明挖隧道穿越河道鋼板樁圍堰倒邊施工技術(shù)研究
——以佛山樂(lè)從鎮(zhèn)英雄河為例

賓城華

(中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，太原 030000)

1 明挖法鋼板樁倒邊施工概念

明挖法倒邊施工是指在隧道施工過(guò)程中將需要下穿的道路或河流等分成兩期施工，待第一期圍護(hù)-開(kāi)挖-主體結(jié)構(gòu)-還建等施工完成并具備通流或通路的條件后再進(jìn)行二期施工。采用明挖法倒邊施工是不影響道路或河流正常使用的常用方法。

2 明挖鋼板樁圍堰倒邊施工的優(yōu)點(diǎn)與不足

隧道明挖下穿河道的施工方法較多，必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況(河道寬度、河道用途及河道周邊環(huán)境情況等)來(lái)對(duì)施工方法加以改進(jìn)。由于英雄河地理位置特殊，而且為當(dāng)?shù)刂匾木坝^及排洪河道，隧道明挖施工前無(wú)法進(jìn)行遷移和斷流。

優(yōu)點(diǎn)：直接造價(jià)低，不影響河道正常使用，鋼板樁可重復(fù)利用，對(duì)河道污染小，施工安全可靠。不足：工期長(zhǎng)，不能保證鋼板樁接縫的防水效果。

3 施工工藝和施工安全措施

3.1 施工工藝原理

利用鋼板樁圍堰倒邊施工的原理。在明挖隧道穿越英雄河的施工過(guò)程中，采用鋼板樁圍堰，沿中心里程將河道分成東西兩側(cè)，先后施工河道兩側(cè)的隧道主體結(jié)構(gòu)，施工過(guò)程中未影響河道的正常使用。先施工河道東側(cè)隧道主體結(jié)構(gòu)，河道西側(cè)為過(guò)水區(qū)，待河道東側(cè)完成還建后，倒邊施工河道西側(cè)隧道主體結(jié)構(gòu)。鋼板樁打插和圍堰回填的交替進(jìn)行，減少了水流對(duì)回填土的沖刷，鋼板樁外側(cè)噸袋反壓保證了圍堰的整體穩(wěn)定性，并有效減少了水流對(duì)圍堰的沖刷。

3.2 施工工藝流程

圖1 施工工藝流程圖Fig.1 Construction process flow chart

3.3 施工工藝要點(diǎn)

3.3.1 測(cè)量放樣

通過(guò)測(cè)量放樣對(duì)河道、周邊建筑進(jìn)行測(cè)量，確定管鋼板樁打設(shè)位置、回填高度，為恢復(fù)河道做準(zhǔn)備。

3.3.2 鋼板樁圍堰與主體結(jié)構(gòu)施工

鋼板樁由河邊向河中間插打。從河邊可向河道內(nèi)打設(shè)8 m，南北兩側(cè)鋼板樁各完成8 m，回填磚渣、石塊?；靥顚挾葍蓚?cè)各10 m，作為插板機(jī)作業(yè)平臺(tái)，順序由東向西插打鋼板樁、回填作業(yè)平臺(tái)?；靥钪羾呶鱾?cè)邊沿后，插打西側(cè)鋼板樁。為確?；靥钚Ч蜏p少對(duì)河道污染，本項(xiàng)目采取的是自兩邊對(duì)稱(chēng)向中間合攏。

英雄河為樂(lè)從鎮(zhèn)主要景觀及排洪河道，每天都要進(jìn)行河水的更新，確保河道周邊居民有一個(gè)良好的居住環(huán)境。若使用傳統(tǒng)先填土再打插鋼板樁的方式，水流會(huì)帶走大量泥土，不僅達(dá)不到預(yù)期的回填效果，還污染了河道。故針對(duì)英雄河的特殊情形，施工過(guò)程中采取了鋼板樁打插與圍堰回填交替施工的方式：第一步，對(duì)岸邊施工操作半徑范圍內(nèi)的鋼板樁使用鋼板樁打插機(jī)；第二步，回填鋼板樁已施工完成范圍內(nèi)的河道；第三步，施工圍堰剩余鋼板樁；第四步，圍堰剩余部分回填及平臺(tái)壓實(shí)。鋼板樁打插與圍堰回填交替可以有效減少河水對(duì)回填土的沖刷，不僅提高了回填效率，還減少了對(duì)河道造成的污染。

在一期U型槽施做完成后，提前施做與中間隔水墻相連的二期圍堰鋼板樁，避免將一期U型槽清理的土在英雄河西側(cè)填筑圍堰時(shí)再次回填。

3.3.3 河道還建施工

在河道施工段的主體結(jié)構(gòu)完成施工后，破除河道內(nèi)地下連續(xù)墻至U型槽底板底標(biāo)高，U型槽延至地連墻外側(cè)1 m，地連墻外側(cè)的底板做成凸榫形，防止河水滲入主體結(jié)構(gòu)。

