鋼板樁圍堰施工及風(fēng)險(xiǎn)防范措施

王曉軍

（邢臺(tái)路橋建設(shè)總公司，河北 邢臺(tái)054001）

1 鋼板樁技術(shù)簡(jiǎn)介

鋼板樁是一種截面為Z 形、U 形、H 形或其他形狀[1]，兩側(cè)鎖口或彎邊交互連接的基礎(chǔ)用鋼結(jié)構(gòu)體，用以止水或支護(hù)用。國(guó)內(nèi)常用的為拉森鋼板樁。

2 鋼板樁適用范圍

鋼板樁的用途在國(guó)內(nèi)外工程建設(shè)中極為廣泛，如擴(kuò)大基礎(chǔ)、管線、管廊等地下空間的深基坑開(kāi)挖支護(hù)；水中及水下基礎(chǔ)作業(yè)的隔水支護(hù)；臨時(shí)性的運(yùn)輸棧橋、碼頭、觀景平臺(tái)搭設(shè)等；堤岸防護(hù)、攔段河床；防洪、防流沙、防坍塌等特殊地質(zhì)或特殊環(huán)境下的工程。

3 鋼板樁的優(yōu)點(diǎn)

鋼板樁具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、隔水效果好、適用范圍廣、經(jīng)濟(jì)耐久、裝拆方便，且可循環(huán)使用、支護(hù)效果良好等特點(diǎn)。

4 鋼板樁圍堰施工工藝介紹

鋼板樁施工工藝流程主要包括：場(chǎng)地清理→定線測(cè)量→插打定位樁→插打鋼板樁→根據(jù)方案施工支撐系統(tǒng)→基坑開(kāi)挖至墊層底→排水系統(tǒng)設(shè)置→封底混凝土澆筑→施工樁基或承臺(tái)→拆除支撐系統(tǒng)→拔出鋼板樁。

鋼板樁鎖口相互連接咬合形成連續(xù)的鋼板樁墻，結(jié)合圍檁、內(nèi)支撐和封底混凝土等，用來(lái)?yè)跬梁蛽跛?，形成無(wú)水的“干作業(yè)”環(huán)境。以水中拉森鋼板樁圍堰為例，從施工準(zhǔn)備、鋼板樁檢查、插打、止水、封底混凝土澆筑等工序介紹鋼板樁圍堰的施工方法。

4.1 施工準(zhǔn)備

施工前，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、水位情況、圍堰深度等確定鋼板樁長(zhǎng)度和型號(hào)，編制鋼板樁圍堰專項(xiàng)施工方案并根據(jù)要求開(kāi)展專家論證，通過(guò)后方可開(kāi)工。

提前規(guī)劃好鋼板樁平面布置尺寸，采用順作法安裝圍檁和內(nèi)支撐，并同時(shí)預(yù)留承臺(tái)模板安裝空間以及橋墩施工空間。

調(diào)查地質(zhì)情況，采用靜力壓樁或振動(dòng)沉樁等方式進(jìn)行鋼板樁打設(shè)，在黏土地質(zhì)可采用QUY80 履帶吊配合振動(dòng)打樁錘輔助下沉鋼板樁。

4.2 鋼板樁平直度和鎖口吻合檢查

鋼板樁進(jìn)場(chǎng)使用前，要詳細(xì)量測(cè)其長(zhǎng)度、型號(hào)，進(jìn)行相應(yīng)編號(hào)，并對(duì)鋼板樁在專用檢查作業(yè)臺(tái)上進(jìn)行檢查使用電動(dòng)絞車牽引鋼板樁進(jìn)行平直度和鎖口吻合檢查，凡牽引阻力大于5 kN，應(yīng)進(jìn)行外形校正和鎖口整修[2]，同時(shí)要檢查鎖口止水帶是否完好，對(duì)不符合要求的進(jìn)行整修或更換。凡鋼板樁樁身和鎖口翹曲、死彎和鎖口扭曲殘損不能校正修復(fù)者必須作報(bào)廢處理。

4.3 鋼板樁插打

鋼板樁圍堰在下沉，應(yīng)徹底清除鋼板樁垂直投影線下的雜物，特別是石塊、鐵件等硬質(zhì)材料。打樁時(shí)，鎖口內(nèi)應(yīng)施作黃油混合膏，降低插打摩阻力，確保鎖口防滲效果，同時(shí)在鋼板樁與封底混凝土的側(cè)向結(jié)合面要涂刷隔離劑，減小拔出鋼板樁時(shí)的摩阻力。

