摘 要 圍堰是指在水利工程建設(shè)中,為建造永久性工程,修建的臨時(shí)性圍護(hù)結(jié)構(gòu)。其作用是防止水和土進(jìn)入建筑物的修建位置,以便在圍堰內(nèi)排水,開挖基坑,修筑主體結(jié)構(gòu)。入巖承臺(tái)圍堰的施工難度較大,本文就水中入巖承臺(tái)圍堰施工方案進(jìn)行論述。
關(guān)鍵詞 水中;入巖承臺(tái);圍堰施工;方案研究
中圖分類號(hào) TN914 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)112-0166-02
1 工程概況
新建吉林至琿春鐵路重點(diǎn)控制工程JHSKⅡ標(biāo)第二松花江特大橋主橋結(jié)構(gòu)為(55.75+96+96+55.75)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。主橋采用雙線并行等高形式(承臺(tái)合建、墩身分建),雙線客專和雙線普速連續(xù)梁梁部中心距14.8m,梁外邊緣距27m,承臺(tái)中心距既有長圖鐵路橋月30 m,鋼板樁圍堰距既有線最近處約14m。主橋河道覆蓋層薄,36#墩位于河道中間,承臺(tái)嵌入強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r約1 m~4 m。承臺(tái)尺寸為28m ×14.4m×4.5m,四角設(shè)450mm×320mm倒直角,厚4.5 m。鋼圍堰外形尺寸為31.2m×18.6m(長×寬),鋼板樁共252根,使用L=15米的拉森Ⅵ型鋼板樁,設(shè)置三道內(nèi)支撐。按照圍堰內(nèi)排水開挖取土,鋼板樁插打入巖(無封底),內(nèi)支撐、圈梁跟進(jìn)方式施工,強(qiáng)排水,保證承臺(tái)范圍內(nèi)無水,繼續(xù)開挖巖層面至承臺(tái)底以下20cm,澆筑混凝土墊層,進(jìn)行承臺(tái)施工。
正常的振動(dòng)打樁錘無法使鋼板樁打入設(shè)計(jì)深度,且對既有線基礎(chǔ)的振動(dòng)較大,存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)研究采用靜壓植樁機(jī)插打鋼板樁圍方案可以有效的減少對基礎(chǔ)的擾動(dòng),且能快速完成施工。
2 鋼板樁圍堰施工
2.1 鋼板樁及插打設(shè)備選用
圍堰用鋼板樁選用拉森Ⅵ型高強(qiáng)度鋼板樁,單根寬度60cm,長15米。
鋼板樁插打設(shè)備為ECO600S無聲壓入機(jī),設(shè)備采用克服堅(jiān)硬地質(zhì)工業(yè)法,利用GIKEN獨(dú)自的除芯理論,在保證壓入工法優(yōu)越性的前提下,實(shí)現(xiàn)了在堅(jiān)硬地質(zhì)的壓入施工。螺旋鉆裝置作為最小限度的壓入輔助設(shè)備,具有排土量少,不破壞周圍地基,并可迅速完成具有強(qiáng)大支持力完成樁的特點(diǎn)。
2.2 鋼板樁修整
將鋼板樁運(yùn)到工地后,詳細(xì)對其檢查、丈量、分類、編號(hào),同時(shí)對兩側(cè)鎖口用一塊同型號(hào)長2~3m的短樁作通過試驗(yàn),以2~3人拉動(dòng)通過為宜。鎖口通不過或樁身有彎曲、扭曲、死彎等缺陷,采用冷彎,熱敲,焊補(bǔ)、鉚補(bǔ)、割除、接長等方法加以整修。同時(shí)接頭強(qiáng)度與其它斷面相等,接長焊接時(shí),用堅(jiān)固夾具夾平,以免變形,在焊接時(shí),先對焊,再焊接加固板,對新樁或接長樁、在樁端制作吊樁孔。
