墩柱式樁基系梁拆裝式鋼吊箱圍堰設(shè)計(jì)與施工

葉紹其　鄧小剛

摘要：文章通過對(duì)武寧西海大橋有水下系梁的結(jié)構(gòu)形式研究，研制了一種可拆裝的新型鋼吊箱圍堰。該圍堰鋼結(jié)構(gòu)由底板、側(cè)板及吊掛結(jié)構(gòu)組成，可分塊制造；結(jié)構(gòu)輕巧，可整體拼裝后，浮運(yùn)至設(shè)計(jì)位置安裝；構(gòu)件之間均采用銷軸或螺栓連接，拆裝方便；施工周期短，倒用方便。

關(guān)鍵詞：吊箱圍堰；水下系梁；拆裝式；墩柱式樁基；橋梁建設(shè) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U656 文章編號(hào)：1009-2374（2016）11-0099-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.049

隨著當(dāng)前社會(huì)科技的發(fā)展、設(shè)計(jì)理念的更新，新的輕型支擋設(shè)計(jì)由于適應(yīng)范圍廣、結(jié)構(gòu)形式美觀、工程造價(jià)低，在各類公路、鐵路工程設(shè)計(jì)中正在逐步代替原來的重型支擋設(shè)計(jì)在工程中廣泛運(yùn)用。本文通過在邵懷高速公路試驗(yàn)點(diǎn)K82+511～K82+662.625錨索樁板墻施工中取得的成功經(jīng)驗(yàn)，簡要介紹了輕型支擋錨索樁板墻的

施工。

1 工程概況

本工程位于湖南省邵懷高速公路K82+511～K82+662.625林家溪高溪高架橋地段，為半路半橋路基的右幅，原設(shè)計(jì)重力式擋墻基礎(chǔ)與左幅橋基發(fā)生重疊，特重新設(shè)計(jì)輕型支擋結(jié)構(gòu)錨索樁板墻以保證左幅橋基的

穩(wěn)定。

此處地層表層為0～5m厚的坡殘積土，下伏基巖為強(qiáng)風(fēng)化板巖，錨索樁板墻設(shè)計(jì)樁長為8～18m，間距為6m，設(shè)計(jì)按置于強(qiáng)風(fēng)化層中考慮。錨索鉆孔深130mm，下傾15°～20°，由4索組成，設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力為483kN，錨固長度為6m，樁后擋土板為C20鋼筋砼預(yù)制板。

2 工法特點(diǎn)

（1）采用MG-50A型潛孔沖擊鉆跟套管無水干鉆，能有效預(yù)防塌孔，保證水泥漿與孔壁巖體的黏結(jié)強(qiáng)度。但根據(jù)本工程特點(diǎn)，采用方樁施工，人工挖孔成形，可滿足要求；（2）錨索材料選用低松弛鋼絞線（采用270級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、Φj=15.24mm、強(qiáng)度Rby=1860kPa），表面經(jīng)環(huán)氧噴涂處理，配套設(shè)有OVM15型錨具，鋼絞線強(qiáng)度高，性能良好；（3）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)情況，大噸位錨索主要錨于碎石土、亞黏土中。鑒于土體破碎，抗剪強(qiáng)度低，在錨索結(jié)構(gòu)上，選用分散壓縮型錨索結(jié)構(gòu)，經(jīng)比較在該工程項(xiàng)目運(yùn)用中有明顯優(yōu)勢(shì)，詳見表1。

3 工藝原理

穿過邊坡滑動(dòng)面的預(yù)應(yīng)力錨索，外端固定于抗滑樁上，另一端錨固在穩(wěn)定整體巖體土石混合體中。錨索的預(yù)應(yīng)力使不穩(wěn)定巖體處于較高圍壓的三向應(yīng)力狀態(tài)，巖體強(qiáng)度和變形比在單軸壓力及低圍壓條件下好得多，結(jié)構(gòu)面處于壓緊狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)面對(duì)巖體變形消極影響減弱，顯著提高了巖體的整體性，錨索的錨固力直接改變了滑動(dòng)面上的應(yīng)力狀態(tài)和滑動(dòng)穩(wěn)定條件。

4 施工方法及要點(diǎn)

