沱澮河航道五河船閘下游靠船墩水上作業(yè)施工實踐

許德宏，宋力，李鵬

（1.江蘇省水利建設(shè)工程有限公司，江蘇 揚州 225002；2.江蘇省水利科學研究院材料結(jié)構(gòu)所,江蘇 揚州 225002）

1 工程簡介

沱澮河航道五河船閘新建項目是安徽省重點項目，由船閘主體工程、拆除重建分洪閘和一座船閘橋三部分組成。五河船閘設(shè)計為500噸級，兼顧1000噸級、IV級船閘，閘室長200m，閘室寬23m，水深4m，船閘工程于2016年3月16日開工。

五河船閘下游導航墩采用墩式結(jié)構(gòu)，中間用人行便橋連接，共十個墩十節(jié)人行便橋，主要施工內(nèi)容包括灌注樁、底板、墻身（包括鋼板護面、系船柱、系船鉤、鋼板防腐、混凝土表面刷賽柏斯、鋼爬梯等）、預應力混凝土多孔板、人行便橋，其中6個靠船墩在淮河水上，水上的六個靠船墩施工計劃安排在枯水期（2017年12月至2018年3月份）進行，淮河水位在13.5m左右。

2 施工工藝

根據(jù)五河船閘下游靠船墩水上作業(yè)特點，采用鋼圍堰設(shè)置打樁平臺施工灌注樁、鋼圍堰內(nèi)施工底板及墻身，最后拔出鋼圍堰的施工工藝。

3 鋼圍堰平臺施工

本工程水上平臺采用鋼圍堰（6.354×8.000m）、鋼管樁基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)采用20#槽鋼，頂部鋪設(shè)20#槽鋼軌道作為樁機行走平臺。

3.1 平臺高程

根據(jù)淮河施工期水位最高值13.5m及現(xiàn)場施工實際需要，施工平臺標高=施工期最高水位13.5m+波浪爬高0.5m=14.0m。

3.2 平臺平面布置

為抓緊工期結(jié)合現(xiàn)場靠船墩尺寸，采用兩套鋼圍堰同時施工。1#鋼圍堰平臺長度為8.000m，寬度為6.354m；2#鋼圍堰平臺長度為10.000m，寬度為8.000m。

3.3 鋼圍堰平臺結(jié)構(gòu)

靠船墩施工平臺為鋼圍堰與槽鋼組合的桁架式結(jié)構(gòu)。主梁、縱梁、橫撐、斜撐、立柱等節(jié)點間的連接均采用焊接。基礎(chǔ)采用鋼圍堰（6.354×8.000m），采用浮吊船、配D62樁錘進行打設(shè)。鋼圍堰基礎(chǔ)施工后，在鋼圍堰頂部埋設(shè)、焊接槽鋼，作為上層槽鋼擱置面，在標高+14.0m處設(shè)槽鋼剪刀撐。上層槽鋼擱置在下層槽鋼上，各個連接節(jié)點均需焊接牢固。在上層槽鋼上鋪設(shè)打樁平臺，樁機在平臺上行駛作業(yè)。

圖1 水上作業(yè)工藝流程圖

3.4 鋼圍堰制作

項目部根據(jù)現(xiàn)場施工實際情況，在下游圍堰外側(cè)場地進行整體鋼圍堰的制作，鋼圍堰由設(shè)計人員進行專門設(shè)計，鋼圍堰現(xiàn)場根據(jù)設(shè)計圖紙進行專業(yè)制作，并經(jīng)項目部質(zhì)量部門驗收合格后使用。

圖2 鋼圍堰平面布置示意圖

3.5 鋼圍堰安裝

測量定位：本工程鋼圍堰平面布置測量直接用全站儀進行坐標定位。

鋼圍堰吊裝：鋼圍堰吊裝采用汽車吊配合浮吊進行吊裝，先用汽車吊把鋼圍堰吊到浮吊可吊工作范圍內(nèi)，再用浮吊把鋼圍堰運輸至鋼圍堰平面布置位置，放入水中。

鋼圍堰安裝：鋼圍堰吊入水中后，將使用D62樁錘對鋼圍堰進行施打，插入河床，深度為1.0～1.5m，以達到承載力為止。

鋼圍堰內(nèi)抽水：圍堰安裝完成后，先對圍堰內(nèi)進行排水。

鋼圍堰內(nèi)填土：圍堰內(nèi)抽水完成后，采用吸砂泵對圍堰內(nèi)進行填土，填土至靠船墩底板底，高程為11.0m。

圖3 鋼圍堰施工

3.6 搭設(shè)施工平臺

鋼圍堰頂搭設(shè)鉆孔工作平臺，在鋼圍堰頂部埋設(shè)、焊接槽鋼，作為上層槽鋼擱置面，在標高14.0m處設(shè)槽鋼剪刀撐。上層槽鋼擱置在下層槽鋼上，各個連接節(jié)點均需焊接牢固，槽鋼頂上再鋪1.6cm厚鋼板形成操作平臺；航道通行安全交通維護各項工作必須于平臺水上正式施工之前全部完成。主要安全維護工作包括：①于上下游處150m處，分別設(shè)立和豎置“水上作業(yè)施工、減速謹慎行駛”；②于各防護樁部位全面貼上夜行反光膜，用于夜間警示通行船只水面航行安全；③于醒目位置放置爆閃燈，并配置太陽能電源及USB備用應急電源，保持24小時通電，確保施工期有效提醒夜間船只行駛安全。

