鋼板樁圍堰在橋梁施工中的應(yīng)用分析

潘路星

（湖南省航務(wù)工程有限公司，湖南 長沙）

引言

圍堰工程中最常見的是鋼板樁，具有施工速度快、防水性能好和可重復(fù)利用等特點(diǎn)，能輕易的打入堅(jiān)硬的土層中。鋼板樁圍堰作為封閉防水、擋土結(jié)構(gòu)，適用于深水區(qū)各類土及淺水淤泥質(zhì)土層基礎(chǔ)工程施工，可以根據(jù)結(jié)構(gòu)截面需要，組成各種外形的圍堰組合，并可周轉(zhuǎn)使用多次，節(jié)約材料費(fèi)，降低措施項(xiàng)目造價(jià)。我國地形多樣，山川河流及湖泊眾多，水域面廣，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，大型深水橋梁的建設(shè)也越來越普遍。大型深水橋梁需要大量的鋼板樁圍堰工程，對鋼板樁圍堰的質(zhì)量要求也越來越高。因此，必須不斷提升鋼板樁圍堰的施工技術(shù)，以確保橋梁基礎(chǔ)工程的質(zhì)量及工程進(jìn)度[1]。

1 工程概況

某高速公路項(xiàng)目某特大橋梁，其中主橋全長813.9 m，布置圖見圖1。該橋梁工程橋墩承臺位于岸邊，承臺尺寸為：25.6 m×8.6 m×3 m，基坑開挖深，內(nèi)外水流滲透壓力大，工期緊。主塔承臺構(gòu)造采用鋼板樁圍堰的基坑支護(hù)系統(tǒng)，主塔承臺平面圖見圖2。

圖1 大橋布置圖

圖2 主塔承臺構(gòu)造平面圖

2 主橋承臺施工步驟

2.1 主橋承臺施工流程一

（1） 主橋承臺樁基全部施工完后拆除承臺范圍內(nèi)鋼管樁平臺， 先清除承臺范圍鉆渣及開挖至河床面以下2 m 左右標(biāo)高[2]。

（2） 在最外圍樁基鋼護(hù)筒上位置焊接承重梁牛腿（以第一層圍檁標(biāo)高控制），在承重梁平臺上拼裝第一層圍檁做為導(dǎo)向梁，施打鋼板樁形成承臺圍堰。

（3） 安裝第一層圍檁內(nèi)撐，將第一層圍檁限位固定，開始圍堰內(nèi)基坑開挖。

2.2 主橋承臺施工流程二

（1） 第一層圍檁及內(nèi)撐安裝好受力后，開始承臺基坑開挖，同時(shí)利用補(bǔ)水管往圍堰內(nèi)倒灌水，保持圍堰內(nèi)外水頭差平衡。

（2） 水下開挖至基底后整平，先澆筑承臺1.8 m厚水下封底砼。

2.3 主橋承臺施工流程三

（1） 封底砼施工完達(dá)到設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度后，開始圍堰內(nèi)抽水，抽水至第二層圍檁標(biāo)高，便安裝第二層圍檁，再安裝內(nèi)撐[3]。

（2） 繼續(xù)抽水，按上述方法安裝好第三層圍檁圈梁及內(nèi)撐。

2.4 主橋承臺施工流程四

（1） 圍檁內(nèi)撐全部安裝完，抽干積水，割除樁基鋼護(hù)筒，鑿去樁頭上的混凝土，然后在承臺施工區(qū)域上澆筑厚度為20 cm 的C20 混凝土作為墊層，并確保墊層平整，然后開始進(jìn)行承臺的鋼筋混凝土施工。

（2） 綁扎承臺鋼筋，安裝3.0 m 高模板，一次性澆筑承臺砼。

（3） 拆除承臺模板，將第一二層圍檁中間兩道內(nèi)撐調(diào)整避開墩身，然后拆除第三層圍檁內(nèi)撐，進(jìn)入墩身施工；（主橋承臺施工流程一至流程四見圖3）。

