超長鋼板樁圍堰施工新技術(shù)研究

劉忠波 劉廉碧

【摘? 要】論文主要結(jié)合濱北線松花江公鐵兩用橋改建工程施工，在常規(guī)施工工藝工法基礎(chǔ)上，引進(jìn)裝配式、智能化等施工新技術(shù)，改進(jìn)傳統(tǒng)施工技術(shù)，提高施工質(zhì)量的同時(shí)，有效降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)同類工程施工具有指導(dǎo)意義。

【Abstract】This paper mainly combines the reconstruction project of Binbei Line Songhuajiang railway double-use bridge. On the basis of the conventional construction technique， this paper introduces new construction technologies such as assembly and intelligentization， improves the traditional construction technology， improves the construction quality， and effectively reduces the construction risk， which has guiding significance to the construction of similar projects.

【關(guān)鍵詞】鋼板樁;圍堰;施工;新技術(shù)

【Keywords】steel sheet pile; cofferdam; construction; new technology

【中圖分類號(hào)】U445.55+.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）09-0182-02

1 引言

近年來，國內(nèi)橋梁深水基礎(chǔ)廣泛采用大型群樁基礎(chǔ)，隨之發(fā)展而來的相應(yīng)有多種圍堰施工技術(shù)。常見的圍堰形式主要有鋼板樁圍堰、鎖口鋼管樁圍堰、雙壁鋼圍堰等，其中鋼板樁圍堰具有施工速度快、經(jīng)濟(jì)效益好、可重復(fù)利用等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于修建橋梁深水基礎(chǔ)時(shí)的圍堰工程。本文主要結(jié)合濱北線松花江公鐵兩用橋改建工程施工實(shí)踐，簡要介紹與常規(guī)鋼板樁圍堰施工相比的新技術(shù)。

2 工程概況

濱北線松花江公鐵兩用橋改建工程位于濱北線哈爾濱東站至松浦站間，是濱北鐵路線和城市快速路跨越松花江的主要橋梁，上層為公路，下層為鐵路，主橋公鐵公用，公路橋面雙向6車道，橋面寬30m，鐵路為雙線。公鐵合建段橋孔布置方案采用[2～32m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁+2×96m簡支鋼桁梁+（96+2×144+96）m雙線連續(xù)鋼桁橋梁+6×96m簡支鋼桁梁+22～32m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁]，合建長度2052.7m。圓端型橋墩，鉆孔樁基礎(chǔ)?？缃鳂蚨仗幩?4m，抽水后圍堰內(nèi)外水頭差達(dá)17m，采用鋼板樁圍堰施工，鋼板樁長28m。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 鋼板樁插打?qū)蚨ㄎ恍录夹g(shù)

鋼板樁插打時(shí)要嚴(yán)格控制樁的垂直度和圍堰平面尺寸，尤其是第一根樁要從兩個(gè)相互垂直的方向同時(shí)控制，確保垂直不偏。利用鋼護(hù)筒焊接支撐牛腿，其上設(shè)置平面定位框，作為鋼板樁插打時(shí)的導(dǎo)向裝置。首根鋼板樁插打前，在平面定位框上安裝高度3m的首樁導(dǎo)向架，導(dǎo)向架上下口設(shè)置有可調(diào)節(jié)限位滾輪;首根鋼板樁插打時(shí)，采用數(shù)顯式水平尺實(shí)時(shí)測量鋼板樁垂直度，確保首根鋼板樁的垂直度滿足要求。首樁插打到位后，拆除首樁導(dǎo)向架，其余鋼板樁依次通過已打入鋼板樁的鎖口和平面定位框限位插打控制鋼板樁的垂直度（見圖1和圖2）。

3.2 內(nèi)支撐裝配化施工新技術(shù)

內(nèi)支撐采用裝配式施工，其支撐桿件在構(gòu)件廠內(nèi)統(tǒng)一加工，內(nèi)支撐型鋼構(gòu)件按設(shè)計(jì)尺寸下料，先整體后局部依次拼裝焊接成型，對(duì)內(nèi)支撐焊縫進(jìn)行超聲波探檢測，檢測合格后統(tǒng)一進(jìn)行防腐涂裝。內(nèi)支撐安裝時(shí)采用平板車船運(yùn)至現(xiàn)場，整體吊裝至焊接于鋼板樁凹槽內(nèi)的鉸接牛腿上。內(nèi)支撐吊至鉸接牛腿后，采用內(nèi)支撐下放系統(tǒng)分層下放（見圖3）。

3.3 鋼護(hù)筒水下清洗新技術(shù)

在進(jìn)行封底混凝土施工時(shí)，封底混凝土高度范圍內(nèi)的鋼板樁及鋼護(hù)筒清洗不徹底，圍堰抽水后易形成滲水通道，影響圍堰施工安全。常規(guī)施工時(shí)，潛水員持高壓水槍水下沖洗鋼板樁及鋼護(hù)筒，不僅操作不便，而且沖洗面積難以全覆蓋，沖洗質(zhì)量難以得到保證。本工程中，引進(jìn)了鋼板樁及鋼護(hù)筒快速清洗裝置。

