冶河大橋水中深基礎(chǔ)鋼板樁圍堰施工技術(shù)

龐游江

(張家口市公路管理處)

冶河大橋水中深基礎(chǔ)鋼板樁圍堰施工技術(shù)

龐游江

(張家口市公路管理處)

摘 要:根據(jù)冶河大橋汛期內(nèi)地質(zhì)情況的變化，確定了拉森式(U型)鋼板樁圍堰施工法，詳細(xì)介紹了該施工工藝，并提出了穩(wěn)定性驗(yàn)算方法以及安全保證措施，施工結(jié)果顯示，達(dá)到了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞:鋼板樁;圍堰;基坑開(kāi)挖;打樁

1 工程概況

西柏坡高速公路冶河特大橋20號(hào)，21號(hào)墩位于槽內(nèi)，樁間系梁基底標(biāo)高分別為15.8 m，17.3 m，挖基深度大致為11.4 m，9.9 m，地層地質(zhì)從河床往下1.5～2 m內(nèi)為淤泥質(zhì)粘土2～10 m為亞砂土，據(jù)以往的工程實(shí)踐中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在較高的水頭壓力下，挖基過(guò)程中易發(fā)生“流砂”現(xiàn)象，且基底易發(fā)生管涌。

2 方案制定

根據(jù)施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)河流水深只有2 m，且流量也不大。據(jù)當(dāng)?shù)鼐用窠榻B河流高水位出現(xiàn)在7，8月份且不會(huì)持續(xù)太久。因此初定方案采用筑島放坡開(kāi)挖、下沉鋼護(hù)筒的方法施工，但由于6月初突然連降幾場(chǎng)暴雨，致使鋼護(hù)筒內(nèi)流砂嚴(yán)重，同時(shí)由于土側(cè)壓力太大鋼護(hù)筒變形嚴(yán)重，而如果加密支撐勢(shì)必影響承臺(tái)的施工，鑒于以上原因，該方案已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，最后經(jīng)技術(shù)人員研究，考慮到雨季施工且此兩個(gè)橋墩為橋梁能否按期完成的控制工程，為保證施工的順利進(jìn)行和施工工期，決定對(duì)以上兩個(gè)墩位采用鋼板樁圍堰施工。

3 鋼板樁施工

3.1 材料及機(jī)具

結(jié)合河床地質(zhì)情況及施工要求，擬采用國(guó)產(chǎn)拉森式(u型)，按IV型鋼板樁進(jìn)行圍堰施工，長(zhǎng)度為15 m，寬度為40 cm，厚度為18 cm。圍堰頂面標(biāo)高擬定為26.7 m，高出最高水位1.0 m。鋼板樁長(zhǎng)度可依據(jù)開(kāi)挖深度及入土深度適當(dāng)調(diào)整。采用DZ-60Y型振動(dòng)樁錘，35t履帶吊配合作業(yè)。在基坑開(kāi)挖時(shí)，準(zhǔn)備兩臺(tái)2 kW的水泵、一臺(tái)16 t吊車(chē)(配吊斗)。

3.2 作業(yè)平臺(tái)

首先依據(jù)原施組方案，進(jìn)行筑島施工，然后平整場(chǎng)地。根據(jù)履帶吊車(chē)作業(yè)面積及實(shí)際施工要求修整作業(yè)平臺(tái)。為防止陷車(chē)及其他安全事故的發(fā)生，平臺(tái)范圍內(nèi)土體要相對(duì)密實(shí)，并鋪2 cm鋼板分散壓力、振動(dòng)力，有利于施工作業(yè)。必要時(shí)采用木樁擠密加固法穩(wěn)定地基。

3.3 測(cè)量定位

依據(jù)樁間承臺(tái)基坑開(kāi)挖后所需要的工作面積，鋼板樁防護(hù)平面尺寸定為11.2 m×4 m，據(jù)此尺寸通過(guò)全站儀放線定位。

3.4 打樁

(1)施打前，鋼板樁的鎖口應(yīng)用防水材料填縫，以防漏水。一般的做法是在鋼板樁施打過(guò)程中用棉絮、黃油等填充物填塞接縫。剛開(kāi)始時(shí)采用此法，效果不是很理想，后在鋼板樁全部插打完畢開(kāi)始抽水安裝圍囹時(shí)，采用一邊抽水一邊順著鋼板樁的接縫下溜較干細(xì)砂的方法，借助水壓力將細(xì)砂吸入接縫內(nèi)而達(dá)到堵漏的目的，對(duì)于變形較大的接縫在圍囹安裝后用棉絮塞填。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，效果非常明顯。(2)施工打樁的順序?yàn)橛缮嫌畏謨深^向下游合攏。施打時(shí)應(yīng)先將鋼板樁逐根或逐組施打到穩(wěn)定深度，然后依次施打至設(shè)計(jì)深度。在垂直度有保證的條件下，也可一次打到設(shè)計(jì)深度。接長(zhǎng)的鋼板樁，其相鄰兩鋼板樁的接頭位置應(yīng)上下錯(cuò)開(kāi)。在最后剩余2 m時(shí)進(jìn)行鋼板樁圍堰的合攏施工，首先把鋼板樁插入1/3，然后對(duì)鋼板樁進(jìn)行調(diào)整，使企口卡好密封，最后再把鋼板樁打入到位。(3)同一圍堰內(nèi)使用了不同類(lèi)型的鋼板樁，方法是將兩種不同類(lèi)型的鋼板樁的各半塊拼焊成一塊異型鋼板樁以便連接。施打過(guò)程中，隨時(shí)檢查其位置是否正確，樁身是否垂直，對(duì)不符合要求的立即糾正或拔起重新施打。(4)圍堰整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。鋼板樁圍堰的整體穩(wěn)定性?xún)H表現(xiàn)圍堰在土壓力作用下的抗傾覆能力。該土壓力與鋼板樁入土深度范圍內(nèi)所受的土壓力相平衡。根據(jù)鋼板樁圍堰底部嵌入地基中的深度，驗(yàn)算其整體穩(wěn)定性。