4.1 樁的施工

樁體施工工藝相對(duì)簡單，由于樁均為方樁，樁基開挖采用人工開挖，基坑開挖前，一定要按設(shè)計(jì)放樣，施工過程中必須密切注意土層的變化情況，要做好挖孔記錄，以掌握地層性質(zhì)，指導(dǎo)施工。樁體的灌注一般采用現(xiàn)場(chǎng)澆注。

4.2 構(gòu)件預(yù)制

錨索樁板墻的預(yù)制構(gòu)件只有擋土板，可在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，而且施工需要的場(chǎng)地均不大，可在工在附近平整一塊場(chǎng)地，加以硬化，在其上用組合鋼模拼成鋼板底模

即可。

擋土板為鋼筋混凝土矩形板，因模板較長，容易變形，因此制作模板時(shí)，在每塊模板上下邊緣處，用45mm×45mm角鋼固定，既可以防止模板變形，又可增加模板的使用次數(shù)。在擋土板模板內(nèi)側(cè)，釘一層0.3cm厚的白鐵皮，可方便脫膜，保證構(gòu)件表面光滑美觀。擋土板模板兩端的擋頭板與側(cè)模相接，易在側(cè)模上做槽，擋頭板卡在槽內(nèi)。并在安裝模板時(shí)，每隔1m左右處，裝上用Φ22鋼筋制作的卡具，把模板卡住，以防灌注混凝土?xí)r模板變形。

因其為槽形板，施工時(shí)不易震搗密實(shí)，故施工過程中要注意混凝土保護(hù)層的厚度及表面的光潔度。

4.3 預(yù)應(yīng)力錨索施工

4.3.1 施工準(zhǔn)備。將預(yù)應(yīng)力的造孔設(shè)備、注漿設(shè)備、張拉設(shè)備調(diào)至工作面附近，待工作面完成后，馬上吊運(yùn)至工作面，所有施工材料均應(yīng)有出廠證明、合格證，鋼絞線應(yīng)檢測(cè)合格，做好施工場(chǎng)地的排水工作，材料、機(jī)械的防雨、防水工作，水、電等在前期施工中已接到位，稍做處理即可滿足施工要求。

4.3.2 回填土、壓密至一定高度。填土高度按錨索張拉控制程序施工。隨時(shí)進(jìn)行樁位監(jiān)測(cè)。

4.3.3 鉆孔。鉆孔是預(yù)應(yīng)力錨索施工中的關(guān)鍵工序，造孔前根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，測(cè)量出錨孔孔位并準(zhǔn)確放樣到坡面上。安排專業(yè)人員采用MG-50A潛孔沖擊鉆機(jī)按工藝施工，要求鉆孔深度超出設(shè)計(jì)孔深0.5m左右，確保深度滿足設(shè)計(jì)要求。

鉆進(jìn)時(shí)開始低速慢進(jìn)2m后，再以正常速度鉆進(jìn)，并由專人旁站隨時(shí)觀察定位和鉆桿情況，確保鉆孔質(zhì)量。到位后，用高壓風(fēng)槍將孔內(nèi)的粉塵清干凈。最后采用專用工具進(jìn)行孔徑及深度驗(yàn)收。

4.3.4 錨索制作。錨索制作工藝流程：下料、清洗→承載體、擠壓錨安裝→編束→安裝支撐環(huán)→安裝注漿管→驗(yàn)收→庫存→穿束。

施工前，先進(jìn)行場(chǎng)地硬化，設(shè)專人進(jìn)行下料，按要求將誤差控制在10cm左右。下料長度計(jì)算公式如下：

下料要求采用砂輪切割機(jī)切割，下好料以后，按圖紙要求設(shè)置好承壓板、支撐環(huán)，支撐環(huán)等，每1.5m放1個(gè)。索體綁扎要求牢固，使鋼絞線不互相纏繞，平行

順直。

灌漿管綁扎在錨索體上，灌漿管頭部距孔底5～10cm，且在使用前檢查有無破裂、堵塞等現(xiàn)象。為便于穿索，可在錨索頂部安裝導(dǎo)向帽。

4.3.5 錨索安裝。錨索安裝采用人工將錨索穿入錨孔，安裝時(shí)先不要取出套管，以保證索體順暢進(jìn)入，并注意鋼絞線自由段保護(hù)膠皮不要受損壞，下索過程中進(jìn)入孔內(nèi)的索體應(yīng)順直、無扭絞，以確保錨索張拉時(shí)受力均勻；當(dāng)工作長度滿足要求后，停止穿索，用千斤頂取出套管，可進(jìn)行灌漿工作。

