水下承臺鋼板樁圍堰施工及施工重點探討

■馮志國 ■國家林業(yè)局昆明勘察設(shè)計院，云南 昆明 650216

在一些建筑工程項目施工中，需要修建水下承臺。由于施工環(huán)境位于水下，其具有一定的施工難度。比如橋梁橋墩施工，其橋墩承臺就位于水中。利用鋼板樁圍堰進行水下承臺施工，不僅具有顯著的止水性，還具有很高的回收率。

1 鋼板樁圍堰施工技術(shù)

鋼板樁圍堰是一種使用較為普遍的板樁圍堰，在水下施工中具有廣泛應(yīng)用。鋼板樁圍堰的優(yōu)點明顯:防水能力強;圍堰強度高;回收率高可重復(fù)使用。

鋼板樁是一種具有鎖口的型鋼，具有Z 形、槽形以及直板形等截面形狀，聯(lián)鎖形式和尺寸大小均多種多樣，常用的有克拉萬納式和拉爾森式［1］。

在水下承臺的施工過程中，使用鋼板樁圍堰應(yīng)該注意以下幾個施工技術(shù)要求。第一，在水下承臺的施工過程中，鋼板樁圍堰的高度應(yīng)該超出最高水位0.5～1m;第二，圍堰外形選擇應(yīng)該對水深進行充分考慮。不僅如此，還需將水流對河床、圍堰的沖刷作用全部考慮在內(nèi);第三，鋼板樁圍堰內(nèi)部平面尺寸必須符合施工要求;第四，防水性能要好，避免滲漏問題出現(xiàn);第五，如果鋼板樁圍堰的外坡面存在沖刷威脅，那么應(yīng)該在外坡面設(shè)置一定的防沖刷設(shè)施。

鋼板樁圍堰只是圍堰的一種形式，除此之外還有很多其他形式的圍堰，不同形式圍堰的使用范圍是不一樣的。比如，土石圍堰適用于水深不大于1.5m，水速不超過0.5m/s 的水環(huán)境施工［2］。板樁圍堰使用與深水或基坑、水速較大的河床、對防水要求高等水環(huán)境施工中。

2 鋼板樁圍堰在水下承臺施工中的實際應(yīng)用

2.1 工程介紹

已知有某橋梁建設(shè)工程，主橋結(jié)構(gòu)為177 +428 +177 三跨連續(xù)梁。該橋梁工程的5#和6#橋墩位于河道中，使用了36 根直徑為2.6m 的樁和水下承臺構(gòu)成橋墩。承臺的基本尺寸為6m ×48.3m ×34.7m，底面高程為-2.04m，在鋪設(shè)0.5m 厚的墊層之后，墊層標高達到了-2.54m。在水下承臺的施工過程中，河道最高水位是7.53m，平均水位高度為5.78m，最低水位為4.4m，河道水流速度一般保持在1.2m/s 左右。在施工期間，河道水位處在6.9m 左右。5#和6#承臺的施工地層條件較為復(fù)雜，屬于下伏基巖、粉砂質(zhì)泥巖殘積土層、河流相沖積砂層。通過施工勘察的結(jié)果顯示，施工地層從上到下的基本構(gòu)成為淤泥、細砂、粗砂、粘土、泥巖等。

2.2 施工方案和難點

根據(jù)工程施工的實際環(huán)境，對5#和6#橋墩的施工決定采用鋼板樁圍堰的方式進行施工，同時取消混凝土封底。選擇這一施工方案的理由有四點:第一，在施工要求和實際施工條件下，鋼板樁圍堰是最好的施工選擇，能夠在施工中起到良好的堵水效果，保證承臺施工正常進行。第二，為了節(jié)約成本、縮短施工工期，取消混凝土封底。如果進行封底，根據(jù)工程實際需要設(shè)置2.7m 后的混凝土封底，則每個承臺將會多出超過4000m2的混凝土用量。這不僅增加了施工成本，更延長了施工工期;第三，取消混凝土封底，水下承臺施工的隱蔽性得以弱化，質(zhì)量控制和工序銜接更加順暢，有效提升施工效率;第四，由于存在船只穿行，其產(chǎn)生的波浪會沖擊封底，使鋼板樁圍堰出現(xiàn)晃動，降低鋼板樁圍堰的防水性能。

雖然初步確定了施工方案，但是對施工方案進行深入剖析，就可以發(fā)現(xiàn)其中存在一些施工難點。第一，圍堰尺寸巨大，而鋼板樁的插入深度較淺，在不進行封底的背景下，圍堰的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)是否可靠，還需要進一步驗證。第二，施工地層的地質(zhì)條件復(fù)雜，不進行封底，如果出現(xiàn)繞滲、管涌該如何處理。第三，由于河道具體環(huán)境，滲漏問題是無法避免的。那么滲漏量會有多大，如何進行封堵都是需要進一步考慮的。

對于這些施工難點，在經(jīng)過多方論證之后，拿出了具體的解決措施。首先，使用2156c 工字鋼作為圍堰的內(nèi)支撐，按照圍堰布置方案進行布置［3］。其次，向圍堰內(nèi)填石粉，設(shè)置反濾層來防治繞滲、管涌等問題。最后，處理鋼板樁間隙、利用抽水泵進行抽水。通過這三個方面的措施，就可以有效解決承臺施工中的施工難點。