4 靠船墩基礎(chǔ)灌注樁作業(yè)

4.1 鋼護筒作業(yè)水下埋設(shè)

灌注樁頂端鋼護筒材質(zhì)采用鋼板（通常取A3號鋼）圍成，護筒鋼板厚度通常取 1.0～1.05mm，其深度通常取2.05～3m，其剛度、強度及防滲漏性要能保證灌注樁施工開鉆要求。本工程鋼護筒內(nèi)徑取1.7m，周邊在于鉆頭軌跡半徑20～30cm。護筒埋置應穩(wěn)固進入土體中1～2.5m，其頂端應高出擬澆筑底板2～2.5m。

根據(jù)樁基施工規(guī)范要求，灌注樁施工前先行測量放樣，應確保護筒頂面幾何中心與設(shè)計樁位坐標位置偏差小于等于5cm，護筒埋設(shè)過程中應保持護筒垂立，傾斜度不應大于1%。

4.2 平臺鉆孔灌注樁機就位

平臺安裝鉆孔灌注樁機步驟如下：鉆機底盤安裝→鉆架→鉆機轉(zhuǎn)盤→鉆機→電動機→起吊系統(tǒng)。

鉆機底盤應提前于陸地拼裝完成，用吊車吊放至平臺初步定位、調(diào)平。所有部件拼裝后反復調(diào)整底盤水平度，并保證樁位中心、轉(zhuǎn)盤中心及起吊點中心同心同線，中心垂直度偏差小于等于5cm。

最后反復調(diào)整鉆機底盤水平，并使吊點中心、轉(zhuǎn)盤中心和樁位中心位于同一鉛垂線上，中心偏位不大于50mm。

圖4 鉆孔灌注樁水上作業(yè)組裝示意圖

4.3 鉆孔泥漿制備及處理

灌注樁鉆孔所配制的護壁泥漿應能保證在鉆孔過程中孔壁穩(wěn)定不塌孔。泥漿應選用膨潤土或粘性土制成懸浮液，其砂率、流動性及黏性能滿足樁基放工技術(shù)規(guī)范的要關(guān)規(guī)定。在鉆孔過程中應保持每隔一段時間（30～45min）對于泥漿指標進行測定，根據(jù)測定結(jié)果實時調(diào)整泥漿配比。為保證不塌孔，須有一定的水位壓力差，確保護筒內(nèi)部水位高于筒內(nèi)1～2m。

制成品泥漿全部采用小型船只水運至鉆孔平臺處，造孔完畢采用泥漿船只外運至指定地點排出積水進行沉淀處理。船只運輸泥漿過程中要防止泥漿污染周邊環(huán)境，在運輸過程中要注意泥漿滴、漏、冒，要有專人進行管理。

鑒于本工程為水上施工作業(yè)，將采用在樁位附近單獨設(shè)置大口徑鋼筒作為泥漿沉淀及循環(huán)池，以處理施工產(chǎn)生的泥漿，其直徑為2m，于鋼護筒上側(cè)開取小口子，作為泥漿進出通道，于護筒頂部架設(shè)泥漿泵抽取護筒內(nèi)泥漿從而形成泥漿循環(huán)系統(tǒng)。

在澆筑之前先將樁位護筒內(nèi)泥漿少量抽出，抽至河床標高位置，然后再將相鄰循環(huán)池、沉淀池內(nèi)泥漿全部抽出，以保證首盤混凝土灌注以后泥漿池能滿足不外溢要求。

4.4 進尺鉆孔

正式鉆孔前先行檢查轉(zhuǎn)盤中心、鉆桿中心、樁位中心的垂直度，應保證垂直度偏差小于2cm。開鉆時采用低速率進尺，導向鉆頭進入穩(wěn)定土層后再逐步增加鉆進速率直至鉆孔至設(shè)計底高程。待自檢合格后，報請監(jiān)理工程師檢驗合格后即可進入清孔工序。

4.5 清孔

為保證成孔后沉渣厚度滿足規(guī)范要求，鉆孔深度符合設(shè)計要求后，對孔內(nèi)泥漿進行逐步稀釋清孔。

清孔時將鉆具提升一段距離后，更換專用清孔頭，進行不斷清孔，直至孔底沉渣厚度不大于設(shè)計及規(guī)范要求，停止清孔，將鋼筋籠進行吊裝至孔內(nèi)。

4.6 吊裝鋼筋籠

鋼筋籠采用分節(jié)吊裝，在鋼筋籠外邊側(cè)主筋每隔2～3m放置一道混凝土墊塊保護層圈，用于保證灌注樁鋼筋保護層滿足設(shè)計要求。鋼筋籠起吊過程中須保證放至孔中時垂直，防止嵌入孔壁。