鋼板樁的插打順序由圍堰上游中心開(kāi)始，向兩側(cè)對(duì)稱擴(kuò)展打設(shè)，在圍堰下游中心處合龍。其中，首根鋼板樁插打是鋼板樁圍堰施工的關(guān)鍵一步，必須采取緊固措施保證其精度、深度、垂直度等。在插打工程中，時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)垂直度、打入深度等，隨時(shí)糾偏、隨時(shí)調(diào)整，當(dāng)發(fā)生較大偏位無(wú)法糾正時(shí)，要果斷拔出，重新插打，直至合格。

第1 根鋼板樁插打完后，在鋼板樁正面沿圍堰輪廓線焊接導(dǎo)向裝置，引導(dǎo)后續(xù)鋼板樁插打。其余鋼板樁插打時(shí)每3 根為1 組，插打豎直，分散偏差，有偏即糾，在第1 根鋼板樁兩側(cè)對(duì)稱插打。插打方向?yàn)樽陨嫌蜗蚝淆埧谶M(jìn)行，逐步分次振打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。如在黏性地質(zhì)下，可采用QUY80 履帶吊配合振動(dòng)錘打樁機(jī)插打鋼板樁，插打時(shí)在樁頭處加焊鋼板保護(hù)鋼板樁頭。

4.4 鋼板樁合龍

鋼板樁合龍是圍堰施工的關(guān)鍵工序，合龍的質(zhì)量直接影響到鋼板樁的垂直度、隔水效果、施工安全、工期等。如果合龍時(shí)尺寸偏差大，則調(diào)整鋼板樁的垂直度，采用異型鋼板樁進(jìn)行插打合龍。圍堰合龍后測(cè)試圍堰內(nèi)外河床底標(biāo)高，為圍堰內(nèi)抽水及河床下開(kāi)挖做準(zhǔn)備。

4.5 內(nèi)支撐安裝

內(nèi)支撐安裝采用順作法施工，應(yīng)事先在鋼板樁上標(biāo)識(shí)出內(nèi)支撐的位置，以便于快速安裝，邊抽水邊進(jìn)行內(nèi)支撐安裝，抽水前或開(kāi)挖前應(yīng)對(duì)各層內(nèi)支撐高程面進(jìn)行測(cè)量放樣，隨抽水或開(kāi)挖隨安裝內(nèi)支撐。

4.6 鋼板樁止水

組樁及單樁的鎖口內(nèi)涂以黃油或?yàn)r青，以減小插打時(shí)的摩阻力，保證鋼板樁的防滲性能[3]。保證鋼板樁圍堰不漏水的根本措施是通過(guò)各種控制措施使鋼板樁圍堰達(dá)到較高的施工精度和緊密咬合。每一根鋼板樁在插打鎖口連接的另一側(cè)鎖口底部焊好堵頭板，防止鎖口內(nèi)止水材料被擠走，造成鋼板樁圍堰漏水。

4.7 圍堰封底混凝土

封底混凝土的澆筑原則是先低處后高處，當(dāng)混凝土體量較大時(shí)，應(yīng)采用多泵車同時(shí)澆筑的方法，縮短封底混凝土澆筑時(shí)間。封底混凝土要一氣呵成，不宜中斷。封底混凝土澆筑時(shí)要對(duì)拌和物的生產(chǎn)配合比、坍落度等進(jìn)行嚴(yán)格控制。待到水下混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，在進(jìn)行抽取圍堰內(nèi)的水時(shí)要密切監(jiān)測(cè)鋼板樁變形情況。

4.8 拆除內(nèi)支撐

內(nèi)支撐間距設(shè)計(jì)除應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)力學(xué)要求外，還要與基礎(chǔ)及墩臺(tái)設(shè)計(jì)高程相適應(yīng)。封底混凝土澆筑后即可拆除最下層內(nèi)支撐，承臺(tái)墩身施工完成后即可拆除內(nèi)支撐和鋼板樁圍堰，邊拆除邊回填土或回灌河水。

4.9 基坑監(jiān)測(cè)

基坑開(kāi)挖前，應(yīng)根據(jù)基坑的開(kāi)挖方案以及周邊的環(huán)境制訂基坑變形觀測(cè)方案。開(kāi)挖過(guò)程中要設(shè)專門的測(cè)量小組對(duì)主要控制點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果繪制變形曲線，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，一旦發(fā)生拐點(diǎn)或突變必須立即停止施工，查明原因、采取補(bǔ)強(qiáng)措施后方可繼續(xù)施工。

