橋梁水下基礎(chǔ)鋼板樁圍堰施工技術(shù)

趙 翔

（四川公路橋梁建設(shè)集團有限公司大橋工程分公司）

本文案例以鄱陽湖二橋副孔水下基礎(chǔ)鋼板樁圍堰施工為例，橋梁水下基礎(chǔ)是靠鋼圍堰封閉定型，圍堰基底封閉，圍堰內(nèi)排水及圍堰外的封堵水的先決條件，滿足其正?？焖俚氖┕?。本文主要對鋼板樁圍堰施工技術(shù)在橋梁橋墩施工過程中的應(yīng)用過程和作用，做了詳細的分析和研究。

1 工程概況

鄱陽湖二橋位于江西省九江市都昌和星子縣內(nèi)，橋梁所處湖面全年近一半時間水域?qū)挾瘸^5Km，全年水位起伏不定，開工以來，水位變幅達13m，施工難度及安全風(fēng)險大。

鄱陽湖二橋全長5.589Km,主橋為68.6m+116.4m+420m+116.4+68.6m鋼-砼組合梁橋，為江西省第二大跨徑橋梁，西副孔及引橋為（4*50+4*50+4*50+4*50+4*50+4*50+4*50+4*50+5*50m）先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力砼（后張法）T梁+（5*35+5*35+5*35+5*35+4*35+4*35+4*35+4*35+4*35+5*35m）先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力砼（先張法）T梁；其中主副孔輔助墩、過渡墩及39#-75#墩處于湖泊之中；基礎(chǔ)為樁基承臺結(jié)構(gòu)，每個墩位2個承臺，每個承臺設(shè)計尺寸為7.5m*8m*3m,位于水下約5m(河床以下約3.5m，10月份最低水位)。

依據(jù)橋梁區(qū)域地質(zhì)勘探資料，承臺位置均處于淤泥層、黏土層、細砂層，其中淤泥層厚度約為2m，黏土層約0.6m,細砂層厚度約為4m。

2 施工方案的選擇

西副孔37#墩-56#墩均位于湖泊中，設(shè)計時考慮鄱陽湖采砂嚴重及低水位橋梁美觀，承臺高程設(shè)計較低，均埋在河床以下。深基坑施工方法較多，有鋼板樁圍堰施工、沉井施工、鋼套箱圍堰施工、鎖扣鋼管樁圍堰施工等。由于本橋鋼板樁圍堰成本投入較少，施工周期短，拆除快捷方便，可多次周轉(zhuǎn)使用，且鋼板樁穿過黏土層容易，而鋼套箱圍堰施工及鎖扣鋼管樁圍堰施工成本高，投入大，河床下無法拆除，施工周期長，且黏土地層下沉困難；通過對方案的比較和經(jīng)濟技術(shù)的論證，并結(jié)合該橋的實際施工情況，最后決定采用鋼板樁圍堰施工工藝。

3 鋼板樁圍堰施工

3.1 施工工藝

鋼板樁圍堰施工工藝：施工準備—一輔助支撐—一測量定位—一安裝第一道圍囹及支撐—一插打鋼板樁及合攏—一吸泥至設(shè)計高程—一封底—一抽水—一安裝第二道圍囹及支撐—一抽水（圍堰外封堵水）—一基底清理，承臺施工--鋼板樁拆除。

根據(jù)現(xiàn)場條件，鋼板樁圍堰設(shè)計選擇18m長拉森Ⅳ型鋼板樁，頂高程+11.0m，底高程-7.0m，鋼板樁定位在承臺外延1.5m。該鋼板樁力學(xué)性能見表1.

表1 鋼板樁力學(xué)性能

圍堰為單壁加型鋼圍囹，圍囹為工36a和工40a型鋼，共設(shè)置2道支撐結(jié)構(gòu)。

3.2 鋼板樁插打

利用鋼護筒焊接支撐牛腿，安裝第一道圍囹作為鋼板樁插打時的導(dǎo)向進行施工，使用80t履帶吊和DZ90振動錘，具體施工方法如下：

（1）插打鋼板樁前的準備工作

在導(dǎo)向架上用紅油漆劃分樁間距，便于鋼板樁插打過程中復(fù)核尺寸；

（2）鋼板樁的定位與插打順序

采用鋼板樁圍堰的第一道支撐作為鋼板樁的定位系統(tǒng)，以保證鋼板樁插打后的垂直度。履帶吊起吊振動錘夾緊鋼板樁，利用自重順鎖口下插，然后量測鋼板樁垂直度和平面位置，滿足要求后開啟振動錘一邊震動，一邊插打下沉，滿足要求后利用鎖口導(dǎo)向和定位架導(dǎo)向依次插打其余鋼板樁，每片鋼板樁插打后焊接牢固并形成整體，防止后續(xù)插打過程中鋼板樁發(fā)生傾斜或一起下沉。

