鎖扣鋼管樁在橋梁圍堰施工中的應(yīng)用

段祺章

（中鐵十六局集團(tuán)第二工程有限公司，天津 300000 ）

1 桃江水庫大橋工程簡介

桃江水庫大橋起訖里程DK077+966.370～DK078+373.510，全長413.14m。橋梁中心里程DK78+167.0055，DK77+006.5～DK78+307.8 處跨越桃江水庫，河流與線路大里程夾角為115 度。全橋孔跨布置為：1-32m+1-24m 簡支梁簡支梁+（60+100+60）m 連續(xù)梁+1-32m 簡支梁-1-24m 簡支梁+1-32m 簡支梁+1-24m 簡支梁，橋址位于桃江水庫大壩上游3 公里，屬于庫區(qū)水位范圍內(nèi)，水面開闊，跨越點位置河面寬約316m，橋址兩側(cè)為植被茂密的丘陵。百年設(shè)計水位為174.53m。設(shè)計水位174.53m，測時水位174.38m。橋址范圍內(nèi)水域有通航要求，通航等級為Ⅷ級。桃江水庫大橋是本標(biāo)段重難點工程。

2 桃江水庫大橋圍堰施工總體方案

桃江水庫大橋圍堰施工總體方案充分基于施工難點進(jìn)行了綜合考慮，總體來說桃江水庫大橋圍堰施工的難點主要集中在以下兩個方面，分別是：

難點1：大橋的2#墩河床覆蓋層較薄，一側(cè)承臺裸露在河床外，覆蓋1.8米粉質(zhì)粘土；圍堰項目的鎖扣固定難度較大，稍有不慎會引起重大的安全事故。

難點2：根據(jù)設(shè)計計算封底混凝土2m，開挖深度基巖約4m，工程量（約3000 方）大，圍堰項目的水下部分不允許使用爆破的方式，會影響項目工期。

綜合考慮到以上兩個施工難點，項目組制定了如下的總體施工方案，1#～8#墩位于桃江水庫內(nèi)，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和地質(zhì)情況，各承臺擬采用的圍護(hù)形式。2#-7#承臺施工采用鎖扣式鋼管樁圍堰，圍堰內(nèi)基坑開挖采用水下吸泥作業(yè)方式（機(jī)械開挖），承臺封底采用水下封底，待封底混凝土強度達(dá)到強度后，進(jìn)行抽水、承臺施工，承臺為一次澆筑。圍堰圍護(hù)樁必須在主橋墩柱露出水面方可拆除，具體如表1 所示。

表1 桃江水庫大橋圍堰施工總體方案表

3 桃江水庫大橋圍堰的施工步驟

桃江水庫大橋圍堰的施工步驟結(jié)合項目的施工難點和總體方案，項目組制定了“五步走”的方案，具體來說桃江水庫大橋圍堰的施工步驟可以分為五步，分別是：

第一步：調(diào)整鉆機(jī)擺位，避開鎖扣鋼管樁輪廓線，并預(yù)留一定施工空間；為保證樁基的施工，采用由外到內(nèi)的澆筑順序；準(zhǔn)備足夠的工字型鋼和厚鋼板，封閉孔位作為運輸車輛通道。

第二步：根據(jù)鎖扣鋼管樁位置測量放線，間距5-8m 做個點；采用標(biāo)線畫出中線，沿中線向外側(cè)1.5m，內(nèi)側(cè)1.2m，做好拆除橋面切割線；沿標(biāo)線拆除縱向的反扣槽鋼，切割橫向的分配梁工字鋼；由外向內(nèi)逐跨逐節(jié)拆除承重貝雷梁。

第三步：根據(jù)鎖扣鋼管樁外邊線測量放線，間距5-8m 做個點；沿邊線向外側(cè)預(yù)留2cm，做好管樁施打的導(dǎo)向架；采用吊車在8m 的支棧橋上，施打鎖扣鋼管樁，同時拆除橫向承重梁；采用220 型小型旋挖機(jī)進(jìn)行逐樁引孔至設(shè)計標(biāo)高，振動錘再逐根復(fù)打；集中加工6m 鋼筋籠，逐根下放，進(jìn)行鋼管樁固結(jié)段澆筑（兩端預(yù)留3 根調(diào)節(jié)樁）。

