橋梁工程鋼板樁圍堰施工技術(shù)分析

1 前言

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的大背景下，我國(guó)的橋梁工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。橋梁工程的建設(shè)給人們的日常生活帶來(lái)了巨大影響，為進(jìn)一步促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供了重要的推動(dòng)作用。鋼板樁圍堰施工是橋梁工程中常用的施工技術(shù)之一，它可以為工程施工的順利開(kāi)展和工程質(zhì)量提供有力的支撐。因此，大多數(shù)企業(yè)要充分了解鋼板樁圍堰的施工技術(shù)，并根據(jù)橋梁工程的實(shí)際情況加以應(yīng)用。

2 工程概況

射陽(yáng)河大橋項(xiàng)目10#和11#承臺(tái)位于射陽(yáng)河河道內(nèi)。承臺(tái)大小為13.9×10.1×3m，且左右幅承臺(tái)放在一個(gè)圍堰內(nèi)進(jìn)行施工，滿足施工的圍堰尺寸16.8×26.9m，按照水位0.5m 標(biāo)高，圍堰深度14.26m。射陽(yáng)河航道等級(jí)是IV級(jí)航道，最高通航水位1.93m，最低通航水位0.15m，通航凈空為90×7m，設(shè)計(jì)洪水位1.217m。河床下主要是淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：灰色-灰褐色、軟塑-流塑，土質(zhì)較均勻，稍有腥臭味。為保證工程施工質(zhì)量，根據(jù)工程特點(diǎn)、工程量、工程地理位置和河段水文地質(zhì)條件，江西省煤田地質(zhì)局對(duì)房縣黃坪堵河大橋進(jìn)行研究后，決定采取鋼板樁圍堰施工的方式進(jìn)行施工。鋼板樁采用IVw-27m 鋼板樁，并做5層圍檁支撐，且5層圍檁支撐布局相同[1]。圍檁支撐材料均采用HN700×300×13×24型鋼雙拼。鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)圖

3 施工工藝流程

射陽(yáng)河大橋的圍堰具有特殊性，且施工工藝比較復(fù)雜，這里對(duì)施工工藝進(jìn)行了描述，具體如下：

在預(yù)留鋼護(hù)筒上面安裝豎向?qū)蛄?，并按照圍檁支撐布局在導(dǎo)梁上面焊接第5道圍檁的臨時(shí)性牛腿和拼接圍檁支撐牛腿；加工第5道圍檁支撐并在完成的圍檁支撐上安裝標(biāo)高桿；切割加工牛腿整體，下放第5道圍檁支撐；在導(dǎo)向上焊接拼接圍檁支撐牛腿，加工第4道圍檁支撐并在完成的圍檁支撐上安裝標(biāo)高桿；切割加工牛腿，整體下放第4道圍檁支撐；在導(dǎo)向上焊接拼接圍檁支撐牛腿，加工第3道圍檁支撐；切割加工牛腿，整體下放第3道圍檁支撐；在導(dǎo)向上焊接拼接圍檁支撐牛腿，加工第2道圍檁支撐；切割加工牛腿，整體下放第2道圍檁支撐；在導(dǎo)向上焊接拼接圍檁支撐牛腿，安裝第1層圍檁支撐；將做好的圍檁支撐作為鋼板樁導(dǎo)向架，一次插打鋼板樁直至合攏；進(jìn)行混凝土封底；圍堰抽水至圍堰底部；焊接第5層和第1層永久牛腿，并切割第5層臨時(shí)牛腿、第1層加工牛腿和豎向?qū)Я?；進(jìn)行承臺(tái)施工，承臺(tái)內(nèi)側(cè)灌砂并注水，灌注50cm混凝土圈梁；拆除第5層圍檁支撐，澆筑第1 節(jié)墩身混凝土；墩身混凝土出水，圍堰灌水，每次灌水至圍檁下0.3m處，并拆除一道圍檁支撐，圍檁支撐自基坑底往上逐層拆除；拔出鋼板樁，完成圍堰施工。

4 鋼板樁圍堰施工

在圍堰施工過(guò)程中，鋼板樁的截流是一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)，它對(duì)圍堰的封閉性有很大的影響。因此，在裝配鋼板樁時(shí)，工人們要事先仔細(xì)測(cè)量每個(gè)鋼板樁的具體寬度，以保證裝配質(zhì)量。一般情況下，當(dāng)鋼板樁閉合時(shí)，合攏口的兩側(cè)不可能完全吻合，需要工作人員采取有效的方法進(jìn)行調(diào)整。

