增江特大橋水中墩鋼板樁圍堰施工技術(shù)工藝之研究

李興

摘要：花莞高速公路增江特大橋29#、30#墩位于增江中，水中墩基礎(chǔ)采用鋼板樁圍堰施工，本文主要介紹了鋼板樁圍堰的施工順序、圍囹和支撐系統(tǒng)的安裝、鋼板樁打設(shè)，圍堰基坑水下開挖和封底、鋼板樁的拆除等的具體流程和方法，總結(jié)了水中墩鋼板樁施工的注意事項，為今后橋梁水中墩施工奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：特大橋、水中墩;鋼板樁圍堰;施工技術(shù)

中圖分類號：U445.556

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674—3024（2019）06—0050—02

水中墩鋼板樁圍堰施工技術(shù)是現(xiàn)如今橋梁施工中十分常見的一種技術(shù)，更多是用于比較特殊的深水區(qū)，例如砂性土和粘性土等。鋼板樁本身在橋梁施工中有較大的強(qiáng)度，防水性能極佳，比較適合用于10—30m水深的基礎(chǔ)圍堰工程。與此同時，水中墩鋼板樁圍堰工程施工比較復(fù)雜，其中包括一些細(xì)節(jié)，施工人員必須要對施工之前準(zhǔn)備工作、鋼板樁組裝以及導(dǎo)梁加工等加以重視，高質(zhì)量的完成水中墩鋼板樁圍堰施工。但是實際橋梁施工中，關(guān)于水中墩鋼板樁圍堰施工技術(shù)的應(yīng)用，還沒有發(fā)揮出其最佳效果，導(dǎo)致面臨質(zhì)量以及安全性等方面的問題，這對于今后橋梁的使用會帶來極大的影響，必須要進(jìn)一步分析水中墩鋼板樁圍堰施工技術(shù)，提高工程施工質(zhì)量。

1 工程概況

花都至東莞高速公路增江特大橋主橋采用（75+125+75）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，跨越增江水道。增江常水位標(biāo)高為5.2m，水深約4m，橋址處水面寬約257m，增江為V級航道，通航凈寬80m，凈高8m。橋址地質(zhì)從上到下依次為粗砂層、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化含礫砂巖。

本橋29#、30#墩采用空心薄壁墩，左幅29#墩高17.29m、右幅29#墩高17.58m，左幅30#墩高為17.38m，右幅30#墩高為17.68m，承臺面高程都為0.86m;承臺平面尺寸為15.1x9.5m，高度為4m;基礎(chǔ)采用2.2m直徑的鉆孔樁，每墩左右幅各布6根。

2 鋼板樁圍堰總體設(shè)計

本橋29#、30#墩為水中墩施工，承臺施工采用拉森IV型鋼板樁圍堰。鋼板樁圍堰設(shè)置三道圍囹和支撐系統(tǒng)，由上至下第一至第二道支撐系統(tǒng)的圍囹及內(nèi)撐采用雙拼工字鋼，間距為3.5m，豎向連接及斜撐采用I30a工字鋼;第三道支撐系統(tǒng)的圍囹及斜撐采用雙拼H582x300x12x17mm型鋼，橫撐都采用φ529δ9mm鋼管。詳見下圖1—2。

