淺析水中承臺(tái)施工技術(shù)

張瑞倉(cāng)

（中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司 313000）

1 工程概況

X352 縣道工程施工2 標(biāo)（蘇涇路-民樂(lè)路），主線(xiàn)以高架于蘇涇路東側(cè)起橋，向東跨越中央公園（規(guī)劃）、元和塘和相城大道后接地，起止里程K5+165.4-K6+369，全長(zhǎng)1203.6m，其中元和塘為V 級(jí)通航河道，最高通航水位為2.01m。本橋主線(xiàn)采用7*（31*3m 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁）+1*（30*4m 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁）+1*（40+60+40m鋼箱梁）+1*(34.65*2m 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁)+1*(44+66+44m 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁)+1*(34.65*2m 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁)，跨元和塘采用鋼箱梁，相城大道采用44+66+44m 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，1 對(duì)匝道采用40+60+40m 鋼箱梁+3*20m 混凝土箱梁，在相城大道西側(cè)接地，下部為群樁承臺(tái)基礎(chǔ)。其中PM26、PM27 號(hào)主墩位于元和塘，結(jié)構(gòu)形式、尺寸、開(kāi)挖深度和支護(hù)形式詳見(jiàn)“表1：水中墩施工數(shù)據(jù)一覽表”所示：

表1：水中墩施工數(shù)據(jù)一覽表

1.1 工程地質(zhì)條件

本區(qū)場(chǎng)地地處沖湖積平原區(qū)，地勢(shì)較為平坦，具有較厚的第四系覆蓋層。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料以及本次勘探結(jié)果顯示，場(chǎng)區(qū)內(nèi)部第四系覆蓋層的厚度超過(guò)了100m。

1.2 氣象條件

蘇州市地處我國(guó)大陸東部沿海地區(qū)，屬于被亞熱帶濕潤(rùn)譏諷氣候區(qū)，有明顯的季風(fēng)交替現(xiàn)象，其光照較為充足。該市的年平均溫度一般為15.9℃,昆山的年平均溫度約為16.5℃。近年來(lái)，年平均溫度最高為18.1℃，發(fā)生于2007年；而最低平均溫度為14.9℃，發(fā)生于1980年。該地區(qū)平均氣溫的年際變化為3.2℃。一年四季溫度最高的月份為7月份，其平均溫度可以達(dá)到28.2℃，而溫度最低的月份為1月份，其平均氣溫約為3.6℃，當(dāng)?shù)貧鉁氐钠骄隃夭罴s為24.6℃。在歷史上，極短的最高氣溫為2008年7月4日的39.7℃，而歷史極端最低氣溫發(fā)生于1977年1月31日的-11.7℃。當(dāng)?shù)爻Ｄ甑钠骄邓考s為1110.6mm，平均年降水日可以達(dá)到128 天。歷年來(lái)，1997年的年降水量最多，為1782.9mm，而1978年最少，僅為604.2mm，其年際降水變幅約為1178.7mm，1980年其年降水日最多，為154天；而1971年，其年降水日最少，僅為99 天。當(dāng)?shù)匾荒晁募疽?月份的降水日以及降水量為最多，歷年來(lái)其平均的月降水量可以達(dá)到88.3mm，而平均月降雨日為14 天；以12月份的降水量以及降雨日為最少，其歷年來(lái)平均的月降水量?jī)H為34.5mm，而平均月降雨日僅為7日。當(dāng)?shù)厝甑娜照諘r(shí)間約為1774.3 小時(shí)，其中以1967年的全年日照時(shí)間最長(zhǎng)，可以達(dá)到2357.6h，而以1997年的全年日照時(shí)間最短，僅為1467.5h。當(dāng)?shù)厝甑臒o(wú)霜期為238 天。

