鐵路橋梁水中墩鋼板樁圍堰施工工藝分析

蔣濟(jì)兵

摘 要：近年來我國越來越重視鐵路行業(yè)的發(fā)展，鐵路工程項(xiàng)目數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，在這種情況下，在鐵路橋梁水中墩鋼施工中，鋼板樁圍堰施工技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，而且取得了較好的成效。由于鋼樁樁圍堰施工技術(shù)十分復(fù)雜，而且具有較強(qiáng)的繁瑣性，這也對其施工質(zhì)量有了較高的要求。因此在鐵路橋梁水中墩鋼施工過程中，需要掌握鋼板樁圍堰施工工藝要點(diǎn)，確保整個(gè)工程項(xiàng)目質(zhì)量的提高。

關(guān)鍵詞：橋梁；墩鋼板樁；圍堰技術(shù)

中圖分類號：U448 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）13-0108-03

Abstract： In recent years， more and more attention has been paid to the development of railway industry， and the number and scale of railway engineering projects have been expanding. In this case， steel plate pile cofferdam construction technology is widely used in the construction of steel piers in the water of railway bridges and has achieved good results. Because the construction technology of steel pile cofferdam is very complex， and has strong red tape， this also has higher requirements to its construction quality. Therefore， in the construction of steel piers in the water of railway bridges， it is necessary to master the key points of steel plate pile cofferdam construction to ensure the improvement of the quality of the whole project.

Keywords： bridge； pier steel pile； cofferdam technology

在鐵路橋梁基礎(chǔ)施工過程中，橋梁水中墩鋼板樁圍堰施工作為其中重要的組成部分，其施工質(zhì)量會(huì)對整體橋梁的質(zhì)量帶來直接影響。因此在實(shí)際施工過程中，需要掌握鋼板樁圍堰施工工藝要點(diǎn)，并對每一個(gè)施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量進(jìn)行有效把控，通過科學(xué)的施工和質(zhì)量管理，以此來確保鐵路橋梁工程的質(zhì)量，更好的提高我國鐵路橋梁建設(shè)的水平。

1 鋼板樁圍堰施工技術(shù)的優(yōu)勢

1.1 鋼板樁圍堰施工工藝的速度快

在鋼板樁圍堰施工中，由于采用的是振動(dòng)打樁法，使鋼板樁打入速度較快，在較短時(shí)間內(nèi)就能夠完成鋼板樁圍堰施工。相較于現(xiàn)場浮沉和沉箱施工技術(shù)，利用鋼板樁圍堰法有效的實(shí)現(xiàn)施工時(shí)間的節(jié)約，全面提高施工效率。

1.2 鋼板樁圍堰比較安全可靠

鋼板樁產(chǎn)品十分成熟，無論是截面強(qiáng)度和剛度都較大，利用內(nèi)支撐來加強(qiáng)整體強(qiáng)度。同時(shí)采用統(tǒng)一的鋼板樁截面，檢算方法十分簡單。在施工過程中，能夠根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)水文情況來快速實(shí)現(xiàn)內(nèi)支撐形式的設(shè)計(jì)，并對其安全性能進(jìn)行檢算。而且還能夠根據(jù)具體的觀測情況來隨時(shí)對內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行增強(qiáng)，以此來保證鋼板樁圍堰施工的安全性。相較于鋼套箱圍堰這種整體的廣場，同時(shí)還要涉及到其他結(jié)構(gòu)，計(jì)算具有復(fù)雜性，一旦施工條件發(fā)生變化，需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，基于這種對比來看，鋼板樁圍堰施工技術(shù)具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，而且圍堰設(shè)計(jì)更具安全性和可靠性。

