局部鋼板樁受力過(guò)大下沉影響樁位，為此需將鋼板樁上口焊接成整體。當(dāng)鋼板樁入土深度較少時(shí)，而河床面以上自由長(zhǎng)度較大時(shí)，須驗(yàn)算圍堰傾覆穩(wěn)定性(考慮動(dòng)水壓力影響)，不滿足要求時(shí)可在圍堰內(nèi)增設(shè)管樁支撐，同時(shí)圍堰上口一圈增加一道邊梁，并與鋼板樁焊接在一起，這一點(diǎn)很重要。也可采取圍堰外側(cè)堆填泥沙的辦法解決。海游港大橋15號(hào)墩因河床深，鋼板樁15 m入土不足4 m，特別是退潮時(shí)圍堰極不穩(wěn)定，采用上述辦法取得了很好效果，同時(shí)為防止船只碰撞，在圍堰外靠航道側(cè)插打一排管樁。另外需要盡量多上鉆機(jī)鉆孔，同時(shí)嚴(yán)格控制成孔質(zhì)量和灌樁質(zhì)量，鉆渣均勻排出在圍堰四周。

4 結(jié)語(yǔ)

在淺海灣進(jìn)行鋼板樁圍堰施工，只要防范措施得當(dāng)，方案考慮周密，潮汐影響和臺(tái)風(fēng)洪水影響是可以克服的。甬臺(tái)溫鐵路三門(mén)海游港特大橋水中墩采用鋼板樁圍堰施工就取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

Construction techniques with steel sheet pile cofferdams

Wang Jian

(ChinaRailwayConstructionCorporation(International)Limited,Beijing100039,China)

Combining with Haiyou Harbor Bridge engineering conditions and hydrological climate conditions, the paper describes steel sheet pile cofferdam construction preparations and construction technology procedures, and summarizes construction matters and technical processing measures, with a view to achieve great economic benefits.

steel sheet pile cofferdam, inner support, boring, measurement

1009-6825(2015)32-0157-03

2015-08-27

王 建(1980- )，男，工程師

U445

A