1.3 水文條件

蘇州地區(qū)位于長(zhǎng)江流域的太湖水系區(qū)，當(dāng)?shù)氐牡乇硭禈O為發(fā)達(dá)，太湖水位的升降會(huì)對(duì)水位的高低造成直接的影響。由于當(dāng)?shù)睾泳W(wǎng)、江海以及大氣降水的補(bǔ)給，因而區(qū)內(nèi)水位的升降極容易受到季節(jié)的變化、長(zhǎng)江流域水位高低以及人為控制的影響。當(dāng)?shù)爻Ｄ晁唬S海標(biāo)高）約為1.10-1.30m，其年變幅約為1.0m。由于當(dāng)?shù)貐^(qū)內(nèi)的河道較為蜿蜒曲折，其區(qū)內(nèi)的地表示主要通過(guò)人工取水以及蒸發(fā)的方式來(lái)進(jìn)行排泄。

2 施工部署

2.1 施工機(jī)械配置

擬投入承臺(tái)施工的主要機(jī)械設(shè)備配置見(jiàn)表2。

表2 承臺(tái)施工主要機(jī)械設(shè)備配置表

2.2 施工方案

元和塘PM26、PM27 號(hào)墩基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)采用12m 長(zhǎng)鋼板樁圍堰筑島施工，

根據(jù)檢算結(jié)果得出為保證支護(hù)體系的整體穩(wěn)定性等各項(xiàng)基坑施工結(jié)構(gòu)參數(shù)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，需在鋼板樁頂面以下1m-1.5m 位置處安裝內(nèi)支撐，內(nèi)支撐圈梁設(shè)計(jì)為HN400*400 型鋼、斜撐選擇為雙拼I40 工字鋼和對(duì)撐則選用直徑為530*8mm 的焊接鋼管。

3 施工方法

3.1 施工準(zhǔn)備工作

為了保證水中承臺(tái)施工能夠順利進(jìn)行，在水中承臺(tái)施工之前，必須要做好其相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。施工準(zhǔn)備工作主要為施工人員的安排、對(duì)所需施工機(jī)械設(shè)備以及施工材料的準(zhǔn)備工作。在實(shí)際的施工過(guò)程中，施工機(jī)械是保證施工順利完成的基礎(chǔ)，因而必須要做好機(jī)械的常檢查以及常檢測(cè)工作。如果機(jī)械常出故障，或者其運(yùn)轉(zhuǎn)聲音不正常，應(yīng)當(dāng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行整修。為了避免出現(xiàn)因施工機(jī)械中途出現(xiàn)故障而導(dǎo)致施工中斷事件的發(fā)生，如果某一機(jī)械極為重要同時(shí)不能采用其他機(jī)械進(jìn)行代替使用，在施工之前必須配備有備用機(jī)械。項(xiàng)目管理工作人員、技術(shù)人員、質(zhì)檢人員以及各類(lèi)施工人員嚴(yán)格按照承臺(tái)的施工先后順序以此入場(chǎng)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)籌安排，保證其各司其職，進(jìn)而保證各項(xiàng)施工工作能夠順利開(kāi)展。應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙以及相應(yīng)規(guī)范開(kāi)展施工材料的采購(gòu)工作，對(duì)材料的登記標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格控制[1]。應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)材料的檢驗(yàn)工作以及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，所購(gòu)買(mǎi)的材料供應(yīng)商必須為其提供證實(shí)的出場(chǎng)合格證以及質(zhì)保書(shū)，與此同時(shí)要做好各個(gè)原材料的試驗(yàn)以及鑒定工作，只有其符合相關(guān)標(biāo)注以后才可以進(jìn)場(chǎng)，要做好進(jìn)場(chǎng)材料的收、發(fā)料簽證制度，同時(shí)做好各項(xiàng)標(biāo)識(shí)，以防未經(jīng)檢驗(yàn)的材料的混入。

(1) 鎖扣式進(jìn)場(chǎng)后，進(jìn)行檢查、分類(lèi)、編號(hào)及登記，必須在現(xiàn)場(chǎng)采用附有相應(yīng)成品出廠(chǎng)合格證以及出廠(chǎng)試驗(yàn)合格證書(shū)的鋼板。

