懷化鴨嘴巖大橋深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工技術(shù)

摘要 隨著我國發(fā)展速度不斷加快，各類基礎(chǔ)工程的建設數(shù)量逐年增多，以懷化鴨嘴巖大橋工程為例，在深基坑施工中選擇了鎖口鋼板柱圍堰技術(shù)，結(jié)合工程實際情況不斷優(yōu)化建設流程，就重點和難點進行處理和調(diào)整，在此基礎(chǔ)上做好安全控制，最終為工程順利完工奠定堅實基礎(chǔ)，避免投入使用發(fā)生風險問題。

關(guān)鍵詞 大橋施工;深基坑作業(yè);鎖口鋼板樁;圍堰施工技術(shù)

中圖分類號 U445.556 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）06-0111-03

前言

在大橋深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工技術(shù)應用匯總，為了進一步契合時代發(fā)展建設需求，避免因施工存在問題而導致項目整體受到影響，在建設過程中需要預先進行地質(zhì)勘察，了解該技術(shù)應用的重點和難點，處理好開挖和支撐的關(guān)系，根據(jù)基本特性實施各個環(huán)節(jié)，最后結(jié)合實際情況制定方案，以此對各個施工環(huán)節(jié)操作規(guī)范性控制，確?；幼冃瘟渴冀K控制在合格指標之內(nèi)。

1 深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工技術(shù)概述

1.1 技術(shù)內(nèi)涵

鋼板樁是帶有鎖口的一種型鋼，有各種尺寸及聯(lián)鎖形式，其不僅強度高，且可以在深水中施工，以此提高工程建設質(zhì)量，保證項目完工后的整體效益。在施工中圍堰內(nèi)有縱橫向支撐，由許多互相連接的單體所構(gòu)成，其中包含各種尺寸及聯(lián)鎖形式，抽水設計深度達20 m，而每個單體又由許多鋼板樁組成，且應用中都能獨自抵抗傾覆、滑動和防止聯(lián)鎖處的拉裂[1]。

1.2 技術(shù)應用

在深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工技術(shù)應用中，為防止因流速增大引起水流對圍堰、河床集中沖刷的情況，施工前可以在上下游及兩岸設測量觀測點，保證堰體外坡面有受沖刷危險時及時獲取相關(guān)參數(shù)信息。同時，施工中應控制圍堰長、短邊方向的定位，按照從上游向下游的順序進行合龍，黏土中不宜使用射水下沉辦法，如發(fā)現(xiàn)問題則需要立即糾正，避免對施工建設造成影響。

2 大橋深基坑鎖口鋼管樁圍堰方案設計要點

2.1 工程概況

懷化鴨嘴巖大橋工程，橋梁總體布置為3.5 m橋臺（40+36）m預應力混凝土連續(xù)梁+（200+74+45）m獨塔斜拉橋+3.5 m橋臺，行車速度主線采用60 km/h;主線道路全長550 m;南岸路基段長148 m、標準寬36 m。 3#墩基礎(chǔ)為主塔基礎(chǔ)，采用樁基礎(chǔ)，承臺頂標高211 m，鉆孔樁基礎(chǔ)采用筑島平臺施工，最終實施圍堰方案開挖基坑，但圍堰的防水、阻水難度較大，經(jīng)過多方探討擬采用鎖口鋼管樁結(jié)構(gòu)形式的圍堰方案，最終有效解決主塔基坑樁基及承臺施工問題。

2.2 施工要點

鎖扣鋼管樁圍堰加工比較簡單，能夠滿足現(xiàn)場施工要求，雖然用鋼量高達820 t，但可以大部分回收并用于支架工程，鎖口鋼管樁圍堰的加工和插打都可利用現(xiàn)有設備，要求平面形狀仿橋梁承臺系梁的形狀布置，鎖口鋼管樁圍堰總長192 m，鋼管樁174根，以滿足施工空間的要求。鎖口鋼管樁圍堰無縫鋼管轉(zhuǎn)角點 1-2-3-4-5-6，迎水側(cè)沉入深度控制原則，上層中心標高212.0 m，下層圍檁在基坑開挖完成并澆筑封底混凝土后拆除，內(nèi)撐采用強度標準Q345鋼管提高荷載，具體如圖1所示，以此為承臺、系梁澆筑騰出施工空間[2]。