2.3 鋼板樁圍堰施工的策略和步驟

根據(jù)實際施工經(jīng)驗而言，鋼板樁圍堰的施工策略很簡明。首先是插入鋼板樁進行合龍。其次是安裝抽水泵進行抽水，水位降低后安裝內(nèi)支撐。再次是對鋼板樁進行補漏處理和設(shè)置反濾層。最后是對圍堰內(nèi)部進行清基。根據(jù)工程實際而言，鋼板樁圍堰的施工可以按照下述步驟進行。

第一，插入鋼板樁并合龍，再進行豎向支撐插打，并在低水位進行第一層圍堰內(nèi)支撐安裝，同時清污至-4.04m。此后，抽水到5m 高度對鋼板樁進行堵漏，同時內(nèi)填石粉設(shè)置反濾層。

第二，抽水到2.9m 的高度，進行第二層內(nèi)支撐安裝。

第三，抽水到1.1m 的高度，進行第三層內(nèi)支撐安裝。

第四，抽水到-0.7m 的高度，進行第四層內(nèi)支撐安裝。

2.4 鋼板樁打插與合龍

鋼板樁打插一般是使用振動錘進行，振動錘的重量需根據(jù)實際需求選擇，先將鋼板樁的非合龍邊打插至無明顯下沉，再對合龍邊進行打插。一般來說，鋼板樁的打插順序應(yīng)該符合水流特點，從順流一側(cè)開始打插，從中心點逐步向上下游方向延伸，再進行轉(zhuǎn)角打插。在進行鋼板樁打插的過程中，需要對入巖深度、垂直度等基本數(shù)據(jù)進行詳細記錄，確保其滿足設(shè)計要求。

2.5 支撐材料和施工

該工程的支撐可以分為四層，材料主要使用了2156c 工字鋼，在每層的支撐架構(gòu)上下設(shè)置16x580mm 的鋼板構(gòu)成箱型。支撐結(jié)構(gòu)的高程從上至下以此為5.5m、3.4m、1.6m 和-0.2m，

在進行支撐施工時，需在鋼板樁打插的同時進行支撐單元加工，以便在鋼板樁打插結(jié)束后支撐施工可以迅速進行安裝。一般來說，在第一層支撐完成安裝前，就應(yīng)該將后續(xù)層面支撐施工的相關(guān)材料和單元下放入睡，并且通過鋼絲繩將其懸吊在安裝高度位置。

3 水下承臺鋼板樁圍堰的施工重點

在水下承臺鋼板樁圍堰的施工過程中，需要注意的施工事項較多，只有加強對這些事項的控制，才能確保施工質(zhì)量和安全。

(1)在進行鋼板樁打插時，要嚴格按照施工圖紙進行，確保鋼板樁位置和打插深度符合設(shè)計要求。在進行打插的過程中，需要實時對鋼板樁的垂直度進行檢測矯正，避免其出現(xiàn)過大傾斜，防止出現(xiàn)滲漏問題。不僅如此，在打插樁體的過程中，還要盡量避免對上一樁體造成擾動。一旦出現(xiàn)較大偏移，則應(yīng)該及時進行糾正并重新加固。

(2)對河道水流進行全面監(jiān)測，避免水位漲落、水流沖刷對圍堰施工形成負面影響。如果鋼板樁連接處存在縫隙，則必然會出現(xiàn)滲漏。在水頭較高的情況下，抽水難度將會大幅上升，因此需要做好鋼板樁堵漏。

(3)對鋼板樁的內(nèi)部力作用進行監(jiān)測，是安裝施工的重要環(huán)節(jié)。通過檢測鋼板樁內(nèi)部力作用，可以將某些位置的風(fēng)險進行具化，使其通過相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)得以反應(yīng)表現(xiàn)，以便采取合理的應(yīng)對措施。

(4)鋼板樁堵漏是一項重要且頗具難度的工作，在該工程的施工中，主要是通過潛水員進行水下堵漏，利用棉絮對鋼板樁的縫隙進行塞堵。由于水流沖擊會導(dǎo)致棉絮脫落，因此需要在施工過程中不斷進行堵漏。

4 結(jié)束語

水下承臺在橋梁施工中普遍存在，需要通過鋼板樁圍堰進行承臺施工。鋼板樁圍堰的施工較為復(fù)雜、難點較多，在實際施工中，需要從施工方案、步驟、材料、難點等方面出發(fā)，落實各個環(huán)節(jié)工作，確保水下承臺鋼板樁圍堰施工安全可靠。

［1］陸淞.水下承臺鋼板樁圍堰及施工重點［J］.交通企業(yè)管理，2015(04).

［2］王鼎.長沙湘府路湘江大橋深水基礎(chǔ)承臺鋼圍堰施工技術(shù)背景分析［J］.公路與汽運，2011(06).

［3］胡敏球.增江大橋水下承臺鋼板樁圍堰的設(shè)計與施工［J］.公路與汽運，2012(07).