深水急流環(huán)境下承臺圍堰施工技術(shù)

時志洋 SHI Zhi-yang

（中鐵十四局集團第三工程有限公司，兗州 272100）

（China Railway 14th Bureau Group 3rd Engineering Co.，Ltd.，Yanzhou 272100，China）

深水急流環(huán)境下承臺圍堰施工技術(shù)

時志洋 SHI Zhi-yang

（中鐵十四局集團第三工程有限公司，兗州 272100）

（China Railway 14th Bureau Group 3rd Engineering Co.，Ltd.，Yanzhou 272100，China）

利用跨黃河特大橋為實例，針對深水急流環(huán)境下低樁承臺的施工難點，設(shè)計出適合此環(huán)境下的圍堰施工方案。通過對鋼板樁圍堰和雙壁鋼圍堰進行詳細設(shè)計，綜合考慮各種因素，確定鋼板樁圍堰施工方案。實踐證明，方案設(shè)計合理，安全可靠，有效縮短了工期，節(jié)約了施工成本。

深水；急流；圍堰；鋼板樁；雙壁鋼圍堰

1 工程概況

某黃河特大橋設(shè)計為左右雙幅分離式橋梁，主橋跨越黃河，上部結(jié)構(gòu)為70+128+70m預(yù)應(yīng)力混凝土變截面懸澆連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)為薄壁墩、低樁承臺，承臺平面尺寸10.5m（橫）×6.9m（縱），承臺厚 3.5m，左右幅承臺橫向凈間距1.25m?；A(chǔ)采用直徑1.8m鉆孔灌注樁。

橋梁主墩位于主河道內(nèi)，主橋處河道寬度220m，最大流速5.75m/s。承臺頂面位于河床面以下0.8m，承臺底距洪水位水面高度為14.15m。

橋梁位于黃河侵蝕堆積河谷階地，橋梁處淤積層為粗砂及細砂，沿橋梁縱向各處水文條件變化無明顯規(guī)律。粗砂：層厚13.1m，次棱角狀，可見最大顆粒粒徑達30mm，淡紅色粉土約占10%，飽和，稍密。細砂：層厚14m，灰色，飽和，松散，土含量少。（如圖1）

2 圍堰的方案比選

在本工程橋梁基礎(chǔ)施工中，根據(jù)水深、流速、地質(zhì)情況等因素，可選擇的結(jié)構(gòu)形式有：雙壁鋼圍堰及鋼板樁圍堰。

2.1 雙壁鋼圍堰 主墩承臺圍堰采用矩形雙壁鋼圍堰的結(jié)構(gòu)形式，圍堰設(shè)計總高度17m，入土深度6.24m。外徑為28.0m×9.1m，圍堰壁厚1m，在高度方向為3節(jié)，高度為（6.5+5+5.5）m。水平塊與塊之間采用螺栓連接，豎向上下節(jié)之間采用焊接連接。封底混凝土厚2m，水下封底1.8m，待抽水后再澆筑20cm找平。封底混凝土標號采用C30水下混凝土。（圖2）

圖1

2.2 鋼板樁圍堰 鋼板樁采用FSP-Ⅳ型鋼板樁，樁長24米，封底混凝土厚2m，鋼板樁入土深度6.35m。圍堰尺寸為25.3×9.5m，圍堰比承臺周邊大130cm，圍囹和內(nèi)支撐采用I63b工字鋼、I40a工字鋼焊接成空間桁架結(jié)構(gòu)，材質(zhì)Q235。牛腿及豎向連接采用[32槽鋼，Q235材質(zhì)。（圖3、圖4）

2.3 方案比選 經(jīng)過對比分析，從工期及成本方面，采用多種措施保證施工安全等因素，采取24m長鋼板樁圍堰施工方案。（表1）

3 鋼板樁圍堰施工

根據(jù)橋位處水文地質(zhì)情況，主墩水中承臺施工采用先樁后堰法，圍堰采用鋼板樁圍堰。水中灌注樁結(jié)束后拆除部分水中工作平臺，利用剩余工作平臺鋼管樁和護筒拼裝圍囹，下沉預(yù)安裝到位，作為鋼板樁定位導(dǎo)向架。然后從上游中部逐根插打鋼板樁直至合攏，合攏后進行基底開挖清理，水下澆筑封底混凝土。待封底混凝土達到設(shè)計強度的90%后，逐層抽水加固圍囹，并安裝最下層圍囹。圍囹及內(nèi)支撐全部完成后抽水施工承臺，承臺施工結(jié)束后，對圍囹支撐進行體系轉(zhuǎn)化，然后施工墩柱直至墩柱施工結(jié)束。（圖5）

3.1 鋼板樁接長 鋼板樁設(shè)計長度為24m，由于鋼板樁進場時分節(jié)長度達不到使用要求，需要現(xiàn)場焊接接長。按照12m+12m和15m+9m兩種組合，數(shù)量比例1:1。焊接時先對焊，再焊加固鋼板，相鄰板樁接長縫錯開。

3.2 導(dǎo)向架安裝 樁基施工完畢后，將鉆孔平臺上貝雷梁及橋面拆除，在各鋼護筒外側(cè)，安裝豎向?qū)蚣?，作為圍囹及?nèi)支撐整體下放的導(dǎo)向及限位裝置。豎向?qū)蚣懿捎脪毂谑浇Y(jié)構(gòu)，將導(dǎo)向架焊接接固定在鋼護筒上。豎向?qū)蚣芟露嗽O(shè)有牛腿，以承托底層圍囹。（圖6）