圖3 主橋承臺施工流程四

3 主橋承臺鋼板樁圍堰施工要點(diǎn)

3.1 主橋承臺鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)形式

主橋承臺圍堰平面尺寸為27.6 m×11.6 m，采用拉森IV 型鋼板樁，基坑開挖深度為5 m，采用水下封底，設(shè)三道圍檁內(nèi)撐。

3.2 樁板樁插打與合攏

（1） 導(dǎo)向框圈拼裝：在完成所有前期準(zhǔn)備工作后，首先要進(jìn)行導(dǎo)向框圈的拼裝。導(dǎo)向框圈的安裝位置必須嚴(yán)格按照施工圖的放樣進(jìn)行。同時(shí)，在四個(gè)角落還要設(shè)置定位樁[4]。

（2） 鋼板樁插打：主橋承臺鋼板樁插打方法為：開始的一部分逐塊插打，后一部分則先插合攏后再打，插打次序?yàn)閺纳嫌伍_始，在下游合攏，每邊由一角插至另一角。

（3） 施工注意事項(xiàng)：主橋承臺由于橋位區(qū)船只流量大，施工過程中應(yīng)加強(qiáng)警戒，與海事部門緊密溝通，避免因大型船只速度過快帶來浪損。

3.3 內(nèi)撐系統(tǒng)施工

（1） 內(nèi)撐系統(tǒng)是由型鋼制成的框架結(jié)構(gòu)組合而成的。內(nèi)撐桿采用單根最長10.4 m，最大間距為4.4 m；內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)示意圖見圖4。

圖4 主橋承臺內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)示意圖

（2） 鋼板樁插打時(shí)的導(dǎo)向框是第一道內(nèi)撐圈梁，主橋承臺的第二和第三道圍檁內(nèi)撐則隨著內(nèi)排水位的下降，同時(shí)結(jié)合安裝進(jìn)程進(jìn)行安裝。

（3） 拆除樁基施工平臺工字鋼作業(yè)應(yīng)在完成樁基施工檢測后進(jìn)行，再進(jìn)行內(nèi)撐安裝。同時(shí)第一層內(nèi)撐圈梁可做為鋼板樁安裝的導(dǎo)向梁。開挖承臺基坑時(shí)，主橋承臺為濕挖，澆筑水下封底砼后再抽水降低圍堰水位，結(jié)合外排后內(nèi)部水位的下降，對每一層的圍檁牛腿支撐進(jìn)行焊接。

（4） 安裝順序?yàn)椋菏紫劝惭b圈梁，形成矩形框架，其次進(jìn)行撐桿的安裝，最后進(jìn)行斜撐的連接。

3.4 鋼板樁圍堰抽水堵漏

（1） 主橋承臺鋼板樁插打完成并做好加固措施， 等封底混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后即可向外排水，排水速度應(yīng)該緩慢地進(jìn)行，需要時(shí)刻留意圍堰的受力變化并針對性突發(fā)狀況采取相應(yīng)的處理措施。

（2） 對于鋼板樁圍堰的漏水情況，需要隨時(shí)進(jìn)行檢查。樁腳滲漏時(shí)采用在樁腳處填筑土袋的止水。

3.5 主橋承臺基坑開挖施工

（1） 主橋承臺承臺基坑開挖：河床下方的基坑開挖深度為5.0 m，總共需要挖掘的土方量約為2 000 方。

（2） 在樁基施工結(jié)束后，首先使用長臂挖掘機(jī)和抓土機(jī)（?？吭阢@孔施工鋼平臺上），將圍堰內(nèi)堆積的鉆渣和泥砂挖掘到低于河床面標(biāo)高大約在2.5 m 左右的位置后（具體深度根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)行挖掘），再進(jìn)行承臺內(nèi)的鉆孔鋼平臺的拆除作業(yè)，并且安裝鋼板樁圍堰。當(dāng)鋼板樁插打完畢后，使用空氣吸泥機(jī)與長臂挖掘機(jī)配合進(jìn)行開挖作業(yè)。挖掘機(jī)會(huì)將圍堰內(nèi)的粉質(zhì)黏土層攪動(dòng)，并且利用氣動(dòng)吸泥機(jī)吸取泥土，直到達(dá)到設(shè)計(jì)的基坑底部高度。在挖掘過程中，會(huì)在施工水位以下進(jìn)行操作，為保持圍堰內(nèi)外水壓平衡，在施工水位50 cm 處的鋼板樁上安裝一個(gè)Φ315鋼管進(jìn)行補(bǔ)水。