(2) 如果鋼板樁或者鋼管樁存在彎曲、破損或者鎖口不合的情況，必須要糾正變形，保證使用的鋼板樁或者鋼管樁尺寸正確同時(shí)鎖口平滑不存在折彎。

(3) 鋼板樁上所有孔眼均須用鋼板補(bǔ)焊牢固，否則需進(jìn)行補(bǔ)焊和補(bǔ)漏處理。

(4) 如果鋼板樁的長(zhǎng)度不夠，可以進(jìn)行等強(qiáng)度的焊接接長(zhǎng)，但是在此過(guò)程中必要要保證所采用的為同類(lèi)型的主材，在焊接的過(guò)程中，首先進(jìn)行對(duì)焊或者將接口補(bǔ)焊合縫，接著焊加固板，必須保證相鄰板樁的接長(zhǎng)逢錯(cuò)開(kāi)，同時(shí)相鄰鋼板樁的接頭之間應(yīng)當(dāng)上下錯(cuò)開(kāi)2m 以上。

(5) 測(cè)量放樣出鋼板樁圍堰的方向線(xiàn)，并設(shè)置插打?qū)蚣堋?/p>

(6) 鋼板樁準(zhǔn)備工作完成后，通過(guò)汽車(chē)將其運(yùn)送至岸邊，接著采用吊機(jī)嚴(yán)格按照插打順序進(jìn)行堆碼。堆碼層數(shù)應(yīng)當(dāng)少于等于四層，在每層之間采用墊木擱置，其高度差應(yīng)當(dāng)小于等于10mm，要保證上下層的墊木中線(xiàn)處于同一垂直線(xiàn)商，其允許偏差小于等于20mm[2]。

3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁體拼裝

(1) 對(duì)鋼板狀進(jìn)行選擇并整修，接著選擇相同長(zhǎng)度的三塊鋼板樁進(jìn)行套連成組在鎖口內(nèi)嵌入黃油以及瀝青混合物，從而方便進(jìn)行插打以及抽撥；

(2) 對(duì)鋼板樁進(jìn)行焊接，檢查鋼板樁兩邊鎖口用弧形夾箍將鋼板樁夾成與內(nèi)導(dǎo)環(huán)相符的弧度；

(3) 在對(duì)鋼板樁進(jìn)行組拼的過(guò)程中，用棉絮以及桐油灰進(jìn)行鎖口縫嵌縫。具體的嵌縫方法為：利用竹竿塞入棉絮，接著在外面涂抹一層桐灰油或者防水油膏。

3.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)插打施工

3.3.1 鋼板樁插打作業(yè)

通過(guò)震動(dòng)打樁機(jī)進(jìn)行插打，采用型鋼焊接板樁插打?qū)蚣?；插打自河岸處插打至河墩中間部位合龍。

(1) 在插打施工的過(guò)程中，采用打拔機(jī)將鋼板樁抓起以后插入到已經(jīng)就位的鋼板樁鎖口當(dāng)中[3]。在起吊之前，應(yīng)當(dāng)將黃油瀝青混合物填嵌入鎖口當(dāng)中。將鋼板樁所使用的弧形卡箍箍緊，在插入鎖口的過(guò)程中逐個(gè)拆除弧形卡箍。

(2) 鋼板樁的插打由河岸向著中間的方向進(jìn)行，由上游逐漸向下游合攏，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行順序插打，即從一側(cè)開(kāi)始插打直至另一側(cè)結(jié)束。這種兩邊延伸的方式可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，從而有效提高施工進(jìn)度。

(3) 為了保證按照準(zhǔn)確方向插下，應(yīng)當(dāng)預(yù)先在導(dǎo)向框內(nèi)導(dǎo)環(huán)上設(shè)置導(dǎo)向木，

第一組鋼板樁即順此導(dǎo)向木插下。

(4) 插完一組鋼板樁以后，采用短鋼筋點(diǎn)頭焊將其固定在導(dǎo)向框的頂層內(nèi)導(dǎo)環(huán)上，一旦遇上懸掛外導(dǎo)環(huán)吊桿的挑梁，必須將其及時(shí)拆除，與此同時(shí)，在已插好的鋼板樁上采用鋼筋鉤懸掛外導(dǎo)環(huán)，以防外導(dǎo)環(huán)出現(xiàn)變形。待鋼板樁全部合攏以后，由上游及合攏處向著導(dǎo)向框的兩側(cè)用打樁錘逐次將鋼板樁打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

