淺談黃河范圍內(nèi)拉森鋼板樁圍堰施工技術(shù)

趙仲波 段宏軍 王雪軍 刁玉剛 張玉林

（1.中鐵三局集團(tuán)天津建設(shè)工程有限公司，天津 300350；2.深圳高速工程顧問有限公司，廣東 深圳 518000）

本文依托工程為臨夏至大河家高速公路大河家黃河大橋，該橋于黃河中上游跨越黃河，橋址具有水流速度快，河水深且地質(zhì)情況復(fù)雜（卵石地層）等特點。大河家黃河大橋主墩設(shè)在黃河中，該水中墩采用鋼棧橋做進(jìn)場便道，鋼平臺作為作業(yè)平臺，拉森鋼板樁做水中圍堰。圍堰實施過程中主要的重難點有：拉森鋼板樁選型、內(nèi)支撐的設(shè)置、卵石地層鋼板樁入土問題、止水問題等。本文結(jié)合在施項目的施工經(jīng)驗，針對以上問題進(jìn)行總結(jié)闡述，對類似工程的實施有一定的借鑒意義。

一、工程概況

（一）工程名稱

本文依托的工程為臨夏至大河家高速公路大河家黃河大橋水中主墩鋼板樁圍堰施工。

（二）鋼板樁圍堰設(shè)計情況

鋼板樁圍堰設(shè)計尺寸為26.2×16.2m，鋼板樁選型為24m 長的NSP-Ⅳw 型拉森鋼板樁，單根鋼板樁寬度60cm。鋼板樁入水8.6-9.6m，入卵石層6m，入泥巖約6m，單個圍堰共設(shè)置拉森鋼板樁140 根。

（三）水文地質(zhì)情況

橋址范圍黃河水深8m，最大流速3m/s。河床上覆6m 厚卵石、礫砂，下伏砂質(zhì)泥巖。其中卵石土主要以50-1900mm 卵石為主，占全重的80%，500mm 以上孤石漂石占比約50%，其余為粉黏粒等。

二、主要施工工藝

（一）拉森鋼板樁選型

本工程采用NSP-Ⅳw 型拉森鋼板樁，樁寬60cm，單根樁最長18m，采用18m+6m 的接長方案，鋼板樁在水面以上的樁長約5m，6m 接長樁設(shè)置在上方，至鋼板樁接口處，只承受1m 的水壓力，能盡量減少鋼板樁焊接接口對承壓能力的影響。同時，該鋼板樁寬60cm，相對于市面上常見的FSP-Ⅲ等40cm寬度的鋼板樁，有更好的力學(xué)性能以及更大的單根樁長，方便施工，利于圍堰結(jié)構(gòu)承壓。

（二）內(nèi)支撐的設(shè)計

該圍堰基坑深17.8m，共設(shè)置4 道內(nèi)支撐，承臺厚3.5m，分2 次澆筑成型，第一次澆筑2m，第二次澆筑1.5m，第一次澆筑完成后承臺四周回填1.5m 素土并夯實，然后拆除第四道內(nèi)支撐。其余三道內(nèi)支撐均由角撐、中撐組成，距離墩身的最近距離為50cm，預(yù)留了足夠的施工空間，直至墩身施工完成，不需要拆撐、倒撐，提高了施工效率，也保證了結(jié)構(gòu)安全。

（三）鋼板樁的插打

卵石地層鋼板樁入土是一大難點，經(jīng)過試驗，直接采用打拔機(jī)插打鋼板樁的方案無法實施，需預(yù)先引孔。本項目先后采用4 種設(shè)備進(jìn)行引孔作業(yè)，現(xiàn)總結(jié)如下：沖擊鉆引孔：可實施，但效率低，平均每天進(jìn)尺1m；長螺旋鉆機(jī)引孔：如遇孤石，無法穿透，成孔困難；靜壓植樁機(jī)：利用自身已插入地層的鋼板樁提供“反力”，邊鉆進(jìn)邊將要插打的鋼板樁直接壓入地層中，可實施，但效率低，如遇孤石漂石，每天進(jìn)尺不足1m；高壓氣動潛孔錘：地層中的孤石漂石基本不影響成孔速度，每小時進(jìn)尺8m，工效穩(wěn)定。

推薦采用高壓氣動潛孔錘，施工流程為：測量放樁—潛孔鉆機(jī)就位—調(diào)整鉆機(jī)—啟動空壓機(jī)—送風(fēng)—啟動鉆機(jī)—鉆到設(shè)計深度同時護(hù)管跟進(jìn)—提鉆—填筑黏土— 拔出護(hù)管移至下一樁位。

主要施工原理為：空壓機(jī)提供動力，高壓空氣經(jīng)風(fēng)管、鉆桿進(jìn)入潛孔鉆沖擊器，推動潛孔錘工作，利用潛孔錘對鉆頭往復(fù)沖擊作用來達(dá)到?jīng)_擊破巖的目的，被擊碎的巖屑隨潛孔錘鉆桿內(nèi)上升的氣流被攜帶到地面。鉆孔完成后先回填粘土再拔出護(hù)管，防止塌孔，進(jìn)而高效安全地完成鋼板樁圍堰施工。引孔內(nèi)護(hù)管采用壁厚10mm，長度24m 的A560mm 鋼管，引孔插入若干根鋼管以后，潛孔錘退出施工區(qū)域，挖掘機(jī)配合向管內(nèi)回填粘土，最后打拔機(jī)將鋼管樁振動拔出，管內(nèi)回填的粘土隨著振動滑入孔內(nèi)，每當(dāng)拔出一根鋼管樁后，及時插打鋼板樁，最大限度減少原地層對現(xiàn)有孔洞的擠壓，減小了鋼板樁入巖時的阻力。

（四）圍堰內(nèi)止水及排水

鋼板樁打入之前一般應(yīng)在鎖口內(nèi)涂以黃油、鋸末等混合物。當(dāng)鎖口不緊密漏水時，用棉絮等在內(nèi)側(cè)嵌塞，外側(cè)包裹一層防水彩條布，起到防水作用。圍護(hù)結(jié)構(gòu)外部土體較多時，也可采用注入雙液漿的方法達(dá)到堵漏的目的。鋼板樁圍堰抽水過程中要加強(qiáng)鋼板樁的止水堵漏措施。抽水同時在外側(cè)水中漏縫處撒大量木屑或谷糠和爐渣的混合物，使其由水夾帶至漏水處自行堵塞，在樁腳漏水處，采用局部砼封底等措施。

三、結(jié)論

卵石地層水中圍堰施工安全風(fēng)險較高，尤其是在黃河范圍水流速度快，水深較大的河流中，通過鋼板樁的合理選型，科學(xué)的設(shè)置內(nèi)支撐，減少或者避免換撐、倒撐，能一定程度上保證施工的安全。針對卵石地層鋼板樁的插打，引孔設(shè)備的選擇很關(guān)鍵，高壓氣動潛孔錘具有施工速度快，工效穩(wěn)定的特點，能高效完成施工任務(wù)。本項目水中圍堰的順利完成，對同類工程的實施有重要的借鑒意義。