整個鋼板樁圍堰插打過程中，開始時可插一根打一根，即將每一片鋼板樁達到設(shè)計位置，到剩余約10片時，要先插后打，若合攏有誤，用倒鏈或滑車組對拉使之合攏，再逐根插打至設(shè)計位置。

鋼板樁圍堰插打要求:

在插打過程中，應(yīng)做到“插樁準確，分散偏差，有偏即糾，調(diào)整合攏”。

3.3 圍堰內(nèi)吸泥

鋼板樁圍堰合攏后，潛水工水下進行檢查圍堰合攏，確認無誤后；根據(jù)設(shè)計高程計算出吸泥高度，吸泥采用履帶吊起吊旋轉(zhuǎn)式吸泥泵進行圍堰內(nèi)水下吸泥工作；吸泥前在豎直吸泥管上標記好刻度，防止超吸泥；在吸泥泵無法達到的位置，潛水工水下采用小型高壓水泵進行翻沖找平至設(shè)計標高，基底平整度不大于15cm。

3.4 封底混凝土施工

根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況，對封底進行了重新計算及復(fù)核，將原來的封底混凝土厚度3m優(yōu)化為1.5m；搭設(shè)封底混凝土澆筑平臺，澆筑前再次對基底平整度進行復(fù)測，圍堰內(nèi)量測間距為1m(橫向)*1m（縱向），確認符合施工要求后；安裝導(dǎo)管及集料斗及澆筑點布置；為加快施工進度及施工安全，封底混凝土摻加速凝劑及鋼纖維，以確保封底混凝土硬度。

圍堰封底砼澆筑不同于一般樁基水下砼澆筑，因一般樁基首批混凝土澆筑能滿足導(dǎo)管埋深（短時間澆筑的面積?。蛇M行正常澆筑；圍堰內(nèi)面積大，若首批混凝土要滿足導(dǎo)管埋深，澆筑時間較長，這就導(dǎo)致導(dǎo)管脫空，封底失?。痪C合現(xiàn)場實際施工情況，提前在導(dǎo)管下口安裝掛設(shè)一個高40cmФ820mm的有底鋼管桶，在封底混凝土澆筑過程中，將鋼管桶與導(dǎo)管底口高差控制在15-20cm之間，待澆筑即將暫停時，導(dǎo)管緩慢下放10cm，再及時跟進混凝土澆筑工作；澆筑過程中，定時量側(cè)周邊封底混凝土起升高度；為確?；炷恋墓橇暇鶆蚣胺獾谆炷恋恼w性，在中間點剩余約15cm厚時，調(diào)整澆筑位置并澆筑至同一標高。

3.5 抽水、第二道圍囹及支撐施工

在確定封底砼達到要求強度后，開始抽水至第二道圍囹下約50cm，安裝第二道圍囹及內(nèi)支撐；再抽水至封底，圍堰外封堵水；基底處理，承臺及墩柱施工。

3.6 鋼板樁拆除

拔樁前，先將圍堰內(nèi)的最下層圍囹及支撐拆除，再選擇一塊較易拔出的鋼板樁，先略錘擊震動并拔高1-2m，然后依次將所有鋼板樁拔高1-2m，使其松動后，再依次拔除。

3.7 支撐系統(tǒng)的監(jiān)測

在圍堰內(nèi)抽水、安裝圍囹及支撐、承臺施工過程中，應(yīng)對支撐系統(tǒng)進行監(jiān)測。主要監(jiān)測支撐的變形、鋼板樁的變形、圍堰內(nèi)流動水量及圍堰的位移等。

4 結(jié)論

鄱陽湖二橋為都九高速的關(guān)鍵性控制工程，工期緊、任務(wù)重。通過方案比選水下基礎(chǔ)圍堰施工采用鋼板樁圍堰施工工藝，既保證了承臺施工質(zhì)量和施工安全，又保證了工期。

根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況進行方案比對及及時優(yōu)化封底混凝土方案，每個圍堰可直接節(jié)約鋼材約60噸，縮短圍堰施工時間3天；加快了整個下構(gòu)施工進度。

采用鋼板樁圍堰的第一道圍囹作為鋼板樁的定位導(dǎo)向系統(tǒng)，可以精確的控制圍堰位置和保證鋼板樁插打的垂直度。

[1]楊玉淮.道路橋梁工程施工手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[2]路橋集團第一公路I程局.JTJ 041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2000.

[3]歐領(lǐng)特.鋼板樁工程手冊.北京：人民交通出版社，2011.2

[4]王峰 等.深水基礎(chǔ)超長鋼板樁圍堰理論研究與應(yīng)用.北京：中國鐵道出版社，2012.2