新三陽河特大橋水中墩鋼板樁圍堰施工

摘要： 本文結(jié)合寧啟復(fù)線電化工程新三陽河特大橋連續(xù)梁主墩施工工程實(shí)例，介紹鋼板樁圍堰的施工過程，以及鋼板樁圍堰施工過程中的質(zhì)量、安全控制，分析鋼板樁圍堰的受力情況，供類似工程參考借鑒。

關(guān)鍵詞：水中墩 深基坑 鋼板樁 圍堰

0 引言

新三陽河特大橋11#、12#主墩設(shè)計(jì)采用雙壁鋼板樁圍堰，如果采用雙壁鋼板樁圍堰施工，不僅需要大量材料，而且需要二次轉(zhuǎn)運(yùn)以及頻繁使用運(yùn)輸和吊裝設(shè)備。雙壁鋼板樁圍堰不僅加大了施工技術(shù)難度，也不利于施工工期安排，更不符合項(xiàng)目的節(jié)約增效目標(biāo)。所以，通過設(shè)計(jì)變更，選擇更為簡(jiǎn)便靈活的施工方法提高工作效率，節(jié)約成本，即由雙壁鋼板樁圍堰施工工藝，改用單壁鋼板樁圍堰施工。

1 工程概況

新三陽河位于江蘇省江都市宜陵鎮(zhèn)境內(nèi)，寧啟鐵路三陽河大橋北側(cè)52m處，為江蘇省干線航道網(wǎng)規(guī)劃的Ⅴ級(jí)航道，通航凈高5.5m，凈寬60m，設(shè)計(jì)最高通航水位2.44m，最低0.54m。，引橋處多為河塘、農(nóng)田、樹林。

新建橋梁為雙線，跨越新三陽河處橋梁法線與航道中心夾角25度，主墩位于新三陽河中。與既有橋墩基本平行。航道中心里程：DK119+168.03。橋型布置為：40m+72m+40m連續(xù)梁。

本橋基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)：其中11#、12#墩為連續(xù)梁主墩，主跨基礎(chǔ)采用1.5m鉆孔樁，各12根。

墩臺(tái)：橋墩采用圓端形實(shí)體橋墩。

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2 地質(zhì)構(gòu)造及水文特征

2.1 地質(zhì)構(gòu)造

主橋范圍內(nèi)跨越河流范圍屬長(zhǎng)江二級(jí)階地、崗地，地勢(shì)平坦略起伏，植被發(fā)育，多墾為菜地，坳谷地勢(shì)平坦開闊，多劈為農(nóng)田。鋼板樁圍堰內(nèi)地質(zhì)情況：①素填土。②粉質(zhì)黏土，灰黃、褐黃色，硬塑；σ0＝160KPa。③黏土，褐黃色，硬塑；σ0＝220KPa。④黏土，褐黃色，硬塑；σ0＝130KPa。

橋址處地震基本烈度為7度，設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度為0.1g。

2.2 水文資料

主橋跨越新三陽河，水流受季節(jié)影響明顯，河水對(duì)混凝土無侵蝕性。

3 計(jì)劃工期

12#主墩鋼板樁計(jì)劃在6月15進(jìn)場(chǎng)，6月16日開始進(jìn)行鋼板樁施工，鋼板樁10天施工完畢，承臺(tái)內(nèi)挖土、支撐安裝10天，墊層施工1天，鑿除樁頭1天，樁基檢測(cè)1天，承臺(tái)施工5天，墩身施工6天。計(jì)劃7月20日左右墩身施工完畢。

11#主墩鋼板樁計(jì)劃6月27日開始進(jìn)行鋼板樁施工，鋼板樁10天施工完畢，承臺(tái)內(nèi)挖土、支撐安裝10天，墊層施工1天，鑿除樁頭1天，樁基檢測(cè)1天，承臺(tái)施工5天，墩身施工6天。計(jì)劃7月31日左右墩身施工完畢。

4 施工方案

4.1 平臺(tái)填筑

新三陽河特大橋施工平臺(tái)采用單層拉伸鋼板樁筑島圍堰的方式施工，首先降低2米河堤土層，向河中填土修建鉆孔平臺(tái)，平臺(tái)長(zhǎng)度約18m左右，寬度為14m，坡度為5％?？拷觽?cè)插打一排木樁，減緩水流對(duì)平臺(tái)土層的沖刷程度。平臺(tái)修建好后首先進(jìn)行鉆孔樁施工。

