橋梁樁基鋼平臺圍堰施工技術(shù)

李隆海

（中鐵十九局集團(tuán)第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

1 工程概況

1.1 工程特點

某橋梁工程跨越河流，橋長1500 m，主橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)—連續(xù)組合梁，引橋采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁。主橋下部主墩采用矩形實心花瓶墩，過渡墩采用矩形柱式墩，基礎(chǔ)采用鋼管樁基礎(chǔ)。對于橋梁樁基平臺施工，綜合比選各種施工方案后，決定采用鋼平臺圍堰方案。

1.2 工程地質(zhì)和水文條件

在工程點處河床呈現(xiàn)西側(cè)沖刷東側(cè)淤積的狀態(tài)，最深處河槽的底標(biāo)高約-4.20 m。根據(jù)《新建工程巖土工程勘察中間報告》，場地90 m 以內(nèi)分布的土層自上而下可劃分為九大層及若干亞層和透鏡體夾層，其中①層為填土，②1～⑤3 層為全新世Q4 沉積層，⑥～⑨層為上更新世Q3 沉積層。工程沿線穿越的河流主要為吳淞江，受黃浦江潮位影響較為明顯，河道周邊地層的②3 層粉砂滲透性較好，是地表水和地下水良好的聯(lián)絡(luò)通道。沿線地下水主要有賦存淺部土層中的潛水，賦存于⑦層、⑨層中的承壓水。

2 施工方案確定

該方案采用鋼平臺+拉森鋼板樁的組合式圍堰結(jié)構(gòu)體系，將圍堰內(nèi)的水抽排后進(jìn)行回填形成陸域，然后在陸域內(nèi)進(jìn)行基坑施工，待結(jié)構(gòu)施工完成后拆除鋼平臺圍堰并恢復(fù)河床[1-2]。為滿足河流的過流渡汛需要，水務(wù)部門要求整個過河段施工過程中保證河道過流寬度>36 m。據(jù)此將施工分為兩個階段，第1 階段為東側(cè)施工西側(cè)導(dǎo)流，第2 階段為西側(cè)施工東側(cè)導(dǎo)流。第1階段先在東側(cè)施工一期圍堰，因西側(cè)河道寬度不足36 m，為滿足過流寬度要求，需要同步在西側(cè)進(jìn)行導(dǎo)流槽開挖。待一期圍堰封閉后，內(nèi)部抽水清淤、回填加固，將水域變?yōu)殛懹颍缓笤陉懹驐l件下與岸上段一并進(jìn)行基坑與結(jié)構(gòu)回筑施工。待一期結(jié)構(gòu)完成后，在頂板上施工一堵臨時擋水墻作為第2 階段二期圍堰的一部分。將圍堰內(nèi)的土體挖掉恢復(fù)河床并回水，最后拆除鋼圍堰平臺。第2 階段與第1 階段的施工流程基本相似。所不同的是在第1 階段東側(cè)施工過程中，臨時擋墻位置已經(jīng)考慮36 m過水寬度的要求，因此東側(cè)無需進(jìn)行導(dǎo)流槽的浚挖施工。

鋼平臺結(jié)構(gòu)形式為：基礎(chǔ)采用鋼管樁（Φ800×12）；上部結(jié)構(gòu)依次為H700 型鋼樁頂橫梁、H700 型鋼縱梁、18#工字鋼橋面分布橫梁、10 mm 鋼板橋面板、Φ45 鋼管護(hù)欄。鋼平臺寬度8 m。鋼管樁設(shè)計底標(biāo)高為-25.5 m，設(shè)計頂標(biāo)高為+1.80 m。圍堰原則上采用雙排拉森板樁，但東側(cè)平臺河床底較淺，因此南北側(cè)采用單排拉森板樁，其余全部采用雙排。

3 鋼平臺圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)

鋼平臺圍堰施工總體流程如下：測量定位→導(dǎo)向架固定→起吊振動錘將鋼管樁打至設(shè)計標(biāo)高→樁帽和牛腿安裝→橫梁就位焊接施工→縱梁固定螺栓連接施工→走道板橫梁焊接施工→鋪設(shè)鋼板→安裝護(hù)欄→設(shè)備移位施工下一跨平臺→拉森鋼板樁打設(shè)→拉森鋼板樁加固[3-4]。

3.1 打樁設(shè)備選擇

由于該工程緊靠市區(qū)，鑒于打樁產(chǎn)生噪聲，如果采用常規(guī)的振沉設(shè)備與工藝將無法滿足文明施工要求。故為了減小鋼管樁施工對周邊環(huán)境噪聲污染，經(jīng)市場調(diào)研，施工方?jīng)Q定采用高頻液壓免共振錘施工。與傳統(tǒng)液壓錘相比，該設(shè)備具有：振動小、環(huán)保、高效、適用范圍廣等優(yōu)點[5]。