(5) 在完成鋼板樁圍堰以后，采用硬木逐漸將外導(dǎo)環(huán)與鋼板樁之間的空隙塞進(jìn)，以防出現(xiàn)變形。

(6) 在插樁過(guò)程中，要保證“插樁正直、分散偏差、有偏即糾、調(diào)整合龍”。

(7) 插打完成后的支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部應(yīng)高出河流最高水位0.4m。

3.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)合龍

在合龍前剩最后5～7 片鋼板樁未插打時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)鋼板樁底部的直線(xiàn)距離進(jìn)行測(cè)量以及計(jì)算，同時(shí)結(jié)合鋼板樁的實(shí)際寬度計(jì)算出最終所需要的鋼板樁的數(shù)量。在對(duì)鋼板樁進(jìn)行合龍時(shí)，其兩側(cè)的鎖口可能出現(xiàn)不平行、上大下小、上小下大或者左右便宜等各種情況，采用如下措施進(jìn)行調(diào)整：

合龍口尺寸上下都大時(shí)，在合龍口兩側(cè)鋼板樁上點(diǎn)焊上下平行吊耳，結(jié)合尺寸大小的差值來(lái)確定位置以及數(shù)量，利用倒鏈滑車(chē)相向?qū)敝练弦鬄橹埂?/p>

如果仍然不能將合龍問(wèn)題進(jìn)行有效解決，就采用特制楔形鋼板樁，楔形的上下寬度差不得超過(guò)樁長(zhǎng)的2%。

3.5 圍護(hù)結(jié)構(gòu)插打施工中預(yù)防傾斜的措施

(1) 在插鋼板樁前，一方面，需要將潤(rùn)滑油涂抹于鎖口的內(nèi)部從而有效減少鎖口的摩阻力，另一方面，將鐵楔或者硬木塞打入到未差套的鎖口下端，從而有效防止在沉入的過(guò)程中鎖口被泥沙所堵塞。

(2) 采用復(fù)式滑車(chē)組糾正鋼板樁的傾斜。

(3) 在堅(jiān)實(shí)土地帶插時(shí)，可將樁尖截成一定角度或者在管樁底安裝十字樁尖，利用其反力，使已傾斜的鋼板樁逐步恢復(fù)正常

3.6 圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)抽水

圍堰施工完成后，檢查圍堰施工質(zhì)量，合格后施工進(jìn)行抽水施工，抽水前施工外側(cè)鋼圍檁并安裝對(duì)拉鋼筋。水位下降到圍堰頂面以下1.5 米（圍囹以下0.5 米）時(shí)施工鋼圍囹及四角斜撐，然后繼續(xù)抽水至河床頂面。

3.7 筑島

圍堰抽水完畢后，進(jìn)行填土筑島施工，由河岸填土，先填筑施工8 米寬便道，依次向內(nèi)施工，填筑前線(xiàn)拉緊對(duì)拉桿。填至橋墩處開(kāi)始兩側(cè)對(duì)稱(chēng)填筑，注意觀(guān)察施工過(guò)程中鋼板樁的變化，及時(shí)檢查對(duì)拉桿件。填筑完成后，讓其自然沉降一周，期間注意觀(guān)測(cè)鋼板樁變形及位移。

3.8 樁基施工

筑島完成后，進(jìn)行樁基施工，優(yōu)先施工左右兩側(cè)墩臺(tái)，最后施工主墩樁基，施工時(shí)保持孔內(nèi)水位標(biāo)高高于外側(cè)水面0.5 米，防止塌孔，并在護(hù)筒周?chē)O(shè)置截水槽，防止灌注樁基時(shí)泥漿流至航道[4]。