3 鋼板樁圍堰施工技術(shù)方案

3.1 鋼板樁施工順序

樁基施工完畢→承臺位置河床開挖至第三層內(nèi)撐底標(biāo)高處→利用鉆孔平臺在河道中搭設(shè)用于整體拼裝內(nèi)撐系統(tǒng)的平臺→依次組拼第1～3層內(nèi)撐系統(tǒng)、并利用精軋螺紋鋼筋下放系統(tǒng)逐層整體下放內(nèi)撐系統(tǒng)→利用內(nèi)撐系統(tǒng)作為導(dǎo)向沿內(nèi)撐打設(shè)鋼板樁→圍堰內(nèi)開挖至封底底面標(biāo)高→水下澆筑封底混凝土→封底混凝土達(dá)到強(qiáng)度后圍堰抽干水→澆筑完第一層承臺砼2.5m→承臺與鋼板樁之間灌砂2.2m，砂面上澆筑30em厚C30砼→拆除第三道內(nèi)撐→第二層承臺及第一節(jié)墩身施工→圍堰內(nèi)灌水至第二層圍檁底部（+2.860m）位置→拆除第二層圍檁→后續(xù)墩身施工至出水面→拆除頂層圍檁→拆除鋼板樁。

3.2 鋼板樁施工工藝流程

3.2.1 鋼板樁圍囹及支撐系統(tǒng)安裝

樁基施工完畢→承臺位置河床開挖至第三層內(nèi)撐底標(biāo)高處→利用鉆孔平臺在河道中搭設(shè)用于整體拼裝內(nèi)撐系統(tǒng)的平臺→依次組拼第1～3層內(nèi)撐系統(tǒng)、并利用精軋螺紋鋼筋下放系統(tǒng)逐層整體下放內(nèi)撐系統(tǒng)。如圖3。

3.2.2 鋼板樁打入施工

增江特大橋29#、30#水中墩圍堰使用拉森IV型鋼板樁，單位重量是76.1kg/m，結(jié)合工程地質(zhì)情況可以確定鋼板樁長度，即1800cm。利用先前已安裝的內(nèi)撐系統(tǒng)作為導(dǎo)向沿內(nèi)撐打設(shè)鋼板樁，鋼板樁施打采用履帶吊配DZ60振動錘進(jìn)行打設(shè)樁施工。

根據(jù)現(xiàn)場施工條件，采用單獨打人法。此法是從一角開始逐塊插打，插打次序為從上游開始，在下游合攏，每邊由一角插至另一角。每塊鋼板樁自起打到結(jié)束中途不停頓。樁機(jī)行走路線短，施工方便，打設(shè)速度快。施打流程如下圖4所示：

3.2.3 水下開挖與澆筑封底砼

因為工程地質(zhì)主要是粗砂層、粉質(zhì)粘土，鋼板樁打設(shè)完成后，圍堰封底前，用吸泥機(jī)配合抓斗清除圍堰內(nèi)多余土至設(shè)計標(biāo)高。挖出土方利用汽車運(yùn)輸至土方存放場地?？觾?nèi)小型挖機(jī)開挖時應(yīng)專人指揮，防止挖機(jī)觸碰內(nèi)支撐。開挖至設(shè)計標(biāo)高后，進(jìn)行基礎(chǔ)面清理工作，清理表面泥渣，并大致整平基礎(chǔ)面。期間安排專人對基底高程進(jìn)行測量，確保開挖標(biāo)高。

封底砼的標(biāo)號為C30，采用水下砼灌注工藝，導(dǎo)管采用φ300mm鋼導(dǎo)管，封底砼厚為1.3m，砼坍落度控制在180n200mm，導(dǎo)管底口距離底面約20心30em，由基坑四角向基坑中心灌注封底砼。灌注過程中隨時用測繩檢測砼頂面高程，保證砼頂面不超過設(shè)計標(biāo)高。為防止灌注水下砼時堰內(nèi)水位上升對圍堰受力不利，根據(jù)現(xiàn)場砼灌注情況及時將圍堰內(nèi)水抽出保持圍堰內(nèi)外壓力平衡。

封底時吊車及天泵配合導(dǎo)管澆筑封底混凝土，砼在拌合站集中拌制，砼運(yùn)送到現(xiàn)場后，先檢測砼塌落度、和易性等滿足要求后，封底砼采用泵送一次性連續(xù)澆注完成。首批砼灌注時，先用儲料斗儲存不少于3m3的砼，然后澆注首批砼，首批砼澆注后，導(dǎo)管埋深應(yīng)不小于0.6m。在每個導(dǎo)管處封底砼的澆注順序：砼的澆注應(yīng)先四周后中間、先低處，后高處的原則灌注，并保證封底砼的表面大致平整。