3 大橋深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工分析

3.1 服務年限

工程采用鎖口鋼管樁結(jié)構(gòu)形式的圍堰方案，部分區(qū)域以放坡法為主，在深基坑支護設計時以臨時支護為主，對其使用年限的控制以根據(jù)支護竣工結(jié)束后的1年時間為計算基準，控制基坑安全等級，依據(jù)相關(guān)標準要求設計，全部區(qū)域圍堰施工的安全等級為一級，依據(jù)不同等級分布進行驗算，并把相關(guān)數(shù)據(jù)詳細記錄，為后續(xù)施工作業(yè)順利開展奠定良好基礎(chǔ)[3]。

3.2 參數(shù)驗算

參數(shù)驗算需要考慮的基礎(chǔ)條件較多，其中包括基坑壁（邊坡）高度、實際條件、邊界特征等，可按照支護斷面對具體數(shù)值驗算、分析等，完成深基坑安全等級及參數(shù)驗算工作。同時，依據(jù)工程勘察報告的數(shù)據(jù)，為施工作業(yè)提供相應的科學指標，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

3.3 地段結(jié)構(gòu)

以工程建設要求為出發(fā)點，探究地段結(jié)構(gòu)設計的主要內(nèi)容，包括支護形式、護壁樁、鋼絞絲、頂梁等，考慮整體支護效果，注意分層處理、施工階段控制進度與質(zhì)量，組建專業(yè)化施工隊伍，監(jiān)管部門積極參與，對全程跟蹤管控。同時，控制各放點位置，并逐一校對，做好記錄工作;鋼絞絲要控制其強度（1 860 N/mm2），截長預留大于700 mm張拉長度，但是不包括腰梁厚度，沿桿體軸線間隔1.5～2.0 m/個。

4 大橋深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工技術(shù)應用策略

4.1 開展工程勘察工作

懷化鴨嘴巖大橋工程在深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工中，充分考慮當?shù)氐淖匀坏刭|(zhì)保護情況，結(jié)合當前需地質(zhì)支護的項目工程質(zhì)量來組織進行，將地質(zhì)勘察支護工作重點落實下去，勘察內(nèi)容包括土質(zhì)地層主體結(jié)構(gòu)、地下室和水位等，準確評價當前區(qū)域的實際情況，深入了解不同施工區(qū)域的地質(zhì)差異，結(jié)合實際地質(zhì)情況特點進行材料準備工作，最終將問題有效解決。

4.2 確定最不利工況

上述工程分析鋼管樁在各工況下受力情況，在圍堰內(nèi)開挖土石方至上層內(nèi)撐底部要求標高211.0 m，樁底固結(jié)在開挖面以下地基中，荷載為開挖面以上土壓力和水壓力形成的線性荷載，基坑挖至下層支撐底面標高207.0 m，上端與上層圍檁、內(nèi)支撐系統(tǒng)鉸接。安裝上、下層支撐后基坑開挖至封層，挖至封底混凝土層底面標高201.0 m，側(cè)向荷載為開挖面形成線性荷載，拆除下層圍檁及內(nèi)撐系統(tǒng)保留上層圍檁、內(nèi)支撐系統(tǒng)，鋼管樁下端固結(jié)在封底混凝土中，側(cè)向荷載為封底混凝土頂面以上土壓力和水壓力形成的線性荷載[4]。

4.3 建立圍堰模型

鎖口鋼管樁圍堰采用Midas Civil橋梁結(jié)構(gòu)計算軟件整體建模，鋼管樁與承臺底地基固結(jié)，對于灰?guī)r地基固結(jié)點位于承臺底下1 m，內(nèi)撐與內(nèi)撐之間的連接采用共節(jié)點剛性連接方式，圍堰的荷載按自重系數(shù)為1施加，地面以下第n層的土壓強由下式計算：壓強Ppn=（qn+∑γi×hi）Kpn-2Cn√（Kpn），工程在施工中只對覆蓋層計算土壓力，式中Pan、Ppn分別為地基以下第n層土底面作用的壓力強度，施工荷載按q=45 kN/m2考慮，避免施工出現(xiàn)安全風險問題。

4.4 支撐體系施工

鋼管樁安排在鋼管樁加工場地內(nèi)進行拼裝焊接，將鋼管樁與鎖口鋼管、工字鋼按設計圖焊接成整體，開口要豎直、平順，開口寬度誤差要求≤2 mm。為了保證鋼管樁與工字鋼及鎖口無縫鋼管的焊縫質(zhì)量，無縫鋼管￠168 mm割口處理后與工字鋼形成鎖口，沿鋼管樁縱向50 cm設置一道N1加固鋼板肋，具體搭設如圖2所示[5]。