第四步：由里到外灌注基樁，撤離鉆孔樁機(jī)，清理平臺；根據(jù)鎖扣鋼管樁位置拆除第一片承重貝雷梁（3m）；測量放線安設(shè)導(dǎo)向架；振動錘（DZ120）插打管樁，180 小型旋挖引孔，再復(fù)打；集中加工6m 鋼筋籠，逐根下放，進(jìn)行鋼管樁固結(jié)段澆筑（兩端預(yù)留3 根調(diào)節(jié)樁）；單邊調(diào)整合龍后，進(jìn)行合龍段樁清孔，安放鋼筋籠，澆筑固結(jié)段混凝土。

第五步：根據(jù)鎖扣鋼管樁位置拆除平臺橋面系和承重貝雷梁；測量放線安設(shè)導(dǎo)向架；振動錘（DZ120）插打管樁，180 小型旋挖引孔，再復(fù)打；采用角樁同步合龍法合龍，即角樁前后各3 根樁先鎖扣合龍，再循環(huán)施打；調(diào)整合龍后，引孔復(fù)打到位，集中加工6m 鋼筋籠，逐根下放，進(jìn)行鋼管樁固結(jié)段澆筑。

按照以上的施工步驟，桃江水庫大橋圍堰工程順利實施，同時項目對提前對于項目過程中可能遇到的風(fēng)險進(jìn)行了風(fēng)險預(yù)案準(zhǔn)備，形成了風(fēng)險風(fēng)險預(yù)防及對策措施表，如表2 所示，從表中可以看到，桃江水庫大橋圍堰施工風(fēng)險主要集中在四個方面，分別是鎖扣鋼管樁施工、抽水清淤、圍堰漏水和圍堰拆除，項目組對于每一種類型的施工風(fēng)險都提前準(zhǔn)備了對策措施，并且形成了系統(tǒng)性的措施表。

表2 桃江水庫大橋圍堰施工風(fēng)險預(yù)防及對策措施表

下面我們對于桃江水庫大橋圍堰施工過程中的鎖扣鋼管樁圍囹支撐安裝、鎖扣鋼管樁鋼支撐安裝和基坑開挖三個施工過程進(jìn)行詳細(xì)的論述。

3.1 鎖扣鋼管樁圍囹支撐安裝

鎖扣鋼管樁圍囹支撐是圍護(hù)樁安全穩(wěn)定主要受力構(gòu)件，按總體要求，抽水施工階段鋼支撐的安裝工期約12 天。首先測量放線標(biāo)出鋼圍囹安裝標(biāo)高和托架的安裝位置。然后進(jìn)行圍囹托架安裝，在鎖扣鋼管上直接焊接型鋼三角托架，連通水管控制頂面水平同面。具體的鎖扣鋼管樁圍囹支撐安裝可以分為五個步驟，分別是：

第一步：

安裝頂面第一道圍囹，架設(shè)焊接四角的角撐；

第二步：

第一道支撐復(fù)檢合格后，進(jìn)行基坑抽水至第二道圍囹下50cm，安設(shè)三角牛腿，安放圍囹，架設(shè)對撐和角撐；

第三步：

第二道支撐復(fù)檢合格后，進(jìn)行基坑抽水至第三道圍囹下50cm，安設(shè)三角牛腿，安放圍囹，架設(shè)對撐和角撐；

第四步：

第三道支撐復(fù)檢合格后，進(jìn)行基坑抽水至第四道圍囹下50cm，安設(shè)三角牛腿，安放圍囹，架設(shè)對撐和角撐；

第五步：

第四道支撐復(fù)檢合格后，進(jìn)行基坑抽干水，測量復(fù)測封底混凝土標(biāo)高，人工清理鑿平封底混凝土面，根據(jù)設(shè)計承臺底面高程進(jìn)行墊層找平。