鋼護(hù)筒水下清洗裝置：采用無縫鋼管加工成內(nèi)徑較鋼護(hù)筒直徑略大的圓環(huán)，圓環(huán)設(shè)置進(jìn)水口并通過橡膠水管與增壓離心泵相連，圓環(huán)內(nèi)側(cè)均勻布設(shè)6～8個(gè)直徑5mm的出水孔。為了確保水中鋼護(hù)筒清洗質(zhì)量，圓環(huán)鋼管頂面正交設(shè)置4個(gè)吊耳，同時(shí)加工十字形吊具并通過鋼絲繩與之相連。水中清洗鋼護(hù)筒時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)吊具帶動(dòng)圓環(huán)鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)，確保鋼護(hù)筒橫斷面沖洗全覆蓋。鋼板樁清洗時(shí)，采用無縫鋼管作為豎向送水通道，鋼管頂口與增壓離心泵通過橡膠水管連接，鋼管底口焊接噴嘴加大水壓，作業(yè)時(shí)鋼管沿著鋼板樁上下活動(dòng)沖洗鋼板樁。封底范圍內(nèi)鋼板樁及護(hù)筒清洗完成，引入高清水下攝影檢查清洗質(zhì)量，確保鋼板樁及護(hù)筒清洗質(zhì)量。

3.4 二次封底施工新技術(shù)

在進(jìn)行封底混凝土施工時(shí)，復(fù)雜地質(zhì)條件下河床面仍存在大量浮泥，直接澆筑封底混凝土，浮泥上涌將導(dǎo)致封底混凝土嚴(yán)重夾泥。圍堰抽水后，在巨大的水頭壓力作用下，極易形成涌水通道。本工程在封底混凝土澆筑前，河床面鋪設(shè)一層1m厚碎石。封底混凝土采用二次封底工藝，每次澆筑前清洗封底厚度范圍內(nèi)的鋼板樁及鋼護(hù)筒，第一次澆筑1m，作為隔離層包裹殘余浮泥;混凝土初凝后，用污水泵吸走已澆筑封底混凝土頂部的浮泥，再次清洗鋼板樁及鋼護(hù)筒，檢查合格后再進(jìn)行第二次封底混凝土澆筑。

4 施工監(jiān)控技術(shù)

為保證鋼板樁施工安全，需要在施工中進(jìn)行施工監(jiān)控，主要包含以下三個(gè)方面。

4.1 鋼板樁變形監(jiān)控

在圍堰長邊和短邊各設(shè)置一處測斜管，將固定測斜管的鍍鋅鋼管焊接在圍堰鋼板樁內(nèi)側(cè)，隨著鋼板樁插打進(jìn)入地層，再將測斜管放入鍍鋅鋼管中，測斜管與鍍鋅鋼管之間填入細(xì)沙固定測斜管。

4.2 內(nèi)支撐應(yīng)力監(jiān)控

內(nèi)支撐下放前，選擇有代表性的結(jié)構(gòu)部位，布置鋼弦式應(yīng)變計(jì)，圍堰施工過程中對(duì)內(nèi)支撐應(yīng)力進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測。

4.3 水位監(jiān)控

圍堰外側(cè)設(shè)置水準(zhǔn)尺，實(shí)時(shí)監(jiān)測水位的變化情況。

5 關(guān)鍵技術(shù)控制措施

①鋼板樁接長在專用平臺(tái)上進(jìn)行，并確保兩根鋼板樁的軸線在同一條軸線上，接口處平順、無錯(cuò)臺(tái)。對(duì)焊時(shí)，端頭做45°坡口，分層施焊，焊縫飽滿，對(duì)焊完成后，將焊縫打磨平整并采用超聲波探傷對(duì)焊縫進(jìn)行全檢。②鋼板樁插打時(shí)，采用平面定位框、首樁導(dǎo)向架控制鋼板樁平面位置及垂直度，為圍堰順利合龍奠定基礎(chǔ)。③內(nèi)支撐下放采用多臺(tái)千斤頂同步下放，通過液壓千斤頂頂升回縮實(shí)現(xiàn)內(nèi)支撐整體吊掛下放，過程中及時(shí)測量各吊點(diǎn)下放長度，嚴(yán)格控制單次下放高度，及時(shí)調(diào)整糾偏，確保內(nèi)支撐各個(gè)吊點(diǎn)位置同步下放。④圍堰抽水過程中，每抽水至內(nèi)支撐底口時(shí)暫停抽水，檢查并完善圍堰抄墊情況，確保所有鋼板樁與內(nèi)支撐抄墊到位。⑤圍堰吸泥過程中，使用測錘測量河床面標(biāo)高，封底前河床面標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高偏差控制在20cm以內(nèi)。⑥吸泥時(shí)，嚴(yán)禁堆放在鋼圍堰四周，以免增大堰外側(cè)壓力。⑦吸泥施工派遣潛水員時(shí)，潛水員應(yīng)在水中用手摸觸，尤其注意鋼板樁角隅泥土情況，確保清除到位。⑧圍堰吸泥完成，采用鋼板樁及護(hù)筒水下清洗裝置將封底高度范圍內(nèi)鋼板樁 及護(hù)筒清洗干凈，并采用水下高清攝影檢查清洗質(zhì)量。⑨鋼板樁圍堰封底采用設(shè)置碎石隔離層、二次封底施工工藝，提高封底混凝土自身質(zhì)量。

6 結(jié)語

①通過采用新型鋼板樁插打?qū)蚨ㄎ谎b置，有效解決了超長鋼板樁插打垂直度難以控制、圍堰最終合龍困難的難題。②通過鋼板樁圍堰內(nèi)支撐采用裝配化施工，縮短了圍堰施工工期，避免了原位組拼安全風(fēng)險(xiǎn)高、施工工期長的缺點(diǎn)。③通過引進(jìn)采用水下清洗裝置，在圍堰封底之前對(duì)封底厚度范圍內(nèi)的鋼板樁及鋼護(hù)筒進(jìn)行清洗，提高了清洗質(zhì)量及效率，確保封底混凝土界面清洗質(zhì)量。④通過對(duì)全砂層地質(zhì)條件下鋼板樁圍堰的封底，設(shè)置碎石隔離層、采用二次封底施工工藝，確保封底混凝土澆筑質(zhì)量。

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