式中:C為土的積聚力，kPa;q為坑側(cè)荷載，kN/m2;γ為土容量，kN/m3;h為基坑深度，m。

降低地下水位時(shí)，向鉆孔內(nèi)灌水，以保證原地下水位不變化，從而防止地面產(chǎn)生沉降對(duì)鄰近建筑物的危害。

(5)由于底部存在亞砂土層，故對(duì)其底部進(jìn)行管涌計(jì)算

式中:K為安全系數(shù)，取1.5～2.0;γ'土的負(fù)容量;h為地下水位至基坑底距離。

3.5 水下挖基

(1)施工前先把圍堰內(nèi)的水排出，并邊抽水邊進(jìn)行內(nèi)圍囹加固，所有內(nèi)圍囹均采用56b工字鋼制作，節(jié)點(diǎn)采用焊接(施工中嚴(yán)格執(zhí)行鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范)。為確保整個(gè)圍囹的剛度和穩(wěn)定性，對(duì)每層中間一道工字鋼上面加焊型鋼并將上下四道工字鋼用25號(hào)槽鋼焊接連接。在施工期間安排專(zhuān)人值班以防吊物碰撞。(2)水下挖基開(kāi)挖前先在基坑四周設(shè)排水溝并挖集水坑用2 kW水泵排水，開(kāi)挖順序?yàn)橛伤倪呄蛑行拈_(kāi)挖，每一循環(huán)50 cm。至下—循環(huán)時(shí)再沿四周挖排水溝，排水開(kāi)挖，依次類(lèi)推。每開(kāi)挖3 m加一道內(nèi)圍囹。值得注意的是工字鋼與鋼板樁的連接，由于鋼板樁在插打過(guò)程中受多方面的影響，整個(gè)圍堰的側(cè)面順直度較差，工字鋼安裝后與鋼板樁之間有較大的間隙。為防止圍堰的變形，特將工字鋼與鋼板樁之間的間隙全部用型鋼焊接支撐連接，圍堰的四個(gè)角特別加強(qiáng)。(3)土的運(yùn)輸采用16 t吊車(chē)配吊斗吊運(yùn)，施工過(guò)程中專(zhuān)人負(fù)責(zé)吊車(chē)作業(yè)的安全，在圍堰高度范圍內(nèi)設(shè)隔離防護(hù)柵，以保證作業(yè)人員的安全。挖至基底后發(fā)現(xiàn)基底狀況不穩(wěn)定，故采用30 cm碎石墊層換填，然后打C20混凝土墊層。(4)為加快施工進(jìn)度，保證工期，組織了三個(gè)工班進(jìn)行24 h輪流作業(yè)，在施工中全力保證材料和機(jī)具的供應(yīng)。

3.6 拔樁

拔樁前應(yīng)向圍堰內(nèi)灌水使內(nèi)外水位持平并從下游側(cè)開(kāi)始拔樁，拔樁采用振動(dòng)法。拔出來(lái)的板樁進(jìn)行檢修涂油，堆碼保存。

4 安全與質(zhì)量保證

為保證施工一次成優(yōu)與施工中人員和機(jī)具的安全，制定了質(zhì)量和安全責(zé)任制，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)鋼板樁圍堰施工，制定了嚴(yán)格的獎(jiǎng)罰制度，對(duì)違規(guī)操作人員決不姑息。在打樁完成后，在圍堰四角設(shè)四個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，采用徠卡TC905全站儀進(jìn)行觀測(cè)，每天觀測(cè)兩次，觀測(cè)數(shù)據(jù)在1鋤以?xún)?nèi)，并及時(shí)將結(jié)果反饋進(jìn)行信息跟蹤，確保了施工安全。記錄的觀測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 記錄的觀測(cè)數(shù)據(jù) mm

5 結(jié)語(yǔ)

以此法對(duì)特大橋20#，21#墩4個(gè)基坑進(jìn)行了開(kāi)挖，通過(guò)采用鋼板樁施工防治亞砂土高水頭的“流砂”難題，并使施工順利、快捷，達(dá)到了預(yù)期效果。

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［1］胡雋，劉建瑞.深水鉆孔平臺(tái)施工技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2004，33(9):20，22.

中圖分類(lèi)號(hào):U445

C

1008-3383(2011)06-0130-01

收稿日期:2011-04-11