鋼筋籠頂處的定位，在吊裝前提前制作簡易鋼筋籠限位裝置，限位裝置用鋼管及鋼筋焊接而成，使用時懸掛于鋼護筒頂四周，用于限制鋼筋籠在吊放過程中的位移，以確保滿足技術(shù)規(guī)范要求。

鋼筋籠初步定位后，通過吊鋼線墜來實現(xiàn)精確定位。主要方法為通過保護樁來復位樁位中心點，在鋼筋籠頂張拉十字對角線，校正鋼筋籠中心是否與樁位中心保持重合，如有偏差應使用鋼管或橇棒來修正鋼筋籠的中心位置，確保其與樁位中心點重合。

4.7 灌注樁導管安裝

本工程灌注樁導管采用內(nèi)徑28cm鋼管，最下端一節(jié)導管長度不少于6m，各節(jié)導管事先應試拼，并進行密封壓力試驗及接頭抗拉試驗，檢驗合格后再進行現(xiàn)場使用。導管拼裝前按吊裝導管先后次序用記號在每節(jié)導管外標記節(jié)長尺寸及序號，以便在澆筑過程中識別導管總長度及導管在已澆筑混凝土中的埋管深度。

導管向下吊裝過程中，應保持導管垂直下沉，不得與鋼筋籠有接觸，首盤混凝土出料導管下口出料處應保持在30～50cm，下料導管的總長度可以根據(jù)導管節(jié)數(shù)及與工作平臺的高程進行雙重復核計算。導管的升降通過樁機上的副電動卷揚裝置進行上下起吊。

導管安裝就位后于入料口頂?shù)跹b儲料斗，其容積大小應綜合考慮灌注樁澆筑首盤混凝土下料后最末端導管埋深不小于1m。儲料斗的提升能通過樁機主卷揚機來操作。

4.8 水下混凝土澆筑

鋼筋籠及導管安裝完畢，灌注樁水下混凝土澆筑前須對孔底沉渣厚度指標進行檢測，如大于設(shè)計要求則要進行二次清孔，直至孔底沉渣厚度滿足設(shè)計要求后再進行澆筑。澆筑過程中應保持澆筑的連續(xù)性，中途不得中斷。

首盤混凝土澆筑后，應保證混凝土在導管內(nèi)埋深不少于1m以上，然后再進行后續(xù)澆筑。在澆筑的過程中，導管的最未節(jié)出料口應保持在2～6m。在澆筑過程中，導管應不斷拆裝，拆下的導管及時清除內(nèi)部浮漿。澆筑至樁身設(shè)計頂標高時應高出設(shè)計頂標高1～1.5m，用于混凝土凝結(jié)后鑿除樁頂浮漿。

5 靠船墩底板施工

樁基施工完成后，對樁基進行破樁頭，檢測樁，然后進行混凝土封底施工靠船墩底板。模板安裝、鋼筋制作及安裝全部在封閉鋼圍堰內(nèi)施工，最后澆筑靠船墩底板。模板、鋼筋、鋼管等的運輸采用浮吊吊入鋼圍堰內(nèi)，混凝土澆筑采用汽車泵打入料斗，船運至底板處浮吊吊入倉。

6 靠船墩墻身施工

靠船墩底板澆筑完成后，進行墻身鋼筋綁扎，整體模板拼裝，鋼板護面、系船柱、系船鉤安裝，最后澆筑混凝土墻身，模板、鋼筋、鋼管、鋼板護面等的運輸采用浮吊吊入鋼圍堰內(nèi)，混凝土澆筑采用汽車泵打入料斗，船運至底板處浮吊吊入倉。

7 鋼圍堰拆除

靠船墩施工完成后，用振動錘配合浮吊拆除鋼圍堰，整體吊高超過靠船墩頂，移至下一個靠船墩位置，并對鋼圍堰焊接點、變形量等進行檢查驗收，合格后進入下一個靠船墩施工。

8 結(jié)語

沱澮河航道五河船閘下游靠船墩于2017年12月至2018年4月份施工，施工結(jié)束后對施工效果進行檢測。結(jié)果表明：采用低應變對樁身完整性進行檢測，樁身長度滿足設(shè)計要求；采用高應變對灌注樁承載力進行檢測，承載力達到設(shè)計要求；采用回彈法對靠船墩墻身強度進行檢測，所檢部位強度均滿足設(shè)計強度要求。船閘工程于2016年3月開工，2018年11月通過交工驗收，2020年7月通過竣工驗收。五河船閘的建成和投入使用，極大地提高了澮河流域的通航能力，能夠有效滿足腹地運輸和船舶大型化的發(fā)展要求。