鋼管（板）組合鎖扣樁在深水承臺(tái)施工中的應(yīng)用

方昂，徐健 （安徽省公路橋梁工程有限公司，安徽 合肥 231600）

1 工程背景

亳州市蒙城縣S305橋梁布跨為9×40m+（80+145+80）m+10×40m，全長(zhǎng)1072.5m。主橋上部為80+145+80m三跨變截面連續(xù)鋼構(gòu)橋，下部為雙薄壁墩接承臺(tái)和群樁基礎(chǔ)，引橋上部為40m預(yù)制組合T梁，下部為樁柱式雙排樁基礎(chǔ)，橋臺(tái)為肋板式橋臺(tái)；10#、11#墩共設(shè)8個(gè)承臺(tái)。單個(gè)承臺(tái)整體尺寸為11m×19m×4.5m（橫橋向×順橋向×豎向），樁基采用15根直徑1.6m的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

圖1 10#、11#墩單幅承臺(tái)平面圖

2 圍堰形式的確定

在工程實(shí)踐中，鋼板樁的截面形式有以下四種：U型、Z型、直線型、組合型。其中U型鋼板樁在加工、制作、安裝等方面都優(yōu)于其他三種形式，所有在實(shí)際施工中應(yīng)用最為廣泛。

圖2 鋼板樁的截面形式

鋼板樁制作方便、可重復(fù)利用，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，但其剛度較小，導(dǎo)致鋼板樁無(wú)法在基坑較大的工程中應(yīng)用。為解決這一問(wèn)題，組合鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)形式（鋼板樁與H型鋼、鋼管樁交叉組合）將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。這種組合的結(jié)構(gòu)形式，不僅滿足剛度的要求，在一定程度上也降低了施工成本，同時(shí)也有較好的止水效果，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)多種情況綜合分析：深水承臺(tái)施工的圍堰形式采用鋼板、鋼管組合鎖扣樁，組合形式如圖3所示。

圖3 鋼管、鋼板樁組合形式

圍堰結(jié)構(gòu)：鋼板樁選用IV型，采用組合鎖扣樁加內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)圍堰。鋼管（板）樁采用Φ710×10型鎖扣樁，樁長(zhǎng)30m。

圍檁內(nèi)支撐設(shè)計(jì)4層。第一層圍檁采用2HN600×200型鋼，對(duì)撐和斜撐采用2HN600×200型鋼；第二層圍檁采用2HN700×300型鋼，對(duì)撐采用2HN700×300型鋼和Φ710×10鋼管，斜撐采用2HN600×200的型鋼；第三層圍檁采用3HN700×300型鋼，對(duì)撐采用2HN700×300型鋼，斜撐采用2HN600×200和2HN700×300型鋼。第四圍檁采用3HN700×300型鋼，對(duì)撐和斜撐采用2HN700×300型鋼。平面布置圖如圖4所示。

圖4 鋼圍堰平面布置圖

3 組合鋼管樁圍堰施工

3.1 測(cè)量放線

為保證鋼管、鋼板組合鎖扣樁施打位置準(zhǔn)確無(wú)誤，應(yīng)加強(qiáng)承臺(tái)控制點(diǎn)的保護(hù)，插打鋼管（板）組合鎖扣樁前需設(shè)導(dǎo)向架及導(dǎo)向框，插打過(guò)程中測(cè)量人員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量控制，保證位置、垂直度符合設(shè)計(jì)、規(guī)范要求。

3.2 導(dǎo)向架及導(dǎo)向框

①在支棧橋上焊接牛腿橫梁并接長(zhǎng)平臺(tái)面板分配梁，與梁端縱梁連通。樁位由測(cè)量放樣在主棧橋上定出中心線，焊接導(dǎo)向架并將導(dǎo)向樁打設(shè)到位。利用導(dǎo)向框插打第一根鋼管樁，第一根鋼管樁插打至持力層停止，然后進(jìn)行第2根鋼管樁插打，完成第一階段鋼管樁插打。

②將第一階段鋼管樁引孔繼續(xù)第二階段插打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

圖5 引孔示意圖

3.3 鋼管（板）樁的檢驗(yàn)、吊裝、堆放

3.3.1 檢驗(yàn)

鋼管（板）樁運(yùn)到工地后，先清理鎖扣雜物，對(duì)缺陷部位加以整修。

3.3.2 吊運(yùn)

裝卸宜采用兩點(diǎn)吊，吊運(yùn)時(shí)應(yīng)注意保護(hù)鎖口免受損傷。吊運(yùn)方式有兩種：成捆起吊和單根起吊。

3.3.3 堆放

堆放地點(diǎn)要選擇在不會(huì)因壓重而發(fā)生較大沉陷變形的平坦而堅(jiān)固的場(chǎng)地上。

3.4 鋼管（板）樁打設(shè)

鋼管（板）樁采用80噸的履帶吊配合150型振動(dòng)錘打入施工，插打鋼管（板）樁圍堰頂標(biāo)高為26m，打樁前要逐根檢查鋼管（板）樁，剔除不符合要求的鋼管（板）樁，在鋼管（板）組合鎖扣樁的鎖口內(nèi)涂油脂，以方便打入拔出。

①送樁：打樁機(jī)吊起鋼管（板）組合鎖扣樁移動(dòng)至樁位附近。

②定位：鋼管（板）樁下端系纜風(fēng)繩，采用履帶吊起吊，當(dāng)鋼管（板）樁接近垂直狀態(tài)時(shí)，利用纜風(fēng)繩控制就位，就位誤差控制在±50mm內(nèi)。

