東北某大橋樁基加固鋼板樁圍堰施工技術(shù)

陶翠英 沈 乾

（1.武漢二航路橋特種工程有限責(zé)任公司 武漢 430072；2.中國(guó)公路工程咨詢集團(tuán)武漢特種路橋技術(shù)分公司 武漢 430063）

東北某大橋全長(zhǎng)1 389m，計(jì)38孔，橋孔布置為：48.2m＋2×49m（T型剛構(gòu)，通航孔）＋30×32.67m（簡(jiǎn)支T梁孔）＋4×49m＋48.2m。橋面分左右幅，每幅橋面全寬11m，為雙向4車道。2011年在低水位時(shí)發(fā)現(xiàn)右幅橋梁2－5號(hào)墩的樁基礎(chǔ)和承臺(tái)出現(xiàn)了嚴(yán)重病害。對(duì)其進(jìn)行全面檢測(cè)后并根據(jù)實(shí)際病害情況，需在2－5號(hào)橋墩四周采用鋼板樁圍堰，為橋墩樁基礎(chǔ)維修加固提供干施工環(huán)境。本文著重介紹2－5號(hào)墩鋼板樁圍堰的現(xiàn)場(chǎng)施工工藝技術(shù)和施工控制要點(diǎn)。

1 鋼板樁圍堰布置圖

2－5號(hào)橋墩處最大水深為5.565m。圍堰采用單排鋼板樁圍堰，尺寸為30.60m×12.00m。鋼板樁采用SKSP－SX27，長(zhǎng)度為12m，入土深度為5.9m。采用厚為1.8m的C25水下混凝土進(jìn)行封底。在圍堰內(nèi)設(shè)置定位樁，定位樁采用P377×6鋼管，長(zhǎng)度為12m，入土6.435m。在定位樁上設(shè)置2層P377×6鋼管圍檁［1］。定位樁與承臺(tái)之間用P180×10的鋼管連接。在承臺(tái)附近將圍檁與橋墩承臺(tái)相連。鋼板樁圍堰平面和立面布置見圖1和圖2。

圖1 2－5號(hào)橋墩鋼板樁圍堰總體布置平面圖（單位：mm）

2 鋼板樁圍堰施工工藝

2.1 清淤

對(duì)鋼板樁圍堰及圍堰內(nèi)范圍進(jìn)行清淤，根據(jù)實(shí)測(cè)水深，對(duì)2～5號(hào)橋墩覆蓋層開挖約1m，用水陸挖機(jī)對(duì)指定區(qū)域進(jìn)行開挖，達(dá)到設(shè)計(jì)深度即可，以免在圍堰施工完成后無(wú)法清理。

2.2 定位樁及圍檁施工

對(duì)定位樁樁位進(jìn)行放線并確定位置。定位樁采用P377×6鋼管，施工完成后，用橋面履帶吊配合安裝圍檁，與定位樁焊接成整體框架結(jié)構(gòu)。

由于現(xiàn)場(chǎng)條件制約，定位樁需要接樁、分段施工，接樁口需根據(jù)設(shè)備夾樁要求（振動(dòng)錘和打樁機(jī)）弧形切割，外包焊加勁環(huán)板；用P180×10鋼管作為定位樁、圍檁和承臺(tái)之間的支撐連接。圍檁、內(nèi)撐與斜撐根據(jù)實(shí)際測(cè)量尺寸放樣制作安裝。

2.3 鋼板樁插打施工

因第一根樁為基準(zhǔn)樁，故需儀器測(cè)量來(lái)保證其垂直及水平位置準(zhǔn)確。履帶吊置于橋面上提起振動(dòng)錘，在振動(dòng)錘上預(yù)先掛好鋼絲繩并與第一根鋼板樁連接。當(dāng)鋼板樁下端著床時(shí)上口會(huì)沿著振動(dòng)錘夾具槽口進(jìn)入，開啟振動(dòng)錘夾緊鋼板樁。