3.9 承臺(tái)施工

樁基施工完成后，進(jìn)行土方開(kāi)挖，優(yōu)先施工兩側(cè)承臺(tái)。承臺(tái)區(qū)域先開(kāi)挖至樁頂標(biāo)高以下1 米位置開(kāi)挖時(shí)僅對(duì)所開(kāi)挖承臺(tái)上方及放坡范圍內(nèi)的土體進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖至第一道支撐位至以下0.5 米，施工第一道支撐（邊承臺(tái)為斜撐I40 雙拼工字鋼），然后繼續(xù)向下開(kāi)挖至承臺(tái)底部10cm。開(kāi)挖及支撐順序：開(kāi)挖采用順序開(kāi)挖，一斷面開(kāi)挖完成后，再向內(nèi)開(kāi)挖，中間支撐為邊開(kāi)挖邊支撐，開(kāi)挖時(shí)將開(kāi)挖范圍內(nèi)拉桿撤除[5]。承臺(tái)開(kāi)挖完成后進(jìn)行承臺(tái)及墩柱施工，施工時(shí)在承臺(tái)外側(cè)放置2 臺(tái)水泵，抽出坑內(nèi)水，保持基坑內(nèi)施工環(huán)境。承臺(tái)墩柱施工完成后進(jìn)行承臺(tái)回填，回填高度為元和塘規(guī)劃河床底標(biāo)高（-1.96 米）。

待兩側(cè)承臺(tái)施工完成后開(kāi)挖主墩承臺(tái)。按沿邊承臺(tái)回填高度（標(biāo)高-1.96 米）向主墩開(kāi)挖，邊開(kāi)挖邊支撐。開(kāi)挖至主墩承臺(tái)開(kāi)挖范圍，進(jìn)行主墩承臺(tái)開(kāi)挖，為方便施工加快施工，采用一次性開(kāi)挖，邊開(kāi)挖邊支撐。開(kāi)挖完成后進(jìn)行主墩承臺(tái)墩柱的施工，施工完成后進(jìn)行回填。所有開(kāi)挖土方采用自卸車(chē)運(yùn)至棄方位置。

承臺(tái)墩柱施工完成后，進(jìn)行主便道位置土方挖除，施工方法與墩柱開(kāi)挖相同，依次開(kāi)挖、支撐。

3.10 鋼板樁拆除

圍堰內(nèi)部土體及施工垃圾清除完畢后，進(jìn)行拉森鋼板樁拆除工作。先向圍堰內(nèi)注水，到支撐位置以下半米時(shí)，機(jī)械配合進(jìn)行支撐及內(nèi)外圍檁的拆除。注水至圍堰外水位相同時(shí)，進(jìn)行拉森鋼板樁的拆除工作[6]。

4 注意事項(xiàng)

首先，必須對(duì)圍堰的漏水情況進(jìn)行仔細(xì)觀(guān)察。如果鋼板樁存在較大的漏水量，應(yīng)立即派人下去用木屑、細(xì)砂或者棉絮對(duì)其進(jìn)行封堵；其次，在抽水的過(guò)程中，必須對(duì)鋼板樁的變形以及移位情況進(jìn)行仔細(xì)觀(guān)察，同時(shí)做好其記錄工作。對(duì)著抽水深度的不斷加大，鋼板樁上所承受的主動(dòng)土壓力以及水壓力就會(huì)增大，一旦鋼板樁出現(xiàn)異常情況，應(yīng)立即對(duì)其停止抽水，進(jìn)行加固處理以后再繼續(xù)進(jìn)行抽水；此外，針對(duì)圍檁與鋼板樁之間所存在的縫隙，應(yīng)當(dāng)采用型鋼或者硬木將其頂死，從而保證圍檁均勻受力，保證其受力點(diǎn)位于圍檁的中央位置；另外，要保證圍檁與圍檁之間，圍檁與斜撐、牛腿之間的焊接解封飽滿(mǎn)，不得出現(xiàn)脫焊以及漏焊的情況；最后，在每一個(gè)圍堰內(nèi)還需設(shè)置一定數(shù)量的爬梯，從而方便人員進(jìn)行上下走動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

在橋梁承臺(tái)的施工過(guò)程中，只有對(duì)施工過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)進(jìn)行準(zhǔn)確把握，掌握其要點(diǎn)，才能夠保證最終工程的質(zhì)量能夠滿(mǎn)足相關(guān)設(shè)計(jì)要求。采用鋼板樁進(jìn)行施工，與傳統(tǒng)的施工工藝相比，雖然增加了措施成本，但是可以有效節(jié)約工期，同時(shí)降低人工成本、設(shè)備成本以及管理成本，總的來(lái)說(shuō)明顯由于其他的施工工藝，可以帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。