3.2 鎖扣鋼管樁鋼支撐安裝

作為橋梁大橋圍堰施工過程中的至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，鎖扣鋼管樁鋼支撐安裝同樣也是需要系統(tǒng)的開展研究，在桃江水庫大橋圍堰的施工過程中，項目組進(jìn)行了細(xì)致的歸納總結(jié)，明確了鎖扣鋼管樁鋼支撐安裝的八個安裝步驟，分別是：

第一步：每節(jié)段分層抽水至支撐架設(shè)的高度后，立即放出支撐位置線。

第二步：清理沖孔樁的表面，焊接鋼牛腿，并拉線加設(shè)鋼板調(diào)整鋼管樁平面作為鋼圍囹的支撐面。

第三步：按圍囹間寬度在地面組拼對接成整體鋼支撐，微調(diào)采用特制鋼楔。

第四步：用汽車吊放鋼支撐到牛腿上，采用手工電焊的方式進(jìn)行電焊。

第五步：鋼支撐斜撐處，斜撐端部與鋼管樁接觸處應(yīng)緊密結(jié)合，斜撐處鋼圍囹采用斜切鋼管與角撐角度一致，頂部加設(shè)封頂鋼板再與圍囹固結(jié)。

第六步：根據(jù)設(shè)計要求做到先撐后抽水降水，和抽水降水密切配合，工序搭接要穩(wěn)妥；

第七步：安裝時，腰梁、端頭、各軸線要在同一平面上，為確保平直，圍囹、對撐、角撐安裝必須進(jìn)行平面高程控制。

第八步：整個施工過程中和基坑監(jiān)測同步進(jìn)行。

3.3 基坑開挖

根據(jù)設(shè)計和現(xiàn)場河床踏勘，河床為裸露的紅砂巖層（300kpa）。設(shè)計承臺底標(biāo)高為44.579m，河床標(biāo)高約46.3m，承臺下臥基巖約1.75m，經(jīng)計算設(shè)計封底混凝土厚為2m（42.5m）。棧橋平臺標(biāo)高為63.5m，常水位標(biāo)高57.2m，設(shè)計施工水位標(biāo)高58.8m，水下巖石開挖難度極大，開挖方式是決定開挖成敗的第一要素。如果沒有層間水，偏安全考慮，2#增設(shè)鋼筋混凝土圈梁進(jìn)行干挖基坑（20cm 墊層），3#抽沙清到硬地澆筑找平墊層。

第一步：

首先拆除縱向[20 槽鋼，再拆除1.2m 橫向I22 工字鋼，采用WD150 小型旋挖機(jī)孔孔交叉開挖基巖至封底混凝土標(biāo)高下5cm，由一邊到另一邊開挖到位；

第二步：

由外向內(nèi)逐段開挖，每段之間交叉不小于20cm，保證開挖不留死角，直至開挖道圍堰邊，整個過程與監(jiān)測過程同步進(jìn)行。

第三步：

潛水員進(jìn)行基底找平和護(hù)筒等邊角清理，基底石塊采用吊籃清理到位；

第四步：

采用高壓射水和吸泥機(jī)進(jìn)行基底清理。

4 結(jié)語

桃江水庫大橋圍堰的施工經(jīng)過項目組總體方案設(shè)計和施工步驟的細(xì)化，按照既定的目標(biāo)保質(zhì)保量的順利完成了項目，同時對于鎖扣鋼管樁在橋梁圍堰施工中的應(yīng)用，項目組也是進(jìn)行了歸納總結(jié)，形成了系統(tǒng)性的認(rèn)識，詳細(xì)分析了鎖扣鋼管樁在橋梁圍堰施工中的應(yīng)用，首先論述了桃江水庫大橋圍堰施工中的總體方案和施工步驟，然后重點針對圍堰施工過程中的鎖扣鋼管樁圍囹支撐安裝、鎖扣鋼管樁鋼支撐安裝和基坑開挖三個施工過程進(jìn)行了詳細(xì)的論述。