4.1 鋼板樁的插打

鋼板打樁采用80T 履帶式升降機(jī)和DZ120 振動(dòng)錘從圍堰橫橋中心開(kāi)始依次插入和帶動(dòng)兩側(cè)，最后圍繞橋下游的小長(zhǎng)角樁閉合。采用內(nèi)部支撐框架作為鋼板樁打樁前的導(dǎo)向框架。根據(jù)之前插入的幾根鋼板樁，畫出每個(gè)鋼板樁邊緣線的導(dǎo)向架和鋼板樁寬度，焊接桁架約2m，設(shè)置一個(gè)限制裝置導(dǎo)向架，并擴(kuò)大鋼板樁邊緣1cm。

鋼板樁的合攏技術(shù)是鋼板樁圍堰施工中的關(guān)鍵技術(shù)。為了控制合閘口鋼板樁的垂直度，合攏口兩側(cè)有10根以上鋼板樁時(shí)，相關(guān)人員要嚴(yán)格控制鋼板樁的傾斜，并對(duì)每一樁鋼板樁進(jìn)行軸向和法向斜度測(cè)量，根據(jù)斜度的累積和遞增規(guī)律，結(jié)合已有施工經(jīng)驗(yàn)，估算后續(xù)樁的斜度；然后依次插入并逐步校正樁，以確保傾斜達(dá)到閉合點(diǎn)，軸向和正常傾斜控制在0.2%以內(nèi)。

在長(zhǎng)角樁附近的4～5根鋼板樁處選擇鋼板樁的最終合攏點(diǎn)。在圍堰即將接近時(shí)，測(cè)量和計(jì)算鋼板樁底部的直線距離，然后根據(jù)鋼板樁的寬度，計(jì)算出該部位所需的鋼板樁數(shù)量，以確定下一步鋼板樁的插打工藝[2]。圍堰合攏時(shí)，兩側(cè)鎖扣不一定平行，施工人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整合攏，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施。通過(guò)測(cè)量和觀察偏差鋼板樁尖兩端，使用千斤頂或滑輪組調(diào)整并行鋼板樁尖。除此之外，還可以采用異形鋼板樁關(guān)閉的方法。也就是說(shuō)，當(dāng)鋼板樁合攏，發(fā)現(xiàn)兩邊的鎖扣不平行時(shí)，在兩端相距一定范圍內(nèi)時(shí)插打異型鋼板樁合攏。

4.2 基坑開(kāi)挖施工

根據(jù)圍堰設(shè)計(jì)要求，10#、11#主墩基坑開(kāi)挖采用水下抽水吸泥施工；在鋼圍堰內(nèi)支撐安裝到位后，抄墊密實(shí)的情況下進(jìn)行抽水吸泥施工。另外，為了縮短抽泥時(shí)間，應(yīng)采用抓斗配合抓泥，清理圍堰內(nèi)基底至封底砼底面，清理完后潛水員下潛檢查基底平整度、清理鋼板樁及鋼護(hù)筒外壁并做好記錄。高壓氣泵吸泥機(jī)工作時(shí)，將整機(jī)放入水中，并由高壓氣泵向管道內(nèi)充氣，鋼管的下部進(jìn)入坑底不斷攪拌，隨著氣體的不斷進(jìn)入，水不斷排出，同時(shí)泥土也一起排出?；组_(kāi)挖至封底砼底面，清理鋼板樁及鋼護(hù)筒外壁并做好記錄，準(zhǔn)備澆筑封底混凝土。

4.3 封底混凝土施工

為了使密封混凝土通過(guò)管道流向所需的位置，在混凝土配制過(guò)程中除了要有足夠的流動(dòng)性外，管道內(nèi)混凝土柱的壓力還必須超過(guò)管道外的水柱壓力。壓力值超過(guò)壓力值稱為超壓。該值取決于導(dǎo)管的操作半徑R(圖2)。

圖2 導(dǎo)管高度示意圖

砼澆注最后，綜合測(cè)量砼面標(biāo)高，力求封底砼頂面平整，并確保覆蓋厚度。當(dāng)所有要點(diǎn)都滿足要求后，終止砼澆注，拔出導(dǎo)管并沖洗堆放[3]。