4.10 拔出鋼板樁

拔出鋼板樁需事先解除圍檁、角支撐和基礎(chǔ)、墩身等連接件。以鋼板樁安裝時(shí)的逆向順序拆除，即從下游合龍?zhí)幱蓛蓚?cè)對(duì)稱向上游中心逐根拔出鋼板樁。如拆除阻力較大，可采用輔助高壓射水以減少摩阻力、向下錘擊鋼板樁使其與封底混凝土脫離、圍堰內(nèi)注水等措施。

5 鋼板樁施工風(fēng)險(xiǎn)防范措施

雖然鋼板樁屬于臨時(shí)工程，但其多應(yīng)用于超過(guò)一定規(guī)模危險(xiǎn)性較大的分項(xiàng)工程中，風(fēng)險(xiǎn)極高、隱患較大，故必須做好鋼板樁現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)查、模擬數(shù)值計(jì)算和施工質(zhì)量控制。

5.1 鋼板樁計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)

勘探資料不全或沒(méi)有準(zhǔn)確反映現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)情況，使鋼板樁計(jì)算不符合實(shí)際情況，造成鋼板樁失穩(wěn)：要對(duì)土質(zhì)情況、水文條件等進(jìn)行詳細(xì)勘察和檢測(cè)，特別是精確實(shí)測(cè)土體的容重γ、黏聚力c、內(nèi)摩擦角φ 值，在含水量或水位較高的情況下，要考慮水壓力作用，以此作為計(jì)算鋼板樁圍堰的強(qiáng)度和剛度以及穩(wěn)定性驗(yàn)算的依據(jù)，確定鋼板樁選型、入土深度、圍檁間距、角支撐形式等重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的計(jì)算是施工風(fēng)險(xiǎn)防范的重要保障。鋼板樁的剛度較混凝土地下連續(xù)墻剛度小，因此，在計(jì)算時(shí)要充分考慮其最不利懸臂工況下的剛度問(wèn)題。

5.2 鋼板樁插打風(fēng)險(xiǎn)

鋼板樁插打要防止樁身傾斜，根據(jù)基坑開(kāi)發(fā)設(shè)置圍檁和角支撐，在土質(zhì)基坑施工時(shí)，要開(kāi)挖1 段支護(hù)1 段，切不可一次開(kāi)挖到位再集中支護(hù)，造成基坑坍塌。要合理選擇打樁工藝和打樁設(shè)備，在插打前先進(jìn)行試樁，確定打樁設(shè)備的型號(hào)、樁錘重量等技術(shù)參數(shù)。

如水下作業(yè)較深，應(yīng)采取導(dǎo)向裝置防止鋼板樁在錘擊過(guò)程中發(fā)生變形、移位，確保鋼板樁垂直度和鎖口連接質(zhì)量，嚴(yán)格按照設(shè)定的打樁順序進(jìn)行逐樁打設(shè)，保證鋼板樁順利合龍，且在有地下水影響的情況下，確保不漏水，同時(shí)，還要保證鋼板樁圍堰入土嵌固深度，防止出現(xiàn)“踢腳”和“管涌”風(fēng)險(xiǎn)。

5.3 鋼板樁承載風(fēng)險(xiǎn)

鋼板樁施工完畢后，如施工不注意可能存在集中堆載問(wèn)題，造成鋼板樁局部失穩(wěn)。如確需集中堆載，進(jìn)行鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮；在施工過(guò)程中，要避免集中堆載。

5.4 鋼板樁施工安全風(fēng)險(xiǎn)

鋼板樁多應(yīng)用于深基坑、深水作業(yè)等危險(xiǎn)性較大的分項(xiàng)工程中，現(xiàn)場(chǎng)務(wù)必做好安全防護(hù)工作，坑壁周圍設(shè)置相應(yīng)的防護(hù)網(wǎng)，隨施工隨防護(hù)，同時(shí)，要求操作人員嚴(yán)格按照操作規(guī)程規(guī)范作業(yè)，戴安全帽、系安全帶、穿防滑鞋等。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)5G 技術(shù)、人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、北斗導(dǎo)航定位、中國(guó)制造2025 等技術(shù)的發(fā)展，鋼板樁的施工也將從傳統(tǒng)的機(jī)械化向智能化方向發(fā)展，新材料、新結(jié)構(gòu)、新裝備的誕生將為深基坑、深水作業(yè)提供更加便捷、安全、經(jīng)濟(jì)、精確甚至智慧化的產(chǎn)品，未來(lái)輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久、智能的鋼板樁材料也會(huì)有所突破，將有效降低施工風(fēng)險(xiǎn)，推動(dòng)地下工程高質(zhì)量發(fā)展。