深水橋鋼板樁圍堰施工技術(shù)

諶榮華

鋼板樁圍堰是橋梁在深水區(qū)域橋梁基礎(chǔ)施工的主要方法之一,浙贛線淥水特大橋是深水橋鋼板樁圍堰施工的一個典型,在鋼板樁圍堰施工方面有其自身的特點,有必要對其鋼板樁圍堰模式進行總結(jié)、積累寶貴經(jīng)驗,并形成一套系統(tǒng)的鋼板樁圍堰施工技術(shù),以指導今后同類工程施工。

1 工程概況

淥水雙線鐵路特大橋為浙贛鐵路電氣化提速改造工程的控制工程,工程地點位于醴陵市丁家坊村,跨越淥水河,全橋長663.07 m;全橋共分17孔,孔跨布置為5×32 m簡支梁+(42 m+2×64 m+42 m)預應力連續(xù)箱梁+8×32 m簡支梁。本橋基礎(chǔ)設(shè)計采用鉆孔樁基礎(chǔ),主跨7號墩為水中墩,采用鋼板樁圍堰施工,圍堰采用正方形,外邊尺寸為17.8 m×17.8 m?；A(chǔ)處河床面標高約為46.0 m,設(shè)計施工水位為52.0 m,十年一遇洪水位為55.7 m。采用φ 2.0 m樁,樁長為49 m～68.5 m不等,共9根樁;承臺采用雙層圓形承臺,其中下承臺直徑為 14.4 m、厚3 m,承臺底部標高為41.99 m,位于河床面以下4 m左右;上承臺直徑為9.6 m,厚2 m;墩身采用φ 6.5 m圓形橋墩,高11 m。