4.4 樁頭鑿除

待封底混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%，圍堰內(nèi)抽水至封底混凝土頂面，割除護(hù)筒，并清理封底混凝土頂面，同時(shí)進(jìn)行樁頭鑿除施工。首先要確定承臺(tái)底標(biāo)高，施工人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙將樁頂混凝土鉆孔至承臺(tái)底設(shè)計(jì)標(biāo)高上方10cm處，人工剝離樁頂主筋，并將彎曲變形部分調(diào)直，保證樁頭平整無(wú)鍋底。若發(fā)現(xiàn)樁頭有不合格砼（如夾泥），則應(yīng)將樁頂不合格混凝土鑿除且清理干凈，并用比標(biāo)號(hào)高一號(hào)的砼補(bǔ)齊。在達(dá)到樁強(qiáng)度的50%以上時(shí)，再將伸入承臺(tái)內(nèi)的樁頂部分鑿毛、清洗干凈。樁頭完成后，施工人員就可以按設(shè)計(jì)要求對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行檢查；待檢查合格后，方可進(jìn)行下道工序的施工；若不合格，則應(yīng)立即處理。在鑿除樁頭當(dāng)面要嚴(yán)格控制樁頂標(biāo)高，嚴(yán)禁使用重型機(jī)械蠻力拉斷樁頭[4]。

4.5 鋼筋加工及安裝

按規(guī)定對(duì)進(jìn)場(chǎng)鋼筋及D16 鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行原材試驗(yàn)和焊接試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后方可用于本工程。承臺(tái)鋼筋綁扎前，先對(duì)鋼筋的外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，檢查鋼筋表面是否潔凈，如有油污銹蝕等必須清除。

4.6 模板安裝

在模板安裝前，重新準(zhǔn)確測(cè)量中心軸和縱橫軸，確定蓋板的四個(gè)角。汽車吊配有手動(dòng)安裝模板，帽模使用整塊竹膠板，模板的平整度和尺寸應(yīng)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。相鄰模板之間應(yīng)放置海綿條，防止漏漿。除此之外。模板安裝時(shí)，模板接縫應(yīng)緊直。

砼澆筑前應(yīng)檢查模板、鋼筋、預(yù)埋件兩次，符合設(shè)計(jì)要求且準(zhǔn)確無(wú)誤，并經(jīng)監(jiān)理檢驗(yàn)合格后方可澆筑。模板中可能含有雜物，因此積水和鋼筋要清洗干凈，同時(shí)模板安裝應(yīng)牢固，接縫光滑緊密無(wú)漿液滲漏；模板如有縫隙，則應(yīng)堵塞緊密。模板安裝后，施工人員要對(duì)模板頂部的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量并標(biāo)記。

4.7 混凝土澆筑

主墩施工時(shí)，為了降低水化熱，施工人員要在承臺(tái)內(nèi)埋設(shè)冷卻水管，以此增加混凝土散熱面積。冷卻水管應(yīng)采用內(nèi)徑1in的輸水鋼管，冷卻水管的出入口應(yīng)集中布置、統(tǒng)一管理、明確標(biāo)識(shí)，且水管由潛水泵供應(yīng)。安裝時(shí)注意冷卻管道暢通，接頭可靠不漏水，同時(shí)能夠通過(guò)通水試驗(yàn)。

4.8 圍堰拆除

橋墩施工至水面以上后，用碎石回填承臺(tái)與鋼板樁之間空隙，并對(duì)施工承臺(tái)頂進(jìn)行抄墊圈梁，待承臺(tái)、抄墊圈梁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%時(shí)，拆除第5道內(nèi)圍檁與內(nèi)支撐。圍檁支撐的拆除應(yīng)由下往上逐層拆除。

墩身建成后出水，回水至圍堰外的水位，鋼板樁應(yīng)拉出重新使用。在拔出鋼板樁時(shí)，應(yīng)盡量將下部與混凝土分離，然后將鋼板樁再次拔出；經(jīng)輕微錘擊、振動(dòng)后，每樁拉拔1～2m，再將鋼板樁全部拉拔松開(kāi)，然后依次拉拔；樁尖打卷及鎖口變形的樁，能夠提高拉樁設(shè)備的能力，將相鄰樁一起拉出。

5 結(jié)語(yǔ)

圍堰施工是橋梁工程中常用的施工技術(shù)之一。它的應(yīng)用可以為工程建設(shè)的順利發(fā)展和工程質(zhì)量的提高提供有力支撐。因此，企業(yè)應(yīng)充分了解鋼板樁圍堰的施工技術(shù)，并根據(jù)橋梁工程的實(shí)際情況進(jìn)行有效的使用。