深水水下加撐鋼板樁圍堰施工技術(shù)研究

徐 化 新

(福建省瀧澄建設(shè)集團(tuán)有限公司，福建 龍海 363100)

0 引言

作為水密封和圍護(hù)結(jié)構(gòu)，鋼板樁圍堰已被廣泛用于橫河橋梁施工。然而，在施工中，往往會(huì)遇到很多施工難題[1]。在引起工程問題的同時(shí)，嚴(yán)重的會(huì)威脅到工人的人身安全。所以對(duì)鋼板樁圍堰在施工中產(chǎn)生的各類問題總結(jié)處理，對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化[2-4]，確保整個(gè)工程安全順利的開展下去尤為重要。

目前為滿足體積龐大的圍堰快速施工的需要，選擇在鋼板樁圍堰內(nèi)部布置支撐，以確保結(jié)構(gòu)的安全性?，F(xiàn)有鋼板樁圍堰支撐一般由工程師根據(jù)前人對(duì)鋼板樁圍堰的設(shè)計(jì)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，通過理論計(jì)算分析，設(shè)計(jì)一個(gè)可行方案[5,6]。由此設(shè)計(jì)出的內(nèi)支撐方案或多或少會(huì)影響到施工進(jìn)度和結(jié)構(gòu)安全，因此，開展鋼板樁圍堰支撐設(shè)計(jì)的相關(guān)研究[7,8]，特別是深水水下加撐鋼板樁圍堰施工技術(shù)的研究刻不容緩。

1 鋼板樁圍堰施工技術(shù)應(yīng)用研究

1.1 鋼板樁圍堰施工方法

1)施工準(zhǔn)備：鋼板樁制備好后送達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)量并編號(hào)，并進(jìn)行試打樁試驗(yàn)。

2)導(dǎo)架安裝：測(cè)量定位。當(dāng)鋼導(dǎo)架遠(yuǎn)離岸邊時(shí)，用前方交會(huì)法定位。鋼導(dǎo)架一般在工廠或施工現(xiàn)場(chǎng)制作，組裝。

3)鋼板樁的吊裝：鋼板樁檢查合格后，將鋼板樁垂直吊起，移到插打位置。吊裝前，鎖口內(nèi)嵌填防水材料。擰緊卡箍，等插入鎖口時(shí)，再一個(gè)接一個(gè)地拆除。

4)排水堵漏：鋼板樁施工完成后，進(jìn)行排水作業(yè)。檢查各節(jié)點(diǎn)的安全性。排水速度不應(yīng)太快，應(yīng)隨時(shí)對(duì)漏水處進(jìn)行封堵。

5)拔樁：鋼板樁拔樁前，將水注入到圍堰，注水后內(nèi)部和外部的水壓力達(dá)到平衡時(shí)，水壓力推動(dòng)鋼板樁。對(duì)鋼板樁進(jìn)行錘擊，依次拔出。

1.2 鋼板樁圍堰施工注意事項(xiàng)

1)插打鋼板樁之前，在鎖口內(nèi)應(yīng)涂抹防水材料。

2)插打鋼板樁的次序，對(duì)圓形圍堰，應(yīng)自上游開始，從兩側(cè)至下游封閉；對(duì)矩形圍堰，自上游一角開始，至下游封閉。

3)插打鋼板樁時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制好樁的垂直度，尤其是第一根樁要同時(shí)控制兩個(gè)垂直方向，確保垂直。

4)鋼板樁拔出應(yīng)清刷干凈、修理和涂抹防銹油；當(dāng)堆疊時(shí)，應(yīng)根據(jù)類型和樁的長(zhǎng)度進(jìn)行編號(hào)、登記，并整齊地堆放。