A.U型槽中間鋼筋混凝土隔水墻破除。中間隔水墻的破除施工應(yīng)盡量避開(kāi)雨雪季節(jié)。應(yīng)在已還建的U型槽上填筑一個(gè)作業(yè)平臺(tái)，以供鋼板樁打插機(jī)、吊車(chē)、挖機(jī)和其他設(shè)備操作。中間隔墻破除時(shí)，可在迎水側(cè)施做砂袋-黏土圍堰，大砂袋采用吊車(chē)吊放，錯(cuò)縫放置，接縫較大處采用小砂袋填充。砂袋與隔水墻之間采用黏土回填壓實(shí)。回填由中間向兩側(cè)進(jìn)行，并在黏土與隔水墻之間事先插入1 cm厚的鋼板，目的是在擋水墻破除過(guò)程中確保后方土體的穩(wěn)定性，相鄰鋼板之間要留有20 cm的搭接長(zhǎng)度。B.河道清理和鋼板樁拔除。一期U型槽完成還建之后，要將U型槽北側(cè)(臨近神州橋)的鋼板樁拔除。由于橋上鋼板樁打插機(jī)無(wú)法作業(yè)，為避免再次在已經(jīng)還建的U型槽內(nèi)回填作業(yè)平臺(tái)，施做U型槽之前，應(yīng)在河道擋水墻和鋼板樁中間預(yù)留出一個(gè)3 m寬的機(jī)械作業(yè)通道，便于長(zhǎng)臂挖機(jī)可以在一期U型槽東西兩側(cè)將北側(cè)河道清理干凈。拔除南側(cè)鋼板樁，完成河道清理作業(yè)。等到回填河道西側(cè)時(shí)再拔除河道中間的鋼板樁。二期U型槽還建完成之后，由于北側(cè)(臨近神州橋)無(wú)法為鋼板樁打插機(jī)、長(zhǎng)臂挖機(jī)等機(jī)械提供作業(yè)平臺(tái)，故而充分利用破除隔水墻時(shí)在U型槽內(nèi)所填筑的平臺(tái)來(lái)完成鋼板樁拔除和河道清理作業(yè)。

4 施工安全與質(zhì)量保障措施

4.1 施工安全保障措施

第一，施工前對(duì)所有作業(yè)人員進(jìn)行安全培訓(xùn)教育和書(shū)面交底。第二，在鋼板樁施工過(guò)程中安排專(zhuān)人指揮，并在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置警戒線，非作業(yè)人員禁止入內(nèi)。第三，鋼板樁打插過(guò)程中，應(yīng)將套栓住鋼板樁的鋼絲繩系在鋼板樁打插機(jī)上。第四，鋼板樁打插司機(jī)、吊車(chē)司機(jī)、挖機(jī)司機(jī)及其他特種作業(yè)人員均應(yīng)進(jìn)行崗前培訓(xùn)，持證上崗。第五，邊坡開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)采取必要的坡面防護(hù)措施。第六，規(guī)范氧氣乙炔的使用方式，使用時(shí)，氧氣乙炔間隔不能小于5 m，而且乙炔嚴(yán)禁倒地使用。第七，健全的組織保證措施是實(shí)現(xiàn)安全質(zhì)量控制的重要因素。在各分項(xiàng)工程作業(yè)前，都應(yīng)組織防洪演練，應(yīng)急物資應(yīng)準(zhǔn)備充足，并合理安排人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視，確保各工序能夠順利完成。

4.2 施工質(zhì)量保障措施

第一，測(cè)量放線。圍堰施工時(shí)應(yīng)保證必需的過(guò)水?dāng)嗝?，并保證兩側(cè)漿砌片石河堤不受破壞。第二，鋼板樁沉樁施工前應(yīng)先試樁，試樁數(shù)量不小于10根。第三，在插打過(guò)程中，隨時(shí)測(cè)量監(jiān)控每塊樁的斜度，保證其斜度不超過(guò)2%。若偏斜過(guò)大不能用拉齊方法調(diào)正時(shí)可拔起重打，鋼板樁接縫應(yīng)采用捻縫處理。第四，鋼板樁圍堰四周均采用優(yōu)質(zhì)黏土回填壓實(shí)，防止河水滲入基坑內(nèi)。第五，砂袋-黏土圍堰填筑時(shí)，砂袋要堆碼密實(shí)，大砂袋錯(cuò)縫處可利用小砂袋填充，要采用低含水量的黏土，保證填筑的密實(shí)性。第六，擋水墻破除后，剩余的混凝土和鋼筋不允許高出還建U型槽底板。

5 施工監(jiān)測(cè)

明挖法鋼板樁圍堰穿越河道施工是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)性較大的系統(tǒng)工程，必須在施工過(guò)程中做到動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和信息化處理，從而確保圍堰及周邊環(huán)境的安全。

監(jiān)控目的。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，以達(dá)到指導(dǎo)施工的目的。通過(guò)監(jiān)測(cè)可以確保鋼板樁的施工質(zhì)量，明確圍堰的穩(wěn)定情況、明挖基坑圍護(hù)體系的受力變形情況、周邊構(gòu)筑物及管線的安全情況。

主要監(jiān)控項(xiàng)目。A.河道水位。B.河堤、道路等周邊環(huán)境的水平及豎直位移。C.基坑外圍的地下水位。D.圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平及豎直位移。E.地表沉降。F.基坑底部的隆起。G.鋼板樁受力后的水平撓度。H.支撐體系的軸力。I.開(kāi)挖邊坡的穩(wěn)定性。