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平面布置圖

4.2 鉆孔施工

鉆孔樁采用回旋鉆成孔，導(dǎo)管法灌注水下混凝土。成孔后澆筑混凝土不應(yīng)等太長(zhǎng)時(shí)間，防止塌孔。主墩樁長(zhǎng)超過40m，按照設(shè)計(jì)要求，樁長(zhǎng)超過40m的樁基需進(jìn)行超聲波檢測(cè)。所以在樁身灌注混凝土之前應(yīng)提前埋設(shè)聲測(cè)管，一根樁基埋設(shè)三根，埋設(shè)長(zhǎng)度為從樁底開始，底節(jié)下口為密封形式，在樁頂比樁身長(zhǎng)約2m，聲測(cè)管采用鋼管制作而成，鋼管管徑5.2mm，壁厚3mm采用一節(jié)長(zhǎng)六米對(duì)接而成，接口采用卡扣形式對(duì)接，在下鋼筋籠時(shí)，提前將聲測(cè)管用鐵絲固定在鋼筋籠上，鋼筋籠對(duì)接時(shí)，同時(shí)將聲測(cè)管接好，在整個(gè)鋼筋籠到位后，聲測(cè)管內(nèi)先注滿清水，接著封閉管口。

4.3 鋼板樁圍堰施工

鉆孔樁施工完畢，采用履帶吊加5t液壓振動(dòng)錘插打鋼板樁，由于新三陽河特大橋11#、12#墩位于新三陽河內(nèi)，水下環(huán)境復(fù)雜，本工程采用18m單層鋼板樁圍堰施工法，鋼板樁圍堰尺寸為17.1m×12.4m，選用國產(chǎn)拉森Ⅵ型鋼板樁進(jìn)行施工，該鋼板樁為小鎖口，有很好的止水能力，寬40cm，重77.7kg/m。

首先從新三陽河流水側(cè)圍堰中心開始打入第一片鋼板樁，然后逐步向兩邊插打，在河岸側(cè)合龍，最初的一、二塊鋼板樁的打設(shè)位置和方向要確保精度，以起到樣板的作用。第一片鋼板樁是整個(gè)圍堰鋼板樁的基準(zhǔn)，從縱橫兩個(gè)方向嚴(yán)格控制其垂直度。其余各樁則以已插樁組為準(zhǔn)，對(duì)好鎖口后利用自重下插，當(dāng)自重不能使其下插時(shí)，利用振動(dòng)進(jìn)行加壓插打。為保證鋼板樁插打垂直度，在插打前先打鋼圍堰定位樁，在定位樁上焊接牛腿，安置導(dǎo)向架，組成框架式的圍籠作為插樁時(shí)的導(dǎo)向設(shè)備。在導(dǎo)向架上用粉筆標(biāo)注出各片樁的界線，以便在打樁過程中邊打邊糾，必須做到“插樁正直，分散偏差，有偏即糾，調(diào)整合攏”。防止出現(xiàn)較大的偏差。每完成3米測(cè)量校正1次，確保在同一直線上。每根鋼板樁施打完畢后，即與槽鋼焊接牢固。鋼板樁合龍通過精確計(jì)算，確定龍口位置，配置相應(yīng)規(guī)格的異形鋼板樁，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)異形鋼板樁的角度和尺寸，可將鋼板樁沿長(zhǎng)度方向中線剖開，切割焊接異形鋼板樁，確保整個(gè)圍堰的密封性。

考慮到鋼板樁鎖口的間隙和鋼板樁本身的性能，合攏面尺寸應(yīng)大于理論尺寸15~20cm為宜，避免合攏口尺寸過??；同時(shí)與合攏口相鄰的10~15片鋼板樁采取先插至樁的穩(wěn)定深度（保證鋼板樁自身穩(wěn)定即可），一般為2-3m，主要有利于鋼板樁的調(diào)整，并且合攏口兩側(cè)鋼板樁具有高差，便于插樁，待合攏后，再將樁打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

合攏口的調(diào)整措施如下：①當(dāng)尺寸上大下小時(shí)，在合攏口兩側(cè)鋼板樁上設(shè)上下平行吊耳，位置根據(jù)尺寸大小的差值而定，利用倒鏈或轉(zhuǎn)向滑輪進(jìn)行對(duì)位，直至符合要求合攏為止。②當(dāng)尺寸下大上小時(shí)，鋼板樁上設(shè)置的吊耳，應(yīng)盡量向樁的下部安置。③合攏口尺寸上下都小時(shí)，用千斤頂在鋼板樁頂端頂推和設(shè)置合攏口向兩側(cè)張拉，調(diào)整上下尺寸。但要采取保證兩側(cè)鋼板樁鎖口在同一平面內(nèi)。