1.3 鋼板樁施工成本相對較低

在具體施工過程中，應(yīng)用鋼板樁圍堰施工技術(shù)時(shí)，施工單位通常會(huì)采用租賃的方式，這樣可以有效的減少資金的投入量。基于鋼板樁自身抗彎模量和剛度都較大的情況，同時(shí)支撐能夠周轉(zhuǎn)使用，因此在施工過程中需要支撐的結(jié)構(gòu)相對較少。通過采用履帶吊和振動(dòng)錘來對鋼板樁施工，所需施工設(shè)備不多，而且這些設(shè)備還能夠在其他鋼管樁和支架等項(xiàng)目中進(jìn)行應(yīng)用，設(shè)備利用率較高。在鋼板樁圍堰施工中，由于施工工藝相對簡單，單個(gè)構(gòu)件體積和重量不大，不需要較多的施工人員，施工成本相對較低。

2 鋼板樁圍堰施工的施工工藝

2.1 施工準(zhǔn)備

通常情況下鋼板樁在工廠內(nèi)完成加工制作，運(yùn)至現(xiàn)場后，需要對其進(jìn)行詳細(xì)檢查、丈量、分類和編號，并重點(diǎn)對鎖口進(jìn)行檢查，將黃油涂抹在鎖口處，這樣在插打過程中可以有效的減少摩阻力，同時(shí)增強(qiáng)其防滲性能。針對于存在彎曲、破損和鎖口不合的鋼板樁，要采用冷彎、熱敲、焊補(bǔ)、接長等方法進(jìn)行整修。

2.2 測量定位、插打定位樁、布設(shè)導(dǎo)向框架

通過準(zhǔn)確進(jìn)行測量定位，將定位的鋼管樁打下到鋼板樁圍堰的四角，并將牛腿設(shè)置在鋼管樁上，同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)向框的布設(shè)。

2.3 鋼板樁插打

在鋼板樁具體插打施工開始之前，需要在導(dǎo)向框內(nèi)對每一片鋼板樁的位置進(jìn)行精確標(biāo)注，并在某一段中間一片鋼板樁位置兩側(cè)進(jìn)行角鋼的焊接，以此來作為小導(dǎo)向，避免鋼板樁出現(xiàn)左右移位的問題。打下過程需要在儀器監(jiān)控下進(jìn)行。由于中間一片鋼板樁作為兩側(cè)鋼板樁的重要依托，因此在插打時(shí)需要確保其具有較好的垂直性，并基于兩側(cè)對稱的原則，將若干片鋼板樁打入，打下足夠多的鋼板樁，在達(dá)到較好的穩(wěn)定性情況下，則可以從一邊連續(xù)插打鋼板樁。當(dāng)?shù)跗痄摪鍢逗螅萌肆ζ溥M(jìn)行扶持，將其插入到前一塊鋼板樁的鎖口內(nèi)，整個(gè)過程中動(dòng)作要保持緩慢，避免對鎖口造成損壞。待插入后，可以稍微松下吊繩，使樁利用自身的重量滑入。對于插入困難時(shí)，則可以利用滑車組強(qiáng)迫插樁，避免拉力過大情況發(fā)生，當(dāng)插入一定深度后且達(dá)到較好穩(wěn)定后，才能對其進(jìn)行錘擊。在具體對鋼板樁插打過程中，鋼板樁鎖口與鎖口之間存在較大的縫隙，這樣在下端土擠壓作用下，鋼板樁與相鄰已插鋼板樁之間的方向容易發(fā)生傾斜，因此在實(shí)際施工過程中，需要隨時(shí)對其垂直度進(jìn)行測量，并對鋼板樁的傾斜度進(jìn)行有效控制。對于存在偏移的情況，可以利用倒鏈糾偏，但一次糾偏不宜過多，需要通過反復(fù)多次糾偏來減少偏移量。對于倒鏈糾偏拉不動(dòng)的情況下，則需要利用滑輪組來進(jìn)行糾偏。