3.2 現(xiàn)場試驗

為驗證所選錘型在工程點地質(zhì)環(huán)境的適應(yīng)性，施工方在正式施工前進(jìn)行兩次鋼管樁振沉的振動現(xiàn)場原位測試，測試采用的鋼管樁與工程實際采用的為同一規(guī)格，振動監(jiān)測采用加拿大Instantel 傳感器?，F(xiàn)場測試委托專業(yè)單位進(jìn)行。第1 次試驗重點測試鋼管樁打拔過程中周圍土層的振動情況；第1 次試驗選在圍場范圍內(nèi)，在離開樁周3 m、5 m、10 m 的位置布置振動監(jiān)測傳感器，在振沉和拔除過程中進(jìn)行振動監(jiān)測。第2 次試驗的重點為沉樁過程中緊鄰隧道管片的振動情況；第2 次試驗中試驗樁為設(shè)計樁位，與940 環(huán)管片的平面距離為8.6 m，沉樁前在隧道管片上布置測點，在試驗沉樁過程中同步對管片的振動情況進(jìn)行實時振動監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果表明：兩次試驗的場地背景振動約為0.31 mm/s。ICE 高頻免共振錘對地鐵的振動影響遠(yuǎn)小于申通地鐵規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)：不超過25 mm/s，因此，最終確定采用該設(shè)備進(jìn)行鋼管樁打拔施工。

3.3 鋼管樁起吊

鋼管樁加ICE 28RF 免振錘兩者總重16.83 t，由于鋼管樁長度長打樁高度超過30 m，選用100 t 履帶式液壓吊車起吊。配備一臺50 t 履帶式液壓吊車配合樁體轉(zhuǎn)換、喂樁。

3.4 鋼管樁定位與導(dǎo)向

在已施工好的鋼平臺正前打設(shè)2 根臨時定位樁，并沉樁至設(shè)計平臺頂標(biāo)高位置，用于導(dǎo)向梁架設(shè)；在定位樁上和已經(jīng)施工好的鋼平臺之間架2 根導(dǎo)向梁；將預(yù)留有3 個一組的樁位孔的導(dǎo)向架吊至2 根導(dǎo)向梁上，并在導(dǎo)向梁上移動導(dǎo)向架位置并使用全站儀精確定位，使導(dǎo)向架中3 個樁位孔的中心定位到鋼管樁設(shè)計位置；將導(dǎo)向架臨時焊接固定在導(dǎo)向梁上，防止導(dǎo)向位移；將需打入的鋼管樁吊至導(dǎo)向架樁孔中，調(diào)整好垂直度后振沉入河床中；3 根一組樁打入完成后，將導(dǎo)向架從導(dǎo)向梁上撤去，最后按順序把3 根鋼管樁振送樁至設(shè)計標(biāo)高。鋼管樁3 根一組，共三組完成之后等待河底潮位時間焊接樁頂板、水平剪刀撐、頂橫梁及縱梁上平臺。

3.5 拉森鋼板樁施工

在鋼平臺外側(cè)橫梁（圍檁）部位外伸處焊接2 根型鋼，用于架設(shè)外靠導(dǎo)向梁；將2 根導(dǎo)向梁焊接在該型鋼上，導(dǎo)向梁與鋼圍檁之間距離即為拉森鋼板樁組合寬度；吊樁前，在板樁的咬口內(nèi)涂刷QN 復(fù)合止水膠，以提高板樁的止水效果[6]。用2 臺各為100 t和50 t 液壓履帶吊配合把拉森鋼樁咬口與上一根拉森鋼樁咬口正反扣住，最后將拉森鋼板樁振沉至樁頂設(shè)計標(biāo)高。

3.6 拉森鋼板樁與鋼平臺連接節(jié)點施工

鋼平臺外側(cè)兩排拉森鋼板樁之間回填黏土以達(dá)到隔水效果，采用M30 螺栓（間距為1 m 一根）連接，M30 螺栓通過內(nèi)側(cè)鋼圍檁（規(guī)格700×300 工字鋼）固定于鋼平臺橫梁。此外，兩排拉森鋼板樁作為整體，通過一排M60 高強螺栓與鋼平臺進(jìn)一步連接固定：在拉森鋼板樁外側(cè)加設(shè)一道鋼圍檁（規(guī)格40#雙拼工字鋼），鋼圍檁下部焊接三角板架（規(guī)格450×200×20），外側(cè)焊接方形鋼墊圈（規(guī)格280×280×40）以分散鋼圍檁應(yīng)力。外部通過M60 高強螺栓（間距為3 m 一根）固定于鋼平臺縱梁。

4 實施效果

施工過程中通過導(dǎo)向架及全站儀輔助定位，樁位偏差100%滿足要求，樁頂標(biāo)高100%滿足≤±50 mm 要求，電焊接樁焊縫相關(guān)端部錯口、咬邊深度、加強層尺寸等采用鋼尺及焊縫檢查儀檢查，滿足質(zhì)量要求。在鋼平臺圍堰施工完成投入使用前，后委托專業(yè)機構(gòu)對其進(jìn)行超聲波檢測，滿足規(guī)范規(guī)程要求。施工期間河流的通航及度汛沒有受到較大影響，該河流鋼平臺圍堰的最大沉降位移-12.78 mm，最大測斜位移不超過-15.42 mm，監(jiān)測數(shù)據(jù)均處于受控狀態(tài)。

5 結(jié)語

通過一系列沉樁過程中的措施，沉樁質(zhì)量及焊接質(zhì)量得到較好控制，進(jìn)而保證圍堰良好的止水性能，基本無滲漏現(xiàn)象。整個過河段施工期間監(jiān)測數(shù)據(jù)表明：在施工過程中，圍堰變形數(shù)據(jù)均處于受控狀態(tài)，表明該施工技術(shù)有效確保橋梁樁基圍堰的施工質(zhì)量。