橋梁工程鋼板樁圍堰施工及質(zhì)量控制

李云龍 李艷 李虎

（山東宇通路橋集團(tuán)有限公司，山東 東營 257300）

鋼板樁圍堰技術(shù)能充分利用自身結(jié)構(gòu)形態(tài)差異性構(gòu)建帶鎖口型鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于橋梁建設(shè)實踐中具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性特征，型鋼材料防水性能良好，能顯著提升橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)施工質(zhì)量。鋼板樁圍堰根據(jù)截面型式的不同可以分為直板型和槽型兩種，兩種結(jié)構(gòu)形式均能根據(jù)設(shè)計要求和運(yùn)行實際進(jìn)行自由組合，保證橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。某跨河大橋全長4534.5m，百年一遇水流流速1.95m/s，設(shè)計水位139.78m，通航水位最高值和最低值分別為136.5m和132.8m，其4#和5#水中墩擬采用鋼板樁圍堰施工技術(shù)，所在河流為國家三級航道，施工期內(nèi)4#和5#墩水深7.5m，水流平緩。連續(xù)梁位置為第四系全新統(tǒng)沖積、海積和第四系上更新統(tǒng)砂性土地層，屬于Ⅳ類場地類型。

一、鋼板樁圍堰施工方案

為保證該橋梁工程鋼板樁圍堰水下施工要求，必須嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計要求理順施工步驟。首先搭建鋼棧橋施工平臺，確保鋼板樁及鉆孔樁設(shè)置完全在平臺上進(jìn)行，結(jié)束后進(jìn)行水下混凝土澆筑施工及基坑抽水，最終進(jìn)行承臺立模板及承臺混凝土澆筑?？紤]當(dāng)前各種形式鋼板樁的性能及經(jīng)濟(jì)性等方面的要求，該橋梁工程采用材質(zhì)SY295的SP-Ⅳ型拉森鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)[1]。SP-Ⅳ型拉森鋼板寬400mm，厚15.5mm，高170mm；單根鋼板樁截面積96.99cm，重76.1kg/m，慣性矩4670cm4，截面模數(shù)362cm3。

本橋梁工程選用的SP-Ⅳ型拉森鋼板樁單根長度12m，圍堰長×寬為33.5m×15.3m，并增設(shè)2道內(nèi)支撐，圍堰堰頂標(biāo)高+3.5m，鋼板樁底標(biāo)高-11.5m，封底混凝土設(shè)計厚度0.7m。

二、鋼板樁圍堰施工

（一）施工準(zhǔn)備

在正式施工前，必須按照設(shè)計要求復(fù)驗鋼板樁、檢查振動錘，根據(jù)該橋梁工程鋼板樁圍堰施工要求以及土、砂非膠結(jié)礫石等松軟土質(zhì)下單根鋼板樁結(jié)構(gòu)所需錘擊能[2]，主要采用DZ-60Y型振動樁錘和50t履帶吊車，在打樁前必須測試振動錘作業(yè)性能，同時將運(yùn)輸裝卸過程中發(fā)生變形的鋼板樁剔除，對鎖口破裂及表面存在焊接殘留的鋼板樁進(jìn)行修復(fù)和打磨處理，確保每塊鋼板樁鎖口相同。

（二）鋼板樁插打

為確保鋼板樁準(zhǔn)確插打，首片鋼板樁的插打最為關(guān)鍵，具體而言，在安裝好圍囹和Ⅰ25型鋼限位裝置后，將限位框和鋼板樁的各邊距離均擴(kuò)大10mm，鋼板樁上側(cè)背靠一側(cè)定位框，下側(cè)背靠圍囹，隨插打過程中而緩緩下放。首片鋼板樁必須同時從兩個相互垂直方向同時控制插打垂直度，第一片鋼板樁插打完成后進(jìn)行全面檢測，無誤后以此為基準(zhǔn)，逐次向兩側(cè)對稱插打。插打過程中因鋼板樁下部受到土體擠壓，鎖口之間會產(chǎn)生較大縫隙，導(dǎo)致上部向偏離首片鋼板樁的方向傾斜。為此，每完成3片鋼板樁的插打后，必須通過垂線吊球進(jìn)行垂直度檢查，并將其垂直度誤差控制在0.5%以內(nèi)。對于偏移過多、過大的情況，必須分次糾偏，以防卡住鎖扣。完成5片鋼板樁插打和糾偏后，應(yīng)將其點(diǎn)焊固定在圍囹結(jié)構(gòu)，以便于后期圍堰合龍。