2 鋼板樁圍堰施工

1)選用套型鎖口的德國拉森(Larssenb)型鋼板樁作為本工程鋼板樁圍堰的主要材料,有Ⅳb型和Ⅴb型兩種類型。拉森Ⅳb型鋼板樁的幾何尺寸為:長度L=12 m、寬度b=400 mm、底板寬度a=320 mm、高度h=180 mm,共需70片;拉森Ⅴb型鋼板樁幾何尺寸為:長度 L=12 m、寬度 b=500 mm、底板寬度 a=350 mm、高度 h=210 mm,需92片。2)鋼板樁運至河東工地后,由物資部對鋼板樁進行檢查、分類、編號及登記,同時將鋼板樁的有關(guān)資料進行匯總。a.鎖口檢查:以一塊長 1.5 m～2.0 m符合類型、規(guī)格的鋼板樁作標準,將所有同類型的鋼板樁做鎖口通過檢查。檢查時用卷揚機拉標準鋼板樁,從樁頭至樁尾進行。b.凡鋼板樁有彎曲、破損、鎖口不合的均應整修,按具體情況分別用冷彎、熱敲、焊補、鉚補、割除或接長。c.鋼板樁長度不夠時,可用同類型的鋼板樁等強度焊接接長,焊接時先對焊或?qū)⒔涌谘a焊合縫,再焊加固板,相鄰鋼板樁接長縫應注意錯開。3)鋼板樁施工前準備工作:將7號墩操作平臺上的鉆機、枕木、工字鋼等對鋼板樁施工有影響的設(shè)備和材料拆除,用浮吊將其吊離,用運輸船運至河東工地。4)圍籠制備:利用 7號墩鉆孔操作平臺外層12根φ 600 mm δ=6 mm鋼管樁作定位樁,順鋼板樁外圍尺寸在鋼管樁靠近水面的位置安設(shè)下層圍籠,同時在鋼管樁頂與下層圍籠相對應的位置安設(shè)上層圍籠,從而形成鋼板樁施工的平面框架圍籠,在打插鋼板樁時起導向作用,確保鋼板樁沿指定的方向和位置打入。a.下層圍籠制備:下層圍籠的內(nèi)導梁:內(nèi)導梁采用2Ⅰ32b工字鋼,在施工前將兩片工字鋼在上緣位置用δ=10 mm鋼板焊接形成整體,兩片Ⅰ32b之間的間距為30 mm。在鋼管樁外圍方向貼近水面的位置焊接好120 mm槽鋼(L=1.32 m),將其作為內(nèi)導梁的水平支承點。將2Ⅰ32b工字鋼橫向擺放在120 mm槽鋼上,并將工字鋼與槽鋼焊接牢固,內(nèi)導梁與鋼管樁之間的間隙用木楔填塞密實,保證內(nèi)導梁所形成的正方形外邊尺寸為17.8m×17.8 m。下層圍籠的外導梁:外導梁采用兩片120 mm槽鋼(L=5 m),外導梁和內(nèi)導梁一同鋪放在120 mm槽鋼上,并通過φ 25 mm套筒螺桿與內(nèi)導梁連接牢固。b.上層圍籠制備:上層圍籠的內(nèi)導梁:內(nèi)導梁采用兩片120 mm槽鋼,設(shè)置在鋼管樁頂,其制備方法與上層圍籠的內(nèi)導梁相同。上層圍籠的外導梁:外導梁所采用的材料和制備方法與上層圍籠的外導梁相同。5)打樁機具的選擇:鋼板樁圍堰的插打采用60A型振動錘,利用浮吊上的25 t吊車作為起吊設(shè)備。6)打插鋼板樁:a.打插前在鋼板樁兩側(cè)鎖口上抹上黃油,以減少插打時的摩阻力,并增加其防滲性能。鋼板樁的插打分兩次進行,第一次將鋼板樁插打到上層圍籠頂面標高的位置,打入河床面以下4 m左右;鋼板樁全部合龍后,拆除上層圍籠,再進行第二次插打直至設(shè)計標高,打入河床面以下7.5 m。插打次序采用從上游一側(cè)開始,在下游合龍,每邊由一角至另一角。b.第一塊鋼板樁的插打:定位構(gòu)件安設(shè):根據(jù)第一塊鋼板樁的具體位置分別在上、下層圍籠內(nèi)導梁上焊接好兩個120 mm槽鋼抱箍作為第一根鋼板樁的定位件,同時在上、下層圍籠之間安設(shè)30 cm×20 cm的方木(L=4.5 m),以保證鋼板樁定位準確、垂直插打。鋼板樁插打:用運輸船將編號為1號的鋼板樁運到指定的位置,浮吊上的25 t吊車將鋼板樁吊入定位構(gòu)件中并準確定位,吊車吊起60A型振動錘插打鋼板樁至上層圍籠頂面的標高。在插打過程中,應嚴格控制好樁的垂直度,施工人員應隨時檢查鋼板樁的垂直度,如有偏斜,可利用倒鏈葫蘆從兩個垂直的方向及時調(diào)整。c.其余鋼板樁的插打:其余鋼板樁一邊與已打入鋼板樁的鎖口相接,另一邊用φ 30 mm勾頭螺栓定位,其插打的方法與第一塊鋼板樁相同,直到形成鋼板樁圍堰。7)鋼板樁加固:鋼板樁圍堰形成后,應在鋼板樁外圍加設(shè)兩片120 mm槽鋼作永久夾帶,并通過φ 20 mm對拉螺桿與2Ⅰ32b內(nèi)導梁連接牢固,同時在凸向與鋼板樁內(nèi)導梁之間加設(shè)木楔,以保證鋼板樁圍堰的穩(wěn)固。由于鋼板樁有兩種型號,故木楔有兩種尺寸,拉森Ⅳb型鋼板樁采用幾何尺寸為36 cm×28 cm×32 cm的木楔,木楔數(shù)量為40只;拉森Ⅴb型鋼板樁采用幾何尺寸為44 cm×32 cm×32 cm的木楔,木楔數(shù)量為40只。8)鋼板樁內(nèi)側(cè)橫撐的安裝:鋼板樁圍堰形成后,在抽水堵漏過程應及時對鋼板樁內(nèi)側(cè)增設(shè)橫向支撐。橫向支撐擬采用φ=300 mm,δ=8 mm 鋼管和 φ=200 mm,δ=6 mm鋼管作鋼支撐,設(shè)置在常水位標高的位置(H=48.5 m)。9)抽水堵漏:當鋼板樁鎖口不密,個別樁入土、入巖深度不夠及樁尖被打卷、打裂等情況時,應進行堵漏。鎖口不密的漏水可在抽水后以板條、棉絮、麻絨等在樁內(nèi)側(cè)嵌塞,或在漏縫外側(cè)水中撒下大量爐渣與木屑或谷糠等隨水夾帶至漏縫處自行堵塞。堰腳漏水時,由潛水工探索找出漏水位置,采用在堰外漏水處清除松散渣土,用水下混凝土的辦法進行堵漏,也可采用水下混凝土封底的辦法。10)鋼板樁圍堰形成后,采用高壓水泵和水力吸泥機,清理基礎(chǔ)基底至設(shè)計標高以下1.5 m,采用水下混凝土封底形成承臺基坑,封底厚度1.5 m。11)鋼板樁的清除及整理:水中墩承臺、墩身施工完畢后,即可拆除鋼板樁,利用水上浮吊設(shè)備配合振動打樁錘進行鋼板樁的拔除,鋼板樁拔樁前在堰內(nèi)注入高出堰外水位1 m～1.5 m的水位,利用堰內(nèi)水壓力使樁壁與水下混凝土脫離。

3 結(jié)語

鋼板樁圍堰施工由于地質(zhì)情況及施工水位千變?nèi)f化,錯綜復雜,基礎(chǔ)施工時不可預料因素太多,需具體問題具體分析計算,不同情況區(qū)別對待。淥水特大橋7號墩鋼板樁圍堰由于針對不同的水位情況,采取了相應的施工措施,有效的完成了深水區(qū)大直徑深樁及承臺基礎(chǔ)的施工,將事故苗頭消滅在萌芽狀態(tài),保證了工程施工質(zhì)量,為特大橋工程合同工期奠定了堅實的基礎(chǔ),同時為深水區(qū)鋼板樁圍堰施工創(chuàng)出了新路,積累了豐富的經(jīng)驗,為以后同類工程施工提供幫助。

[1] JTJ 041-2001,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 馮秉明.鐵路工程施工技術(shù)手冊[M].北京:中國鐵道出版社,1994.

[3] 廣鐵科研所.浙贛線非改建地段路基、橋涵、橋梁160及200 km/h開通研究試驗報告[R].2006.

[4] 劉正峰.地基與基礎(chǔ)工程新技術(shù)實用手冊[M].北京:海潮出版社,2000.

[5] 段金輝.鋼板樁圍堰施工工藝及質(zhì)量控制[J].山西建筑,2008,34(26):318-319.