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立面布置圖

4.3.1 鋼板樁打入工藝

①履帶吊停在離打樁點(diǎn)就近的平臺(tái)，掛上振動(dòng)錘，升高，理順油管及電纜。②錘下降，開液壓口，拉一根樁至打樁錘下，鎖口抹上潤滑油，起錘。③待鋼板樁尖離開地面30cm時(shí)，停止上升。錘下降，使樁至夾口中，開動(dòng)液壓機(jī)，夾緊樁。上升錘與樁，至打樁地點(diǎn)。④對(duì)準(zhǔn)樁與定位樁的鎖口，錘下降，靠錘與樁自重壓樁至不能下降為止。⑤試開打樁錘30秒左右，停止振動(dòng)，利用錘慣性打樁至堅(jiān)實(shí)土層，開動(dòng)振動(dòng)錘打樁下降，控制打樁錘下降的速度，盡可能的使樁保持豎直，以便鎖口能順利咬合，提高止水能力。⑥板樁至設(shè)計(jì)高度前40cm時(shí)，停止振動(dòng)，振動(dòng)錘因慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一定時(shí)間，打樁至設(shè)計(jì)高度。⑦松開液壓夾口，錘上升，打第二根樁，以上類推至打完所有樁。打樁前一般應(yīng)在鎖口內(nèi)涂以黃油、鋸末等混合物（重量配合比為：黃油：瀝青：干鋸末：干粘土=2：2：2：1），以減少插打時(shí)的摩阻力，并加強(qiáng)防滲性能。在打完鋼板樁后，開始進(jìn)行鋼板樁圍堰內(nèi)的止水處理。

4.3.2 施工注意事項(xiàng)

①鋼板樁等材料經(jīng)過裝卸、運(yùn)輸，往往出現(xiàn)創(chuàng)傷、彎扭及鎖口變形，因此對(duì)鋼板樁必須進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容如下：a樁身是否有變形，兩端是否破裂或卷曲；b鎖口是否破裂、扭曲、缺損、局部彎曲及電焊瘤渣；c鋼板樁的型號(hào)寬度是否一致；d不同程度的彎扭現(xiàn)象是否存在。凡出現(xiàn)以上現(xiàn)象的鋼板樁均應(yīng)清除，使鋼板樁符合插打的技術(shù)要求，同時(shí)也減少鋼板樁的透水幾率。同時(shí)對(duì)水平圍檁和鋼管支撐進(jìn)行配套加工。②導(dǎo)向樁打好之后，以槽鋼焊接牢固，確保導(dǎo)向樁不晃動(dòng)，以便打樁時(shí)提高精確度。③線樁插打，鋼板樁起吊后人力將樁插入鎖口，動(dòng)作緩慢，防止損壞鎖口，插入后可稍松吊繩，使樁憑自重滑入。④鋼板樁振動(dòng)插打到小于設(shè)計(jì)標(biāo)高40cm時(shí)，小心施工，防止超挖發(fā)生。⑤封口時(shí)，精確計(jì)算異形鋼板樁的尺寸，確保止水質(zhì)量。

4.4 基坑開挖

鋼板樁施工完畢后，采用人工配合挖機(jī)挖土，達(dá)到預(yù)定的深度后，及時(shí)加支撐防護(hù)。圍堰內(nèi)部采用Ф609×7mm的鋼管樁和H40型鋼水平圍囹做成骨架進(jìn)行支撐，以保證安全，基坑挖土至圍堰頂以下2米（標(biāo)高+0.94）處設(shè)置第一道內(nèi)部支撐和水平圍囹，往下3.5米（標(biāo)高-2.56）設(shè)置第二道支撐，再往下3.5米（標(biāo)高-6.06）設(shè)置最后一道支撐，在取土過程中及時(shí)測(cè)量坑底標(biāo)高，防止超挖。開挖到標(biāo)高后，澆注25cm混凝土封底，以確保鋼板樁圍堰的穩(wěn)定性。最后一道支撐在一級(jí)承臺(tái)施工完畢，四周用黏土回填且夯填密實(shí)后拆除。

在基坑施工過程中要加強(qiáng)基坑抽水及開挖時(shí)圍堰的穩(wěn)定性和位移變形觀測(cè)，技術(shù)人員在鋼板樁上作好標(biāo)記點(diǎn)，在施工范圍外作固定觀測(cè)點(diǎn)，開挖基坑施工后，技術(shù)人員每天分三次觀測(cè)，基坑開挖到位后，應(yīng)隨時(shí)觀察基坑底和坑內(nèi)板樁附土體是否有隆起現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)不正常位移變形，應(yīng)立即報(bào)技術(shù)主管、項(xiàng)目總工、項(xiàng)目經(jīng)理，共同制定補(bǔ)救方案并實(shí)施。具體支撐形式及計(jì)算見總體平面布置圖和計(jì)算部分。