圍檁施工后，利用圍檁做導(dǎo)梁。將振動(dòng)錘已經(jīng)夾好的鋼板樁緩慢下放沿鋼板樁進(jìn)口位置插入導(dǎo)向架并放至河床底，開啟液壓振動(dòng)錘履帶吊配合緩緩下鉤，開始打樁。打樁過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量定位，如發(fā)現(xiàn)鋼板樁出現(xiàn)傾斜則采用定位船的卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整。

在鋼板樁鎖口內(nèi)涂黃油，第二片鋼板樁起吊下放到鎖口處時(shí)，人工扶持對(duì)準(zhǔn)鎖口插入輕輕晃動(dòng)，靠自重插入，然后開啟振動(dòng)錘進(jìn)行打樁，依次完成后續(xù)鋼板樁插打施工。

2.4 鋼板樁接樁施工

本次施工橋位以外的鋼板樁采用履帶吊提吊振動(dòng)錘進(jìn)行打樁，不受凈空及高度限制，橋位以內(nèi)鋼板樁因受凈空限制需要分節(jié)接樁施工，現(xiàn)階段水面距橋底為8.9m，采用打樁機(jī)進(jìn)行橋底鋼板樁打樁施工。

橋位以下鋼板樁分單根4～5m進(jìn)行對(duì)接，鋼板樁對(duì)接采用雙面連接板進(jìn)行焊接。

2.5 鋼板樁圍堰堵漏

鋼板樁圍堰合龍后，在樁身周圍滿鋪彩條布，減少水流對(duì)樁身沖擊和沖刷，同時(shí)也減緩圍堰漏水。若施工需要，可在鋼板樁圍堰外圍用砂袋堆積或者使用水陸挖機(jī)回填淤泥江砂來(lái)堆積圍角，以減緩圍堰漏水。

鋼板樁圍堰的防滲能力較好，但遇有鎖口不密、變形時(shí)，仍有滲漏。在圍堰內(nèi)鋼板樁上部選點(diǎn)，用角鋼焊制牛腿，鋪木板安放抽水機(jī)抽水后會(huì)發(fā)現(xiàn)鎖口不密處漏水，用板條棉絮等在板樁內(nèi)側(cè)鑲嵌或在漏縫外側(cè)水中撒下大量爐灰、木屑、谷糠等隨水夾帶至漏縫處自行堵漏。

2.6 鋼板樁圍堰封底

鋼板樁圍堰施工完成后，根據(jù)圍堰內(nèi)的測(cè)量情況，選擇吸泥設(shè)備，使用的吸泥設(shè)備主要有污物潛水泵、離心泵、噴灌泵等，考慮到部分部位水壓力較大，吸泥管主要采用鋼絲螺旋管。吸泥過(guò)程中測(cè)量周圍標(biāo)高，達(dá)到預(yù)定位置后即停止。

抽水吸泥完成后，將河床大致整平，河床上的垃圾物、水泥塊等要及時(shí)清理。根據(jù)晝夜觀察，2－5號(hào)墩鋼板樁圍堰內(nèi)底部滲水速度很緩慢，故不考慮打封底混凝土，隔一段時(shí)間后采用吸泥設(shè)備抽出微滲水，圍堰內(nèi)施工環(huán)境完全滿足樁基加固施工要求。

由于不澆注封底混凝土，圍堰內(nèi)還是會(huì)有滲水或少量緩速漏水，故在圍堰內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流渠，用來(lái)疏導(dǎo)圍堰內(nèi)殘余水，從而不影響圍堰內(nèi)施工人員的正常施工。

2.7 鋼板樁圍堰拆除

圍堰內(nèi)完成橋墩樁基礎(chǔ)外包混凝土加固后即進(jìn)行圍堰拆除工作，先往圍堰內(nèi)注水，降低圍堰壁內(nèi)外壓力差，然后拆除圍檁，最后用振動(dòng)拔樁的方法按順序拔出鋼板樁［2］。

鋼板樁圍堰在合龍后，由于內(nèi)部施工時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致圍堰外側(cè)壓力較大，使鋼板樁之間產(chǎn)生很大擠壓力，這時(shí)拔鋼板樁圍堰的關(guān)鍵是找出突破口，拔出一片鋼板樁，使圍堰自身擠壓力降低，這樣以后的鋼板樁就較容易拔出。