圖2 主墩雙壁鋼圍堰布置圖

圖3 鋼板樁圍堰縱立面圖

3.3 安裝圍囹和支撐 在護筒上焊接牛腿支架，將圍囹及支撐在牛腿上拼裝成整體。用兩臺75t履帶吊兩側(cè)對稱起吊圍囹，割斷牛腿支架，將圍囹下放到設(shè)計位置。

3.4 插打鋼板樁 采用QUY75液壓履帶吊和DZ90振動錘以四層圍囹為導(dǎo)向架進行鋼板樁的逐根插打施工。插打順序：從上游開始，每邊由一角插至另一角，在下游合龍，合龍?zhí)庍x擇在圍堰一邊的中點位置。插打鋼板樁時要嚴格控制好樁的垂直度，特別是第一根樁要從兩個互相垂直方向同時控制，確保垂直不偏。插打一根或幾根樁穩(wěn)定后即與導(dǎo)向架進行聯(lián)系，避免跟樁現(xiàn)象出現(xiàn)。插打鋼板樁的過程中施工作業(yè)人員要對插打樁位置、垂直度進行符合，偏差超限的應(yīng)及時糾正，直至所有鋼板樁插打完畢。

3.5 水下清淤 鋼圍堰內(nèi)基礎(chǔ)開挖，采用高壓水槍射水以及水下吸泥機吸泥相結(jié)合的開挖方法。鋼板樁插打完成后，將高壓水槍送至河床頂面，利用水下吸泥機清除堰內(nèi)淤泥及細砂，吸泥機開動時注意使內(nèi)外水頭保持平衡?？拷摪鍢逗弯撟o筒的部位可安排潛水員到水下用鋼刷進行清理。吸泥完成后以1m間距布設(shè)測量網(wǎng)點，記錄每個點的標高，以此作為混凝土厚度控制依據(jù)，以保證混凝土封底澆筑厚度不小于2m。

3.6 封底混凝土施工 封底混凝土施工前，在基底拋填30cm厚石塊，防止封底時將基坑底的泥沙攪起，影響封底混凝土質(zhì)量。鋼圍堰封底采用C30混凝土，封底厚度2m，設(shè)計方量 557m3。圍堰基坑寬 9.5米，沿寬度方向布置3根導(dǎo)管，每根導(dǎo)管的作業(yè)半徑為3m。每根導(dǎo)管配一個料斗，料斗的容量需滿足首灌混凝土數(shù)量要求，首灌要求導(dǎo)管埋深不小于65cm。封底混凝土的澆筑，由左側(cè)向右側(cè)水平推進。灌筑過程中應(yīng)及時測量混凝土面的高度變化，根據(jù)斷面圖，對灌注的位置和方量及時調(diào)整，以防超灌或欠灌。

3.7 體系轉(zhuǎn)換 承臺施工完成后，在承臺周邊填筑碎石，然后澆筑混凝土圈梁。承臺和圈梁強度達到90%后，對第四道支撐進行體系轉(zhuǎn)換。灌水至第三層圍囹下50cm，先安裝4#支撐，然后拆除1#、2#支撐，再安裝5#支撐，拆除3#支撐，如此完成第三層支撐的體系轉(zhuǎn)換。依此循環(huán)，直至最上一層支撐轉(zhuǎn)換完畢。（圖7）

表1

圖4 鋼圍堰平面布置圖（cm）

圖5

圖6

圖7

3.8 圍堰拆除 圍囹的拆除與圍囹的安裝順序相反，首先采用水泵加水至最下一層圍囹標高處，然后拆除最下一層鋼圍囹。依此循環(huán)，直至最頂一層圍囹拆除完畢。

在圍堰內(nèi)灌水至高出圍堰外側(cè)水位1.5m，內(nèi)側(cè)水壓力使鋼板樁與封底砼脫離。再在下游選擇一組或一塊較易拔除的鋼板樁，先略錘擊振動后拔高1～2m，然后挨次將所有鋼板均拔高1～2m，使都松動后，再從下游開始分兩側(cè)向上游挨次拔除。

4 結(jié)束語

深水基礎(chǔ)開挖鋼板樁防護方案在孔家寺黃河特大橋得到了成功的運用，不僅解決了超長鋼板樁的在急流環(huán)境下易產(chǎn)生傾斜移位、自穩(wěn)能力差、止水效果差的缺點，同時也加快了施工進度，贏得施工的時間，成功解決了該橋深水基礎(chǔ)施工難題。施工過程中，多次優(yōu)化施工方案，簡化施工工序，降低了工程成本。該橋的成功修建，為施工單位以后跨河橋梁深水基礎(chǔ)施工提供了寶貴的施工經(jīng)驗。

[1]楊永剛.大體積混凝土施工技術(shù)探討[J].山西建筑，2006（14）.

[2]馬先明.中小型設(shè)備基礎(chǔ)施工要點[J].工業(yè)建筑，2007(S1).

[3]皮軍云,潘軍,譚紅波.安慶長江大橋3號墩鋼套箱圍堰施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2011(10).

Construction Technology of Pile Cofferdam in the Deepwater and Torrent Environment

This paper,taking cross bridge in the Yellow River as an example,aiming at the difficulties in construction of low pile cap deepwater and torrent environment,designs the proper cofferdam construction scheme in accordance with the environment.Through the detailed design of the steel sheet pile cofferdam and double wall steel cofferdam,considering various factors,the paper determines the construction scheme of steel sheet pile cofferdam and proves that the scheme design is reasonable,safe and reliable,effectively shorten the construction period and save construction cost.

deepwater；torrent；cofferdam；steel sheet pile；double-wall steel cofferdam

時志洋（1980-），男，河南許昌人，研究方向為橋梁施工及工程管理。

TU74

A

1006-4311（2014）11-0140-04