4.3.6 注漿。根據(jù)施工情況注漿采用3SNS系列注漿泵和ZJ400高速攪拌機(jī)，要求漿液攪拌均勻，隨澆

隨用。

注漿采用水泥凈漿，按照試驗(yàn)配比，水灰比為1∶0.42、1∶0.50，壓力為0.3～0.5MPa。因巖體比較破碎，為了使錨固端膠結(jié)更好先增加錨固端的錨固力注漿時(shí)先采用1∶0.5的漿液，隨后再采用1∶0.42漿液，穩(wěn)壓10min，孔內(nèi)不再吸漿，即進(jìn)、排漿量一致為準(zhǔn)。確保漿體密實(shí)、飽和，并按要求做好相關(guān)記錄和試塊。

4.3.7 錨索的張拉。待錨體注漿和錨墩混凝土齡期大于7天后，方可進(jìn)行張拉。張拉時(shí)由專門人員操作，現(xiàn)場(chǎng)采用型號(hào)為YCW-250B千斤頂，主要技術(shù)參數(shù)為額定拉力2500kN，額定油壓60MPa，配用油泵為ZB4-500型電動(dòng)油泵，均經(jīng)過了配套標(biāo)定。

張拉時(shí)根據(jù)填土、錨孔數(shù)等情況，對(duì)每個(gè)承載體按由內(nèi)向外的順序?qū)ΨQ進(jìn)行張拉，第一級(jí)觀測(cè)時(shí)間需穩(wěn)定10分鐘外，其余每一級(jí)需穩(wěn)定2～5分鐘，分別記錄每一級(jí)鋼絞線的預(yù)應(yīng)力施作情況，嚴(yán)格按分次分級(jí)進(jìn)行

作業(yè)。

一次張拉完成后，及時(shí)將鋼絞線處理好，不能松散，以備再進(jìn)行張拉。整個(gè)張拉過程中，以油壓表為主，伸長值進(jìn)行校核。且安排專人進(jìn)行樁位監(jiān)測(cè)和錨索應(yīng)力的測(cè)試工作，防止發(fā)生意外。

預(yù)應(yīng)力施工時(shí)，具體張拉順序如下：

第一，根據(jù)壓力分散型錨索結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及規(guī)范要求，按承載體進(jìn)行分級(jí)，每一孔錨索的Nji均按承載體由內(nèi)向外的順序進(jìn)行，且每一個(gè)承載體上的鋼絞線須按兩步張拉完成（設(shè)控制應(yīng)力為Nji）：

第二，當(dāng)填土到位時(shí)，預(yù)應(yīng)力最終控制應(yīng)力的施作按上述第一步、第二步完成后對(duì)每根鋼絞線進(jìn)行頂壓

鎖定。

4.3.8 張拉鎖定、封錨。預(yù)應(yīng)力張拉完成后，用手提砂輪機(jī)切除多余鋼絞線，外留長度20cm。監(jiān)測(cè)無誤后安裝保護(hù)罩，進(jìn)行封錨處理，確保樁面整潔美觀。

4.4 錨板樁墻后路基填筑

路基填土完成后，土體有一定的沉降，這樣會(huì)使錨索產(chǎn)生一定的次應(yīng)力，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響較大，因此確保填土質(zhì)量是樁板墻施工成敗的關(guān)鍵。

4.4.1 填料控制。墻背填土最好采用砂類土，礫石類土、碎石類土，不能采用膨脹土、鹽漬土及塊石土。嚴(yán)禁采用有腐蝕作用的酸性土及有機(jī)質(zhì)土。

如果墻背填料為黏性土，應(yīng)地墻背自底部至墻頂以下0.5m范圍內(nèi)填筑不小于0.3m厚的砂夾礫石等滲水材料或用無砂砼板、土工織物作為反濾層以利于排水。