2.4 鋼板樁圍堰的內(nèi)支撐設(shè)置

對于主墩承臺的鋼板樁圍堰，需要經(jīng)過具體的驗(yàn)算來確定設(shè)置水平內(nèi)支撐的數(shù)量和標(biāo)高。對于內(nèi)支撐設(shè)置時(shí)間，也需要根據(jù)實(shí)際施工情況，通過受力驗(yàn)算來確定具體的設(shè)置時(shí)間。如果需要設(shè)置4道水平內(nèi)支撐且分次設(shè)置的情況下，需要在鋼板樁圍堰合成后，立即進(jìn)行頂層內(nèi)支撐的設(shè)置，這樣對于提高鋼板樁圍堰抽水過程中整體受力效應(yīng)具有非常重要的作用。由于在鋼板樁圍堰抽水過程中，板樁需要承受來自于內(nèi)側(cè)和外側(cè)的壓力差，為確保施工的安全，當(dāng)抽水至第二層內(nèi)支撐標(biāo)高時(shí)，則需要保證第二層內(nèi)支撐設(shè)置完成。第三層內(nèi)支撐宜在抽水至第三層內(nèi)支撐標(biāo)高后，同時(shí)水下封底砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這種情況下進(jìn)行第三層內(nèi)支撐設(shè)置。當(dāng)抽水至承臺頂部時(shí)，則設(shè)置第四層內(nèi)支撐，設(shè)置完成后則可以進(jìn)行下道工序的施工。在內(nèi)支撐設(shè)置時(shí)，需要按照測定的標(biāo)高在鋼板樁圍堰內(nèi)壁焊接內(nèi)支撐圈梁的三角支撐。對圈梁進(jìn)行起吊和水平安放，做好連接固定工作，利用鐵塊或是硬木墊塞滿梁與板樁之間的空隙。水平支撐安裝時(shí)吊車與人工要良好配合，并對水平支撐和圈梁進(jìn)行焊接固定，構(gòu)成平面桁架結(jié)構(gòu)。當(dāng)內(nèi)支撐設(shè)置完成后，對基坑進(jìn)行抽水作業(yè)，利用挖機(jī)開挖至承臺底，并對基坑內(nèi)的滲水量和鋼板樁變形情況進(jìn)行檢查，在情況正常狀態(tài)下，則對基坑進(jìn)行封底。在封底混凝土澆筑作業(yè)時(shí)，確保澆筑的連續(xù)性，而且避免接縫產(chǎn)生，封底混凝土澆筑施工要一次性完成。

2.5 鋼板樁圍堰合攏

在對鋼板板圍堰合攏過程中，合攏處的兩片鋼板樁要保持一高一低。利用滑車組在處理合攏時(shí)上小下大的問題，確保合攏樁兩邊距離與鋼板樁寬度相等。待接近平行狀態(tài)時(shí)，則插入合攏樁，并打入到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

2.6 基坑回填及內(nèi)支撐拆除

待承臺和墩身混凝土施工完成后，則可以進(jìn)行墩身模板拆除工作，同時(shí)對基坑進(jìn)行回填，拆除鋼板樁圍巖內(nèi)支撐。當(dāng)基坑積水抽干后，圍繞墩身周圍進(jìn)行回填，在回填作業(yè)時(shí)要與拆除內(nèi)支撐交替進(jìn)行施工。在拆除內(nèi)支撐時(shí)，先用人工清理支撐回填土，利用乙炔對斜撐與圍檁連接部位進(jìn)行割開，利用履帶車將斜撐吊出，然后利用乙炔將圍檁之間及圍檁與鋼板樁之間的連續(xù)逐一割開，并吊出。再繼續(xù)進(jìn)行填土至圍檁內(nèi)支撐高程，并拆除該道內(nèi)支撐，如此作業(yè)直接施工完成。

