鎖扣鋼管樁圍堰施工在深埋式水中承臺中的應(yīng)用

張叢 劉嘉蕾

摘 要：本文結(jié)合珠海市鶴港高速公路鶴洲水道橋主墩承臺施工，簡述鎖扣鋼管樁施工流程及安全管控措施。同時為類似工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：鎖扣鋼管樁;圍堰監(jiān)測

1、引言

近年來，隨著我國橋梁建設(shè)的飛速發(fā)展，橋梁施工的質(zhì)量越來越受到關(guān)注。跨江河等橋梁越來越多，水下承臺施工成為不可或缺的一環(huán)。為了加快整體施工進(jìn)度、保證工程質(zhì)量，項(xiàng)目部對鋼板樁圍堰、鎖扣鋼管樁圍堰、雙壁鋼圍堰這三種常見的圍堰形式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析對比。結(jié)合承臺的結(jié)構(gòu)形式、地質(zhì)、水文等條件及以往的施工經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目部最終決定使用鎖扣鋼管樁圍堰施工方案，并具體實(shí)施，最終得到了預(yù)期的效果。

2、工程概況

鶴洲水道橋?yàn)辁Q港高速項(xiàng)目的控制性工程，全長978.5m，主橋?yàn)椋?5+90+160+90）m預(yù)應(yīng)力混凝土四跨連續(xù)剛構(gòu)橋，引橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土組合小箱梁橋。見圖2-1。

鶴洲水道橋主墩承臺為分離式承臺，呈六邊形，邊長為7.867m，高4.5m，承臺底標(biāo)高為-9.4m，頂標(biāo)高為-4.9m。河床底標(biāo)高為-2.64m，為深埋式承臺。因左右幅承臺間距僅1.6m，故共用一個圍堰。

3、地質(zhì)情況

根據(jù)鶴洲水道橋地勘報告顯示，場地內(nèi)的土層按照自上而下依次為：

1）人工素填土，厚度<5m，主要分布于地表及兩岸大堤附近;

2）海陸交互沉積層，有淤泥、淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、粉砂、粗砂組成;

4、圍堰選型

常見的圍堰形式為鋼板樁圍堰、鎖扣鋼管樁圍堰、雙壁鋼圍堰等，其優(yōu)劣分析如下表：

5、鎖扣鋼管樁圍堰施工

5.1鎖扣鋼管樁加工及運(yùn)輸

鎖扣鋼管樁主管采用630×10mm鋼管樁，長度30m，采用180×10mm無縫鋼管及工16組合成“T-C”結(jié)構(gòu)。為了保證鎖扣鋼管樁加工質(zhì)量，鋼管樁加工使用專用胎架。胎架由具備一定強(qiáng)度及剛度的型鋼組成。

5.2圍堰設(shè)計(jì)

圍檁共設(shè)置3層，第一層圍檁采用2I56a，內(nèi)支撐系統(tǒng)由Φ630×10mm主內(nèi)撐、Φ426×6mm輔助內(nèi)撐及平聯(lián)組成，第二層及第三層圍檁采用4I56a，內(nèi)支撐系統(tǒng)由Φ820×10mm主內(nèi)撐、Φ630×10mm輔助內(nèi)撐及平聯(lián)組成。

5.3鎖扣鋼管樁施打

為了提高鎖扣鋼管樁施打的精度，設(shè)置雙層雙向?qū)蚩蜉o助施打。鉆孔平臺拆除后，在圍堰內(nèi)施沉8根定位樁，于護(hù)筒及定位樁上焊接雙層牛腿，再逐段安裝定位框。

頂層內(nèi)側(cè)導(dǎo)向框采用第一層圍檁（2I56a），使用I25作為外側(cè)導(dǎo)向框，下層使用I25作為導(dǎo)向框。導(dǎo)向框與牛腿臨時焊接固定，內(nèi)外側(cè)導(dǎo)向框的間距比鋼管樁外徑大3～5cm。首根鋼管樁使用口字型定位框進(jìn)行定位，利用內(nèi)外側(cè)導(dǎo)向框及臨時焊接的工字鋼形成限位結(jié)構(gòu)，待確認(rèn)管樁的平面位置及垂直度均滿足要求后，開啟振動錘施沉。后續(xù)每成功施沉10～15根管樁后檢查樁身垂直度。鎖扣鋼管樁合龍前，還剩約5根管樁左右的間距時應(yīng)復(fù)核合龍口的間距，根據(jù)間距大小微調(diào)后續(xù)的管樁的位置或加工異形管樁，完成鎖扣鋼管樁圍堰的合龍。