為了保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，必須在填土前事先處理好基底，基底橫坡不陡于1∶10，當(dāng)橫向坡度在1∶10～1∶5之間時(shí)，須清除草皮，橫向坡度在1∶5～1∶2.5之間，應(yīng)在原坡面挖成臺(tái)階，臺(tái)階寬度不小于1.0m，當(dāng)橫向坡度陡于1∶2.5時(shí)，應(yīng)檢算其基底的穩(wěn)定性。在具體施工中，由于現(xiàn)場(chǎng)坡度較陡，我們采用的是1.0m的臺(tái)階進(jìn)行填筑，取得了成功。

4.4.2 填土順序及壓實(shí)。為保證在填土過程中，樁板墻不會(huì)因?yàn)橥屏Φ挠绊懚a(chǎn)生位移，還必須按規(guī)定的次序進(jìn)行墻背回填，使錨索的拉力在施工中發(fā)揮出來，來平衡填土對(duì)墻背的水平推力，墻后填土一般按下圖所示規(guī)定進(jìn)行，其步驟如圖1路基填筑順序圖。

第一，從基底開始，由板墻底部向上，以1∶1的坡度夯填土方，此時(shí)樁板墻完全不受土的推力填至下層錨索靠近樁板墻的標(biāo)高位置時(shí)，完成填土順序①。

第二，按順序②開始填土，墻面系開始承受水平土壓力，完成錨索張拉及頂壓鎖定。

第三，按順序③填土至上層錨索靠近樁板墻的標(biāo)高位置時(shí)，再造樁上上部錨索孔，完成錨索張拉及頂壓工作，開始順序④填土。以此類推，直填至頂層。

墻后填土必須分層夯實(shí)，用機(jī)械輾壓時(shí)，每層厚以0.3m為宜，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)必須符合現(xiàn)行公路規(guī)范。應(yīng)按填料的土質(zhì)情況，作最佳含水量及最佳密度實(shí)驗(yàn)，保證填土的質(zhì)量等于或接近于最佳含水量。

填料運(yùn)至工地以后，應(yīng)及時(shí)平整輾壓，碾壓次數(shù)，應(yīng)根據(jù)密實(shí)度的要求，通過實(shí)驗(yàn)確定，靠近墻面1m內(nèi)的填土以及錨索、錨定板以上0.5m厚的土體，應(yīng)用人工或小型機(jī)械夯實(shí)，以防止大型機(jī)械撞壞墻面、撞斷錨索。

5 結(jié)語

第一，錨索樁板墻在本工地的成功運(yùn)用說明輕型支擋在路基防護(hù)中完全能替代傳統(tǒng)重型支擋而達(dá)到工程設(shè)計(jì)要求，在施工中如遇此類重型支擋可考慮申請(qǐng)變成輕型支擋以便施工。

第二，錨索樁板墻適應(yīng)地層廣，由于其主要承擔(dān)水平推力，而水平推力主要由錨索承擔(dān)，因而其對(duì)基底的巖層情況和基底埋深要求不大，像本工點(diǎn)樁板墻的樁底完全置于強(qiáng)風(fēng)化巖中，基礎(chǔ)埋深最深也只有8m。而如果采用抗滑樁一類的重型支擋，其埋深及對(duì)基底的要求大大高于現(xiàn)在情況，不僅工程量巨大而且施工不便，造成浪費(fèi)。

第三，索樁板墻施工成敗的關(guān)鍵有以下兩點(diǎn)，施工中應(yīng)嚴(yán)格注意：（1）錨索孔、樁板墻樁身上的預(yù)留注漿孔必須嚴(yán)格控制在同一軸線上，否則錨索張拉時(shí)產(chǎn)生的巨大的摩擦力及次應(yīng)力會(huì)對(duì)錨索產(chǎn)生破壞作用；（2）路基填筑質(zhì)量控制是錨索樁板墻施工成敗的關(guān)鍵，因?yàn)槁坊尚秃笃渖系恼駝?dòng)荷載會(huì)使路基產(chǎn)生彈性和非彈性變形，如果路基填筑質(zhì)量不過關(guān)，造成路基變形過大，在巨大的橫向作力下會(huì)破壞錨索而造成整個(gè)工程的失敗。

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作者簡介：張明宇（1980-），男，遼寧沈陽人，中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司工程師，研究方向：公路施工

技術(shù)。

（責(zé)任編輯：小 燕）