修整后的鋼板樁分為上中下三部分用鋼尺測量其寬度,使每根樁的寬度在同一尺寸內(nèi),每片相鄰數(shù)差值以小于1cm為宜。對于肉眼看到的局部變形可進(jìn)行加密測量。對于超出偏差的鋼板樁應(yīng)盡量不用。
對于檢查合格的鋼板樁,為保證鋼板樁在施工過程中能順利插拔,并增加鋼板樁在使用時(shí)防滲性能。每根板樁鎖口都須均勻涂以混合油,其體積配合比為黃油:干鋸沫=5:3。
2.3 鋼板樁圍堰吊運(yùn)插打與合龍
鋼板樁采用汽車通過棧橋運(yùn)至墩位平臺(tái)處,由QUY80履帶吊機(jī)和50t龍門吊機(jī)配合作業(yè),負(fù)責(zé)鋼板樁的起吊安裝。鋼板樁采用ECO600S無聲壓入機(jī)插打,作業(yè)順序按照先定位角樁,然后自上游向下游插打,在中間合龍的方案進(jìn)行施工,根據(jù)鋼板樁實(shí)際長度和設(shè)計(jì)意圖確定插打后鋼板樁底面標(biāo)高+174m,頂面標(biāo)高+189m,巖層面標(biāo)高+177.5m,嵌入巖層約3.5m。
2.3.1 鋼板樁吊運(yùn)
利用起吊孔起吊鋼板樁時(shí),使用氣割等在鋼板樁軸線上從離端部10cm左右的位置穿好直徑5cm大小的吊孔,再使用鉤環(huán)結(jié)結(jié)實(shí)實(shí)的聯(lián)結(jié);在下端部系好適當(dāng)?shù)睦K索以防止左右擺動(dòng)。
2.3.2 鋼板樁插打
插打時(shí),在鋼板樁和鋼護(hù)筒之間設(shè)置匯水井,第一根鋼板樁以導(dǎo)梁為定位、垂直插(此項(xiàng)工作應(yīng)反復(fù)仔細(xì)校正鋼板樁位,確保垂直)至設(shè)計(jì)標(biāo)高+174m。其余各鋼板樁,則以已插好的鋼板樁為準(zhǔn),起吊后人工扶持插入前一根鋼板樁鎖口,然后用振動(dòng)錘振動(dòng)下沉。插入樁位的鋼板樁需緊靠導(dǎo)梁。插打一根或幾根后,將已插好的鋼板樁點(diǎn)焊固定于導(dǎo)梁上。整個(gè)施工過程中,要用錘球始終控制每根樁的垂直度,及時(shí)調(diào)整。
通過檢測確定第一片鋼板樁插打合格后,以其為基準(zhǔn),再向兩邊對稱插打鋼板樁到設(shè)計(jì)位置,最后在一側(cè)的中間合龍。整個(gè)施工過程中,有激光測垂儀控制每片樁的垂直度,并及時(shí)調(diào)整;在鋼板樁的插打時(shí)注意鋼板樁的拼接縫不能在圍堰的同一斷面上,應(yīng)上下交替錯(cuò)開不小于2m。插打過程中,須遵守“插樁正直,分散即糾,調(diào)整合龍”的施工要點(diǎn)。ECO600S無聲壓入機(jī)施工主要分四個(gè)步驟: ①預(yù)掘鉆頭→②拔出螺旋鉆→③鉆樁的同時(shí),實(shí)施壓入→④完成壓入,拔出螺旋鉆。
鋼板樁插打順序:先上游側(cè),后兩側(cè),再下游側(cè)。插打過程中需仔細(xì)觀察,如發(fā)現(xiàn)傾斜需立即采用導(dǎo)鏈調(diào)整以確保鋼板樁插打的豎直度。每根鋼板樁的插打控制精度為:樁頂標(biāo)高偏差≤±10cm,鋼板樁軸線偏差≤±10cm,鋼板樁垂直度≤0.5%。調(diào)整工具有千斤頂、木楔、導(dǎo)鏈等。
2.3.3 圍堰合龍
根據(jù)施工布置及工期,在最后插打的1側(cè)圍堰中段設(shè)置一個(gè)合龍口,板樁根數(shù)約為3~5根。
1)合龍準(zhǔn)備。為控制合龍口處鋼板樁垂直度,在距合龍口兩側(cè)還剩10余根鋼板樁時(shí)便嚴(yán)格控制鋼板樁的傾斜度。每插打一根鋼板樁就測量其軸向及法向傾斜度,并根據(jù)其傾斜度的累積增加規(guī)律及已有的施工經(jīng)驗(yàn)預(yù)計(jì)其后幾根樁的傾斜度。為保證合龍口處鋼板樁的垂直度,在距合龍口還剩幾根鋼板樁時(shí)立即下異形鋼板樁,將樁的軸向傾斜度糾正為負(fù)數(shù),然后再插打樁至合龍?zhí)?,使其軸向及法向傾斜度均控制在0.2%以內(nèi)。