5.4鎖扣鋼管樁止水堵漏

鎖扣鋼管樁成功合龍后，需對鋼管樁之間的縫隙進(jìn)行封堵。提前準(zhǔn)備好比例為7：3的砂和鋸末，充填前，應(yīng)將砂和鋸末進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，保證良好的止水效果。待所有縫隙填充完成后，由潛水員水下向管樁的縫隙中塞入止水布條。此過程重復(fù)兩次可得到非常好的止水效果。

6、基坑開挖

第一層內(nèi)支撐及圍檁安裝完成后，抽水至設(shè)計(jì)標(biāo)高（-3.0m），安裝第二層圍檁及內(nèi)支撐，第二層圍檁安裝完成后，在抽水并開挖至-6.5m，安裝第三層圍檁及內(nèi)支撐。

基坑開挖使用長臂挖機(jī)及抓斗進(jìn)行粗挖，圍堰長邊兩側(cè)支棧橋上各安排一臺長臂挖機(jī)或吊車配合抓斗進(jìn)行粗挖，挖除的淤泥采用自卸車運(yùn)出施工現(xiàn)場。

粗挖完成后采用空氣吸泥機(jī)進(jìn)行精挖。精挖至-12.9m處，使用挖機(jī)向水下拋填砂袋或碎石。砂袋及碎石的拋填可根據(jù)搭設(shè)的封底平臺進(jìn)行劃分。

7、圍堰監(jiān)測

7.1位移監(jiān)測

圍堰、承臺施工階段位移監(jiān)測：第一層圍檁及內(nèi)支撐安裝完成后，需在圍檁與鎖扣鋼管樁的縫隙間采用鋼板塞填并焊接，確保每根鋼管樁能夠給均為傳力至圍檁上。然后在鋼管樁頂部布置位移監(jiān)測點(diǎn)。

7.2應(yīng)力監(jiān)測

在圍檁及內(nèi)支撐表面粘貼振弦式表面式智能增強(qiáng)型傳感器，在每個工況開始前、實(shí)施后均采用綜合測試儀采集相應(yīng)的應(yīng)變數(shù)據(jù)。每層圍檁和支撐均布置應(yīng)力測點(diǎn)，每層應(yīng)力測點(diǎn)共設(shè)置9個點(diǎn)，三層合計(jì)27個[1]。

7.3監(jiān)測頻率及結(jié)果

在整個圍堰及承臺的施工過程中，應(yīng)保持不斷的監(jiān)測工作，從而形成一套完成的監(jiān)測數(shù)據(jù)。根據(jù)不同的工況設(shè)置不同的監(jiān)測頻率。

1）圍檁及內(nèi)支撐施工階段，每天至少監(jiān)測一次;

2）封底混凝土澆筑完成后的7天內(nèi)每天至少監(jiān)測一次、7天后每3天監(jiān)測一次;

3）圍堰支撐拆除前監(jiān)測一次，拆除過程中每天至少監(jiān)測一次，穩(wěn)定后每隔2天監(jiān)測一次。

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，圍堰的位移、變形及應(yīng)力均在可控范圍內(nèi)，可滿足施工要求。

8、總結(jié)

鶴洲水道橋主墩承臺施工采用鎖扣鋼管樁圍堰施工技術(shù)，取得了預(yù)期的效果。同時鎖扣鋼管樁自身的可循環(huán)利用的特點(diǎn)，提高了材料的使用周期，達(dá)到了節(jié)約成本的目標(biāo)，值得廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李開心，徐猛.深埋式承臺鎖扣鋼管樁圍堰設(shè)計(jì)及施工技術(shù)[J].珠江水運(yùn)，2019（15）：35-37.