3 鋼板樁圍堰施工要點(diǎn)

3.1 鋼板樁傾斜和“連沉”

鋼板樁插打容易傾斜，傾斜增加了樁之間的咬合摩擦力，該力將變成很大的抵抗力以阻止旁樁的打入。因此首根樁作為基準(zhǔn)樁，其插打的垂直及水位位置都要求要準(zhǔn)確。如鋼板樁傾斜度較小，可用手拉葫蘆等工具將已打入鋼板樁的頂部朝傾斜的反方向拉；如鋼板樁傾斜度較大，可以拔樁后重新再插打。

鋼板樁“連沉”很大程度上與相鄰樁或自身已傾斜有關(guān)?！斑B沉”的咬合摩擦力可超過(guò)“連沉”樁的樁側(cè)及樁端承載力。為防止“連沉”，可以先矯正鋼板樁傾斜度；可以使鋼板樁預(yù)留“連沉”長(zhǎng)度；也可以增加“連沉”鋼板樁的承載力（鋼板樁臨時(shí)鎖扣連接，形成整體，增大樁端面積和樁周面積，即增大承載力［3］）。不管是否“連沉”，應(yīng)隨后將鋼板樁打入最終深度。

3.2 接樁

橋位以內(nèi)鋼板樁因受凈空限制需要接樁施工，現(xiàn)階段水面距橋底為8.9m，采用打樁機(jī)進(jìn)行橋底鋼板樁分段打樁施工。

橋位以下鋼板樁分為單根6m進(jìn)行對(duì)接，鋼板樁對(duì)接采用雙面加連接板進(jìn)行螺栓連接，連接板規(guī)格為500mm×300mm×16mm，采用M24×100的8.8級(jí)高強(qiáng)螺栓（見圖3）連接。上下2節(jié)鋼板樁上的螺栓孔位應(yīng)與相應(yīng)配套連接板的孔位一致，使用磁力鉆和沖釘來(lái)鉆孔、對(duì)孔。2節(jié)鋼板樁與雙面連接板的編號(hào)應(yīng)一致，以便后續(xù)正確倒用。

圖3 接樁用雙面連接板示意圖（單位：mm）

3.3 深井降水

在完成鋼板樁圍堰的插打合龍后，需對(duì)圍堰內(nèi)進(jìn)行深井降水。根據(jù)圍堰內(nèi)的河床、水深等情況的勘探測(cè)量，配合使用污物潛水泵、離心泵和噴灌泵。水較深的部位采用離心泵，淤泥較多的部位采用污物潛水泵，水位較淺的部位采用噴灌泵；污水較多采用大直徑大流量的水泵；水位較深采用大功率大揚(yáng)程的水泵。水泵的進(jìn)水口可以綁扎鋼絲網(wǎng)層，以免大顆粒碎石等雜物涌進(jìn)水泵中損壞水泵。

根據(jù)實(shí)際觀察，2－5號(hào)墩鋼板樁圍堰內(nèi)底部滲水量都不大，故不考慮打封底混凝土，隔一段時(shí)間后用吸泥設(shè)備抽出微滲水，即可保證圍堰內(nèi)的干施工環(huán)境。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合本橋鋼板樁現(xiàn)場(chǎng)插打施工，提出了鋼板樁傾斜和“連沉”的解決方法。根據(jù)本橋的水文地質(zhì)條件以及結(jié)構(gòu)物的實(shí)際情況，將接樁、深井降水等工藝合理運(yùn)用到鋼板樁圍堰施工中。本橋鋼板樁圍堰的施工，開創(chuàng)了我國(guó)東北地區(qū)使用鋼板樁圍堰進(jìn)行舊橋加固的先例，為我國(guó)舊橋加固事業(yè)積累了一些經(jīng)驗(yàn)。

［1］武向東.松花江大橋搶險(xiǎn)維修加固鋼板樁圍堰［J］.公路，2013（1）：159－163.

［2］JTG／T J23－2008公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2008.

［3］GB／T20933－2007熱軋 U 型鋼板樁［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.