4.5 混凝土封底澆注

混凝土封底澆注采用先挖土、支撐，后封底的方式施工，當(dāng)挖土達(dá)到要求后，即可按常規(guī)進(jìn)行干封底施工。封底混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C30，經(jīng)過計(jì)算厚度為0.5m。

4.6 防滲與堵漏

鋼板樁打入之前一般應(yīng)在鎖口內(nèi)涂以黃油、鋸末等混合物。當(dāng)鎖口不緊密漏水時(shí)，用棉絮等在內(nèi)側(cè)嵌塞，在樁腳漏水處，采用局部砼封底等措施。鋼板樁支護(hù)止水完成后，進(jìn)行基底清理工作。在承臺(tái)四角挖集水坑，周邊做排水溝，用水泵及時(shí)排除圍堰內(nèi)滲水。

4.7 樁頭鑿除

先人工清理樁頭上的淤泥，然后采用空壓機(jī)和風(fēng)鎬鑿除樁頭砼，鑿除至承臺(tái)底面以上15cm，清洗樁頭，進(jìn)行樁基檢測(cè)。

5 施工要點(diǎn)

①鋼板樁拔除采用振動(dòng)錘，作業(yè)前對(duì)每個(gè)板樁的打入情況，作詳細(xì)調(diào)查，以此判斷拔樁作業(yè)的難易程度。施工前，各個(gè)部門必須緊密協(xié)調(diào)。

②在墩柱澆筑完成后，進(jìn)行支撐的切割工作，用浮吊進(jìn)行拔樁。

③拔除鋼板樁之前應(yīng)逐層拆除圍堰圍囹，然后進(jìn)行鋼板樁的拔除。在拔樁時(shí)，采用振動(dòng)錘進(jìn)行拔除，拔一根清理一根。并及時(shí)運(yùn)走，以保證場(chǎng)地的清潔。

6 注意事項(xiàng)

①為防止將臨近板樁同時(shí)拔出，宜將鋼板樁和加固的槽鋼逐根割斷。

②先割除鋼板樁的支撐（順序先下后上），然后再拔圍堰鋼板樁。

③拔出的鋼板樁應(yīng)及時(shí)清除土砂，涂以油脂。變形較大的板樁需調(diào)直，完整的板樁要及時(shí)運(yùn)出工地，堆置在平整的場(chǎng)地上。

④將鋼板樁用振動(dòng)錘再復(fù)打一次，可克服土的黏附力。

⑤按與打板樁順序相反的次序拔樁。

7 施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

①主橋墩水中鋼圍堰施工作業(yè)，持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)，牽扯到的作業(yè)面較多，而且要連續(xù)不斷進(jìn)行，尤其是在新三陽河河道內(nèi)和水中鋼圍堰內(nèi)，有一定的危險(xiǎn)性。因此施工前要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，從原材料供應(yīng)，機(jī)具設(shè)備狀況，勞動(dòng)力組織、安全確保等方面一一落實(shí)，并且所有參加人員分工要明確，協(xié)調(diào)一致，做到統(tǒng)一指揮。

②施工過程中必須嚴(yán)格按照施工方案來施工，安排施工人員全過程監(jiān)控。施工到指定標(biāo)高后，必須按照施工圖紙進(jìn)行內(nèi)支撐的施工，以防止施工過程中的基坑坍塌。

③加強(qiáng)圍堰穩(wěn)定性和位移變形觀測(cè)，并根據(jù)開挖速度，適時(shí)加強(qiáng)圍堰內(nèi)的降水處理?；娱_挖到標(biāo)高后，人工整平基底并及時(shí)完成基坑墊層混凝土的施工。

④提前并及時(shí)了解天氣情況和天氣變化情況，有5級(jí)以上大風(fēng)或大霧、陰雨天氣，不宜進(jìn)行混凝土墊層的施工。下大雨的天氣，應(yīng)備好防雨布，并制定有效的防雨措施，嚴(yán)防大量雨流入基坑內(nèi)，對(duì)基坑的穩(wěn)定行造成影響。

⑤施工期間，要保證供電正常，備用發(fā)電機(jī)要保持良好狀態(tài)，隨時(shí)備用；夜間施工，圍堰內(nèi)外、上下均要有足夠的照明設(shè)備。

⑥基坑上、下圍堰的內(nèi)支撐接頭均應(yīng)焊接牢固，設(shè)置供施工人員上下的鋼爬梯，并設(shè)置好防護(hù)欄桿，作業(yè)人員上、下時(shí)，確保上下人員“手不抓緊腳不松，腳不踩穩(wěn)手不放”。