4.5 角撐內(nèi)撐施工

基坑支護如存在問題，會為后續(xù)建設埋下安全隱患，常見病害類型主要分為三個方面，即防護加固工程結(jié)構(gòu)變形破壞、坡面變形病害和坡體變形病害。為避免施工出現(xiàn)問題，要求在角撐梁施工過程中把樁表面的浮土清理干凈，確保同一標高下的梁頂齊平，基坑凌空面如作業(yè)高度>1.5 m安裝配套安全網(wǎng)，以構(gòu)建全面的安全防護體系，內(nèi)撐梁施工開始之初首先要設置立柱，保證設計與實際的施工情況相同，從而提高整體施工建設質(zhì)量。

4.6 鎖口鋼管樁合龍

為保證鋼管樁圍堰合龍時兩側(cè)鎖口互相平行，在即將合攏時開始測量并計算出鋼管樁底部的直線距離，在此過程中必須調(diào)整好角樁方向，確定下一步鋼管樁如何插打，避免出現(xiàn)施工偏差問題。同時，該工程合攏選擇在角樁附近，調(diào)整合攏邊相鄰一邊離導向架的距離，全部以常見構(gòu)件為主，當鋼管樁兩端相距 10～15 根樁的距離時，讓其一面鎖口與對面的鋼管樁鎖口盡量保持平行[6]。

4.7 鋼支撐拆除

支撐拆除可以理解為“倒換”過程，如發(fā)現(xiàn)支撐軸力接近設計值，則需要對支撐進行加固或增加新的支撐，鋼支撐拆除應隨土方回填分段拆除，遵循“先下層、后上層;先兩端、后中間”的原則，可以在活動端設2臺100 t千斤頂取出鋼楔塊，用汽車吊將支撐吊出基坑，相鄰支撐不得同時拆除。支撐拆除前應完成傳力體系，發(fā)現(xiàn)異常情況需啟動應急預案，及時通知相關(guān)部門協(xié)商解決，注意相鄰支撐內(nèi)力變化和基坑變形情況。

4.8 完工后檢測

懷化鴨嘴巖大橋工程根據(jù)施工土壤性質(zhì)、基坑開挖深度，選擇安全系數(shù)較高的圍護結(jié)構(gòu)與施工操作方式，避免施工時出現(xiàn)下沉、開裂、傾斜等安全事故。在檢測中要求進行實時監(jiān)測，將3個監(jiān)測點分別布置在基層支護主體結(jié)構(gòu)頂部、底部及中間節(jié)點位置，定期進行巡視、記錄，為后續(xù)施工建設提供技術(shù)指導，通過鎖扣鋼板樁圍堰施工，有效地保證了3號墩施工安全與質(zhì)量，不僅節(jié)約了建設工期，且為大橋深大基坑開挖提供了較好的施工范例。

5 結(jié)束語

合理應用鎖口鋼板樁圍堰施工技術(shù)，不僅可以避免深基坑施工時坍塌的危險，還減少了工程開挖量及支護措施等，為承臺施工提供了良好的施工條件。同時縮短了承臺施工工期，懷化鴨嘴巖大橋工程應用該方案最終順利完工。

參考文獻

[1]潘江波， 李春生. 新型鎖口鋼板樁圍堰在之江大橋施工中的應用[J]. 黑龍江交通科技， 2018（12）： 153-154.

[2]李遙. 阜六鐵路深水基坑拉森鋼板樁圍堰施工技術(shù)[J]. 價值工程， 2018（20）： 177-180.

[3]黃麒， 黃翔. 復雜條件下CO鋼管樁圍堰適應性研究與應用[J]. 黑龍江交通科技， 2018（10）： 132-134.

[4]黃修平， 楊蘇海， 王孝兵. 深中通道海上大型錨碇施工筑島圍堰設計[J]. 中國港灣建設， 2020（11）： 44-48.

[5]黃修平， 王孝兵， 郭志偉， 等. 巨型深水圍堰比選研究與設計施工[J]. 中國港灣建設， 2020（6）： 25-29.

[6]董博. 超大粒徑砂卵石地層條件水中基礎(chǔ)圍堰施工技術(shù)方案與經(jīng)濟效益探討[J]. 鐵路工程技術(shù)與經(jīng)濟， 2020（5）：

30-34.

收稿日期：2022-01-07

作者簡介：蒲水山（1974—），男，本科，高級工程師，主要從事高速公路監(jiān)理工作。