（3） 在基坑底部，需要設(shè)置至少四條安全爬梯通向鋼平臺，確保通道暢通，并設(shè)置好安全圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

4 主橋承臺基坑開挖監(jiān)測

4.1 樁頂位移監(jiān)測

（1） 測點(diǎn)布置：一般沿鋼板樁圍堰的邊長等距離布置若干測點(diǎn)。主橋承臺鋼板樁圍堰長邊側(cè)等距度布置5 個(gè)測點(diǎn)，短邊測布置3 個(gè)，每個(gè)角點(diǎn)設(shè)置1 個(gè)測點(diǎn)，中間兩根直撐中部設(shè)置2 個(gè)測點(diǎn)，共14 個(gè)測點(diǎn)。測點(diǎn)布置在第一層支撐上，具體位置見圖5。

圖5 主橋承臺承臺鋼板樁圍堰監(jiān)測點(diǎn)布置示意圖

（2） 安裝方法：在鋼板樁頂和第一層內(nèi)支撐上設(shè)置刻有十字絲的測點(diǎn)。

（3） 測試方法：采用全站儀進(jìn)行監(jiān)測。

（4） 數(shù)據(jù)處理：每次測試應(yīng)形成測試報(bào)表，例如以表1 為主橋承臺承臺開挖位移監(jiān)測指標(biāo)值統(tǒng)計(jì)表。

表1 主橋承臺承臺開挖位移監(jiān)測指標(biāo)值統(tǒng)計(jì)表

4.2 樁身變形監(jiān)測

（1） 在矩形鋼板樁圍堰的四邊中間位置，樁身的變形較為顯著，因此可以考慮將測點(diǎn)安排在圍堰四邊的中央，利用吊錘來檢測鋼板樁圍堰整體垂直度的情況。

（2） 將每次的測斜曲線匯總在一張圖表上，以便分析鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)在不同施工工況下的變形情況。

（3） 監(jiān)測控制預(yù)警值：監(jiān)測控制預(yù)警值采用設(shè)計(jì)值進(jìn)行預(yù)警值。

5 主橋承臺封底砼施工要點(diǎn)

（1） 由于水下澆筑時(shí)，混凝土表面無法達(dá)到理想的平整程度，因此決定將混凝土頂面的高度控制在承臺底部標(biāo)高以下約20 cm，直到混凝土達(dá)到足夠的強(qiáng)度后再抽干積水，割除樁基鋼護(hù)筒，鑿去樁頭上的混凝土，然后在承臺施工區(qū)域上澆筑厚度為20 cm 的混凝土作為墊層。

（2） 混凝土通過混凝土攪拌站集中攪拌制備，并由水泥運(yùn)輸車（水上水泥運(yùn)輸船）運(yùn)輸?shù)焦さ?，并通過輸送泵和布料桿泵送到指定位置。

6 結(jié)論

本文以某高速公路特大橋橋墩承臺鋼板圍堰施工為案例，分析了鋼板樁圍堰在橋梁施工中的應(yīng)用中的施工技術(shù)要點(diǎn)。具體包括鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)形式選用、材料及設(shè)備進(jìn)場要求、樁板樁插打及合攏注意事項(xiàng)、內(nèi)撐系統(tǒng)施工要求、承臺封底砼施工方案。鋼板樁圍堰施工過程中要結(jié)合具體的實(shí)際，不斷進(jìn)行創(chuàng)新。