2)確定合龍鋼板樁尺寸。合龍樁的寬度確定。根據(jù)合龍口的形狀確定合龍樁的尺寸,其具體方法是:測量合龍口的寬度,12 h后再復(fù)測一次。目的是讓合龍口各樁向自由端釋放插打嵌合過程中的內(nèi)力和位移,待其充分釋放后再測合龍口寬度。
復(fù)核合龍樁尺寸。按最終實(shí)測的合龍口寬度焊接一根合龍樁試樣,將試樣在合龍口處試插,若試樣能在兩相鄰樁鎖口中自由上下移動(dòng),即可確定合龍鋼板樁的加工尺寸。鋼板樁因傾斜無法合龍時(shí),應(yīng)使用特制楔形鋼板樁,楔形的上下寬度之差不得超過樁長的2%。
3)插打合龍鋼板樁。為了使合龍鋼板樁能順利與相鄰樁的鎖口相互咬合,插打前應(yīng)使合龍鋼板樁兩側(cè)樁高度不同,高差控制在100~200 mm,這樣合龍鋼板樁的鎖口可較方便地先與高樁套好,再套低樁的鎖口。
插打合龍樁時(shí),使之與相鄰樁套好鎖口的合龍樁自由落入,并將液壓裝置垂直降落,使其重量全部壓在合龍樁上,開啟液壓將樁壓至預(yù)定高程。
2.4 36#墩承臺(tái)圍堰拼裝內(nèi)支撐
圈梁與內(nèi)支撐均為焊接結(jié)構(gòu),圈梁采用2I45組合焊接而成,內(nèi)支撐采用2[40組合焊接而成,內(nèi)支撐利用節(jié)點(diǎn)板焊接在圈梁中。圈梁與鋼板樁焊接固定。
拔出鉆孔樁施工的鋼護(hù)筒,向下開挖2.5m深。在設(shè)計(jì)位置+185.3m散拼上層內(nèi)支撐并固定。繼續(xù)排水開挖至承臺(tái)頂面停止開挖,在設(shè)計(jì)位置+181.8m散拼下層內(nèi)支撐并固定。
2.5 巖面處理
采用強(qiáng)排水,吸泥設(shè)備配合,保證承臺(tái)范圍內(nèi)無水,人工和小挖掘機(jī)配合清土開挖至巖層,用改造小型挖機(jī)進(jìn)行鑿巖至承臺(tái)底以下20cm,將鑿出碎巖清理出圍堰,保證巖層底面平整。
3 結(jié)束語
在施工前,一定要對工程進(jìn)行認(rèn)真的分析,根據(jù)工程的實(shí)際情況綜合考慮選擇最佳的施工方法。同時(shí)在施工時(shí),施工管理人員一定要做好協(xié)調(diào)與安排,對施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格的把控,施工人員做好質(zhì)量控制及關(guān)鍵工序的驗(yàn)收工作,確保工程的質(zhì)量。采用無聲植入機(jī)插打鋼板樁具有對基礎(chǔ)擾動(dòng)較小、施工速度快、效率高,施工人員少、場地占用小、作業(yè)方便,有利環(huán)保,經(jīng)濟(jì)效益可觀等特點(diǎn),經(jīng)此工法施工的主橋鋼板樁圍堰插打位置準(zhǔn)確、垂直度控制好以及錨固性能可靠、防水性能好,保證了主橋承臺(tái)的順利完成。
參考文獻(xiàn)
[1]新建鐵路吉林至琿春線施工圖 第二松花江特大橋橋梁總體布置圖[J].
[2]新建鐵路吉林至琿春線施工圖 第二松花江特大橋橋梁下部結(jié)構(gòu)施工圖[J].
[3]新建吉林至琿春鐵路施工組織設(shè)計(jì)[J].
[4] 鐘振云. 深水基礎(chǔ)圍堰施工方案比選[J].鐵道建筑,2009,02.
[5] 肖云輝. 深水橋基雙壁鋼套箱圍堰施工[J].華東公路,2004,05.
[6] 龐建軍,肖建平. 高樁承臺(tái)鋼吊箱圍堰施工工藝[J].鐵道建筑,2006,05.
作者簡介
艾建強(qiáng),男,工學(xué)學(xué)士,2008年畢業(yè)于西南交通大學(xué)土木工程專業(yè),助理工程師,中鐵大橋局吉圖琿客專項(xiàng)目部。