2.7 圍堰拆除

圍堰拆除時(shí)應(yīng)由下游開始，由堰頂至堰底，背水面至迎水面，逐步拆除。用挖泥船將土方裝上運(yùn)泥駁外運(yùn)到指定拋泥場拋棄處理，防止對水面環(huán)境的污染。拆除鋼板樁時(shí)，應(yīng)先將鋼絲繩割斷，槽鋼橫檔割下后，在下游找一組或一塊較易拔除的鋼板樁，選用60t以上的打撈船將起重鋼絲繩套住鋼板樁頂部向下2m位置，然后利用起重卷揚(yáng)機(jī)適當(dāng)收緊，接著用船頭壓載倉的水翻到船尾壓載倉，使扣住鋼板樁的鋼絲繩受力，當(dāng)起重鋼絲繩受到額定受力時(shí)，停止翻水，等一段時(shí)間，鋼板樁出現(xiàn)上移松動(dòng)后，便可輕松拔出。打撈船拔松鋼板樁后，由可轉(zhuǎn)向的鋼絲繩挖泥船將鋼板樁完全拔出，清洗干凈后按序吊裝上運(yùn)輸船外運(yùn)。對于個(gè)別鋼板樁打撈船無法拔出或拔斷，可先用挖泥船將鋼板樁四周的泥掏空，然后再拔或由潛水員潛水套鋼絲繩后再拔。

2.8 圍堰監(jiān)測

利用全站儀定期對鋼板樁頂進(jìn)行檢測，并利用測試儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)對樁頂水平位移和樁身變形的有效監(jiān)測。在圍堰支撐施工過程中，會(huì)在內(nèi)支撐頂部安裝鋼弦應(yīng)變計(jì)，利用綜合測試儀來對其應(yīng)變進(jìn)行測讀，針對鋼材本構(gòu)關(guān)系來對其支撐應(yīng)力進(jìn)行換算，并對支撐軸力進(jìn)行具體計(jì)算，從而完成對鋼板樁自身內(nèi)力的監(jiān)測。另外，還要對腰梁、對撐應(yīng)力和水痊等情況進(jìn)行有效監(jiān)測，以此來確保施工的安全性。

3 鐵路橋梁水中墩鋼板樁圍堰施工質(zhì)量控制

在鋼板樁施工質(zhì)量控制過程中，需要重視打樁過程，即要對打樁的力氣進(jìn)行控制，同時(shí)做好樁帽安裝工作，以此來避免敲擊時(shí)破壞樁頂?shù)那闆r。在鋼板樁插找時(shí)，要隨時(shí)檢測垂直度，一旦垂直度出現(xiàn)偏差時(shí)，則要進(jìn)行修正。即在實(shí)際敲打過程中，當(dāng)打下深度規(guī)定要求的一半距離時(shí)，則對垂直度進(jìn)行檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偏斜的問題，并撥出樁體重新插入。在具體圍堰施工過程中，一旦圍堰外圍水位低于里面水位時(shí)，則需要抽出圍堰內(nèi)的水，抽出后對其進(jìn)行封閉，在抽水過程中要及時(shí)封堵鋼板樁漏水的部位，從而使圍堰內(nèi)圍和外圍水位保持平衡關(guān)系，確保施工的安全。

4 結(jié)束語

在鐵路橋梁水中墩施工過程中，利用鋼板樁圍堰施工技術(shù)，不僅有利于加快施工進(jìn)度，而且能夠有效的降低施工成本。鋼板樁圍堰施工技術(shù)具有安全、快捷、環(huán)保和造價(jià)低的特點(diǎn)，而且能夠多次重復(fù)使用，有利于實(shí)現(xiàn)資源的節(jié)約，因此在當(dāng)前實(shí)際鐵路工程項(xiàng)目中通過應(yīng)用鋼板樁圍堰施工落后地技術(shù)，在確保工程質(zhì)量的同時(shí)，還與可持續(xù)發(fā)展要求相符，有利于全面提升鐵路橋梁水中墩的施工技術(shù)水平，更好的推動(dòng)鐵路建設(shè)事業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展。

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