在打樁之前要仔細(xì)檢查，保證樁身板面平直，接口預(yù)拼嚴(yán)密。隨時(shí)檢查偏斜，發(fā)現(xiàn)偏斜可用撬棍滑車糾正。

1.3 鋼板樁圍堰施工存在的問題

鋼板樁應(yīng)用于圍堰施工的工程相對(duì)較少，通過分析發(fā)現(xiàn)，具體存在如下問題：

1)目前國家未出臺(tái)關(guān)于鋼板樁施工的相關(guān)規(guī)范；

2)鋼板樁本身的生產(chǎn)工藝相對(duì)復(fù)雜，前期投入成本巨大；

3)鋼板樁應(yīng)用于圍堰施工，尤其是深水工程的難度較大。

深水圍堰施工首先要解決支撐結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)拼裝問題，如若采用岸邊制作運(yùn)輸?shù)姆桨福瑫?huì)大大拖慢整個(gè)施工進(jìn)度，其實(shí)是圍堰結(jié)構(gòu)支撐的安裝，深水水下支撐的安裝存在諸多困難，水壓力、深水底的暗流等諸多因素，都會(huì)對(duì)安裝精度產(chǎn)生較大的影響。

綜上所述，目前需要找到一種可以在圍堰施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)原位拼裝、并可以較高精度完成深水水下支撐安裝的深水水下加撐鋼板樁圍堰施工結(jié)構(gòu)及其施工方法就顯得十分重要。

2 深水水下加撐鋼板樁圍堰施工技術(shù)研究

由于實(shí)際施工工序復(fù)雜，本文將對(duì)深水水下加撐鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)的施工方法進(jìn)行重點(diǎn)介紹：

1)先根據(jù)預(yù)先量測(cè)所定下的位置區(qū)域，在上述位置處打設(shè)直徑為1 000 mm的鋼護(hù)筒，以作為鋼板樁施工的定位樁。隨后在6根鋼護(hù)筒圍成的區(qū)域中心處搭建浮臺(tái)，浮臺(tái)尺寸視設(shè)計(jì)圖紙而定，原則為浮臺(tái)與伸縮平臺(tái)的長(zhǎng)、寬和等于鋼板樁、管樁圍成的長(zhǎng)、寬。浮臺(tái)用四根鋼索固定在四個(gè)角的鋼護(hù)筒上部。浮臺(tái)上還鋪設(shè)有吊架軌道，平臺(tái)吊架，停放有兩臺(tái)起重吊機(jī)和一臺(tái)移動(dòng)式打樁機(jī)。浮臺(tái)四周的伸縮平臺(tái)懸空布置，可安置拼裝好的圍檁及圍檁橫撐和圍檁斜撐，如圖1所示。

2)在鋼護(hù)筒上部安裝縱向?qū)Ъ芎蜋M向?qū)Ъ?。?dǎo)架分內(nèi)、外導(dǎo)架，由槽鋼制成，中間通過導(dǎo)架連接梁進(jìn)行連接?？v向?qū)Ъ芟路竭€設(shè)置了縱向?qū)Ъ苄睋?，縱向?qū)Ъ芡ㄟ^焊接工藝固定在鋼護(hù)筒。橫向?qū)Ъ馨惭b在縱向?qū)Ъ苌戏?，如圖2所示，通過在鋼護(hù)筒上安裝抱箍以及抱箍連接板安裝固定。隨即利用起重吊機(jī)將各鋼板樁、管樁吊運(yùn)至導(dǎo)架內(nèi)的設(shè)計(jì)位置，利用打樁機(jī)逐根交替進(jìn)行打設(shè)施工。鋼板樁和管樁根據(jù)各自兩邊的接頭相連。隨后拆除導(dǎo)架，利用打樁機(jī)打設(shè)轉(zhuǎn)角處管樁，其相鄰90°方向也設(shè)有連接頭。