4 鋼板樁圍堰拆除技術(shù)方案

4.1 水中承臺施工

主墩承臺分兩次澆注，第一次澆筑高度2.5m，第二次澆筑承臺高度1.5m。在兩次砼澆筑結(jié)合面作拉毛處理，以保證兩層砼結(jié)合的整體性。

承臺砼施工工藝流程如下：

圍堰內(nèi)抽水→澆筑混凝土墊層→割除鋼護(hù)筒→破除樁頭砼→鋼筋綁扎→冷卻水管安裝→支立模板→墩身預(yù)埋鋼筋安設(shè)→墩身施工預(yù)埋件安裝→澆注砼→砼養(yǎng)護(hù)。

4.2 鋼板樁圍囹及支撐拆除

第一層承臺施工完畢，拆除模板，待強(qiáng)度達(dá)到20MPa以上時，承臺與鋼板樁間隙填砂厚2.2m，然后澆筑30cm厚圈梁，圈梁與承臺、鋼板樁間填塞木板，間隙寬度20mm。然后拆除底部第3層圍囹、內(nèi)支撐，進(jìn)行受力轉(zhuǎn)換。

第二層承臺施工完成后，承臺與鋼板樁間隙填砂厚1.5m與承臺頂面平齊，然后施工墩身，考慮到第2層圍囹及支撐的標(biāo)高，第一節(jié)墩身澆筑高度2.2m，完成后待墩身砼強(qiáng)度75%后，向圍堰中注水至墩身頂面以上30cm位置，然后拆除底部第2層圍囹、內(nèi)支撐，進(jìn)行受力轉(zhuǎn)換。

第二節(jié)墩身施工，考慮到第1層圍囹及支撐的標(biāo)高，第二節(jié)墩身澆筑高度3.5m，完成后待墩身砼強(qiáng)度75%后，向圍堰中注水至墩身頂面以上30em位置，然后拆除上面第1層圍囹、內(nèi)支撐，進(jìn)行受力轉(zhuǎn)換，按從下游到上游的順序依次拔出鋼板樁。

5 鋼板樁圍堰施工注意事項

（1）?鋼圍堰的圍囹和支撐是鋼板樁打設(shè)的導(dǎo)向，圍囹安裝是否垂直、平整直接影響到鋼板樁打設(shè)能否順利完成。

（2）?鋼板樁打設(shè)時應(yīng)使相鄰的鋼板樁拼接縫相互錯開，不得出現(xiàn)在圍堰的同一斷面上。

（3）?鋼圍堰的圍囹和支撐的安裝和拆除要嚴(yán)格按照方案順序進(jìn)行，承臺、墩身施工中遇到和圍囹、支撐沖突的不得隨意拆除支撐，需要拆除必須經(jīng)驗算加固后才能拆除。

（4）?在施工承臺、墩身時對鋼板樁圍囹和支撐拆除過程中，應(yīng)對鋼板樁的變形、支撐系統(tǒng)的變形進(jìn)行加大監(jiān)測頻率。

6 結(jié)束語

綜上所述，水中墩鋼板樁圍堰施工技術(shù)在增江特大橋工程中應(yīng)用，采用了圍堰內(nèi)撐先制作成型然后使用吊架下放后打設(shè)鋼板樁的施工工藝，在整個施工過程中鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，沒有發(fā)生過嚴(yán)重漏水現(xiàn)象，事實證明，該種鋼板樁圍堰水中墩基坑支護(hù)施工方法，從現(xiàn)場實踐看安全性高以及和施工速度快、支護(hù)材料能周轉(zhuǎn)使用也降低了施工成本，對以后同類項目的施工具有一定的參考價值。

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