③垂直度校正：利用2臺(tái)全站儀在兩個(gè)方向控制垂直度，垂直度控制在1%內(nèi)，如垂直度超過(guò)1%，應(yīng)當(dāng)拔起重新施打。

④打樁：?jiǎn)螛吨鸶B續(xù)施打，每塊鋼管（板）樁自起打到結(jié)束中途不停頓，樁頂標(biāo)高控制在±50mm內(nèi)。

⑤鋼管（板）樁插打至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，立即與定位橫梁進(jìn)行焊接。

⑥施打過(guò)程中，須遵守“插樁正直、分散即糾、調(diào)整合龍”的施工要點(diǎn)。

3.5 合龍施工

在即將合龍時(shí)，要先插后打，待全部合龍后，再逐根打到設(shè)計(jì)深度。

3.6 圍檁、內(nèi)支撐施工

鋼管（板）樁施打完畢后安裝第一層圍檁支撐，然后抽水，采用長(zhǎng)臂挖機(jī)（配合吸砂設(shè)備）進(jìn)行基坑開挖，基坑內(nèi)采用水泵排水，做到基坑角部不遇任何松土堆及其他障礙物，如碰到地下障礙物應(yīng)及時(shí)清除掉，應(yīng)分層、分區(qū)、對(duì)稱連續(xù)開挖。

按施工圖紙將土體挖到第二層內(nèi)支撐以下50cm，然后放出中心線及安裝線，進(jìn)行第二層圍檁支撐安裝。先安裝圍檁再焊接牛腿，后進(jìn)行斜撐焊接安裝，做到先撐后挖要求；按照上述方式進(jìn)行第三層、第四層圍檁施工，繼續(xù)開挖至封底底部，澆1m厚封底混凝土。

3.7 圍堰拆除施工

承臺(tái)施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，及時(shí)進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，即在承臺(tái)和圍堰之間回填砂土，然后進(jìn)行墩身施工，逐層拆除圍檁，最后拔除鋼管樁。

拔樁時(shí)，先錘擊振動(dòng)首根鋼管（板）組合鎖扣樁，先將所有鋼管（板）樁均拔高1～2m，使其松動(dòng)后，再依次拔除。

4 鋼管（板）組合鎖扣樁圍堰施工中的防漏水措施

①鋼管（板）組合鎖扣樁在運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，派專人清理索口間雜物及變形情況，應(yīng)及時(shí)調(diào)正索口變形的鋼管（板）組合鎖扣樁；

②在鎖口內(nèi)涂抹油膏（重量配合比為瀝青：黃油：滑石粉：干鋸末 =4∶6∶10∶1）可有效防止鋼管（板）組合鎖扣樁的漏水；

③在施打鋼板（管）樁時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制其垂直度，從而保證鎖扣密貼；

④鋼管（板）組合鎖扣樁圍堰在抽水后若存在較小的漏水現(xiàn)象，在漏水處溜下一袋填充物（木屑干細(xì)沙拌合物），在水頭壓力差的作用下，填充物會(huì)被吸入接縫的漏水處，可有效地減少漏水量；若抽水后漏水現(xiàn)象較為嚴(yán)重，則將舊棉被或土工布裁剪成長(zhǎng)條狀，對(duì)漏水處進(jìn)行堵塞。

5 施工質(zhì)量控制

①在拼接鋼管（板）組合鎖扣樁時(shí)，兩鎖扣端頭間縫隙≤3mm，斷面上的錯(cuò)位≤2mm，使用新鋼管（板）樁時(shí)，要有其機(jī)械性能和化學(xué)成分的出廠證明文件。

②對(duì)組拼的鋼管（板）組合鎖扣樁兩端要平齊，誤差≤3mm，鋼管（板）組合鎖扣樁組上下一致，誤差≤30mm，全部的鎖口均要涂防水混合材料，使鎖口嵌縫嚴(yán)密。

③樁身要保持垂直，每組板樁在水平和豎直方向的傾斜度不超過(guò)5‰。確保圍堰能順利合龍。

④在使用拼接接長(zhǎng)的鋼管（板）組合鎖扣樁時(shí)，相鄰樁的拼接接頭上下錯(cuò)開至少2m。

⑤在接長(zhǎng)焊接時(shí)，相鄰焊縫高度差不得小于1m；焊接時(shí)要采取控制變形措施，焊后兩對(duì)角線誤差不大于2mm；直線度、平面度不大于2.5mm。

⑥對(duì)圍堰進(jìn)行位移和應(yīng)力監(jiān)測(cè)。日常施工期，1次/d，每天觀測(cè)一次；當(dāng)鋼圍堰監(jiān)測(cè)值相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，可適當(dāng)降低監(jiān)測(cè)頻率，1次/3d，每3天觀測(cè)一次。

6 結(jié)論

鋼管（板）組合鎖扣樁圍堰在S305項(xiàng)目上成功應(yīng)用，充分利用了組合鎖扣樁圍堰截面剛度強(qiáng)、抗彎性能好的特性，圍堰施工完成后其沉降、變形均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，止水效果明顯，但在施工過(guò)程中，應(yīng)該嚴(yán)格控制鎖扣鋼管樁的施工工藝，保證工程質(zhì)量達(dá)到既定要求，這對(duì)今后在深水環(huán)境下的橋梁施工作業(yè)具有一定的借鑒意義。