3)在浮臺(tái)上現(xiàn)場(chǎng)原位拼裝圍檁及圍檁橫撐、圍檁斜撐。圍檁采用300 mm×500 mm的H型鋼制作，在四個(gè)轉(zhuǎn)角處設(shè)置了15 mm×800 mm×800 mm的加勁肋。圍檁橫撐和圍檁斜撐結(jié)構(gòu)相同，如圖3所示，包括千斤頂、套管、法蘭盤、千斤頂固定設(shè)備、支撐墊塊、應(yīng)力傳感器和控制系統(tǒng)。支撐墊塊直接支撐在圍檁上，支撐墊塊上安裝了一個(gè)應(yīng)力傳感器，通過控制系統(tǒng)與千斤頂相連，當(dāng)圍檁受力發(fā)生變化時(shí)，千斤頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)會(huì)隨控制系統(tǒng)同時(shí)做出改變。將拼裝完成的圍檁及圍檁橫撐、圍檁斜撐安放在伸縮平臺(tái)上。圍檁四邊中點(diǎn)處均安裝有滑塊，其結(jié)構(gòu)包括擱置桿出孔，圍檁支撐擱置桿以及千斤頂。值得注意的是，之前打設(shè)的各邊中點(diǎn)處鋼管樁上提前預(yù)制有與滑塊相配套的滑槽，滑槽側(cè)面開設(shè)有圍檁支撐擱置孔。

4)通過浮臺(tái)上的兩臺(tái)起重吊機(jī)，吊起圍檁，與此同時(shí)伸縮平臺(tái)回收，垂直下放圍檁，該步驟需要嚴(yán)格控制圍檁的平整度。然后令浮臺(tái)從中部拆分，緩緩向兩邊相背移動(dòng)以拆分，這樣整個(gè)圍檁就可以進(jìn)行下放安裝。圍檁下放期間位置均可通過滑槽上的位移傳感器實(shí)時(shí)獲取，當(dāng)圍檁下放至圍檁支撐擱置孔處時(shí)，通過控制線路施工指令給滑塊內(nèi)部的千斤頂，使其頂出圍檁支撐擱置桿，將整個(gè)圍檁結(jié)構(gòu)固定在預(yù)定位置。按上述布置，從下往上共安裝三層圍檁。安裝完畢后的圍檁如圖4所示。

5)如圖5所示，首先是在最上層圍檁下方安裝墊板、牛腿和斜拉桿結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步固定圍檁。緊接著對(duì)圍堰內(nèi)部進(jìn)行分級(jí)抽水，當(dāng)水位降低至第二層、第三層圍檁下方50 cm處，同之前步驟，繼續(xù)安裝墊板、牛腿和斜拉桿。當(dāng)水位最終降至圍檁底面時(shí)，立即施工封底混凝土。待養(yǎng)護(hù)完成后施工承臺(tái)，至此完成整個(gè)圍堰的全部施工。

3 結(jié)語

本文對(duì)現(xiàn)有圍堰施工進(jìn)行研究總結(jié)，并對(duì)鋼板樁在實(shí)際施工中的方法進(jìn)行了介紹。隨后針對(duì)深水鋼板樁圍堰施工中的水下加撐技術(shù)展開研究，根據(jù)現(xiàn)存的問題，對(duì)水下加撐技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化改良。提及的深水水下圍堰施工的技術(shù)領(lǐng)域，包括復(fù)合加強(qiáng)型鋼板樁圍堰，支撐原位拼裝平臺(tái)以及圍堰支撐擱置固定系統(tǒng)。具體工藝效果體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1)在抽水之前率先完成水下部分支撐結(jié)構(gòu)的安裝，與傳統(tǒng)施工工藝相比，具有較好的安全性。

2)設(shè)置了以浮臺(tái)作為支撐原位鋼護(hù)筒拼裝平臺(tái)，配合平臺(tái)吊架，圍堰的支撐結(jié)構(gòu)均可在該平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)原位安裝，大大提升了施工效率。

3)在部分管樁上提前安裝了圍檁支撐擱置槽，方便了后續(xù)的圍檁下放安裝；圍檁橫撐與斜撐上設(shè)置了應(yīng)力傳感器和控制系統(tǒng)，可以在抽水期間根據(jù)圍堰結(jié)構(gòu)的受力，立即控制千斤頂加力，保證結(jié)構(gòu)的安全。