（三）內(nèi)側(cè)橫撐安裝

待完成鋼板樁結(jié)構(gòu)合龍后應(yīng)通過抽水泵抽出圍堰內(nèi)的積水，并在降水前增設(shè)鋼板樁內(nèi)橫撐，避免因水壓改變而導(dǎo)致鋼板樁結(jié)構(gòu)變形。第一道內(nèi)橫撐標(biāo)高+2.88m，采用雙拼2Ⅰ45a工字鋼圍檁和φ529mm鋼管支撐；第二道內(nèi)橫撐標(biāo)高+0.63m，采用同樣型號圍檁和鋼管支撐。

（四）混凝土封底

待完成圍堰清基后，還應(yīng)進(jìn)行圍堰內(nèi)河床標(biāo)高的檢查，符合設(shè)計要求后采用C30混凝土按照0.7m的厚度封底，混凝土封底頂標(biāo)高-2.76m。此后應(yīng)用剛性導(dǎo)管法進(jìn)行水下封底混凝土灌注施工。

承臺施工過程中，為確保圍堰結(jié)構(gòu)性能、質(zhì)量的穩(wěn)定性，必須進(jìn)行鋼板樁樁身結(jié)構(gòu)變形、內(nèi)橫撐軸力、內(nèi)外水位變化等情況的實時監(jiān)測。該橋梁工程在各鋼板樁內(nèi)橫撐處均設(shè)置了測點(diǎn)，此外，還應(yīng)在恰當(dāng)位置處設(shè)置水尺，以便于鋼板樁結(jié)構(gòu)內(nèi)外水位變動情況的定時觀測。

（五）鋼板樁拔除

在完成墩承臺和墩身施工后，通過振動法拔除鋼板樁，在拔除前應(yīng)先按照設(shè)計時間在鋼板樁頂部振動，待土質(zhì)變松軟后通過振動錘從下游側(cè)開始拔除。內(nèi)橫撐的拔除應(yīng)按照自下而上的原則進(jìn)行，即先拆除下部橫撐，待灌進(jìn)一層水后再超出上部橫撐，且內(nèi)橫撐拆除過程中始終保證圍堰結(jié)構(gòu)內(nèi)外水位一致。

三、施工質(zhì)量控制

為避免該橋梁工程鋼板樁圍堰施工過程中出現(xiàn)鋼板樁樁基傾斜扭曲，無法合龍，鎖口及圍堰漏水，管涌，隆起等問題，必須從以下方面加強(qiáng)施工質(zhì)量控制。

（一）鋼板樁結(jié)構(gòu)的選擇

橋梁工程鋼板樁圍堰插打施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)樁傾斜問題，樁基整體傾斜往往與其自身結(jié)構(gòu)扭曲及整個導(dǎo)向裝置所處施工環(huán)境異常有關(guān)。為有效解決鋼板樁結(jié)構(gòu)傾斜問題，必須加強(qiáng)鋼板樁結(jié)構(gòu)型式的選擇。在施工全過程中，如遇鋼板樁結(jié)構(gòu)輕微變形，必須及時處治，待其各項技術(shù)參數(shù)均符合設(shè)計要求后再投入使用。此外，還應(yīng)降低鎖口安裝摩阻力，對于鎖口不適配等情況，應(yīng)在其下部增設(shè)鐵器，保證下沉效果，避免泥沙堵塞。

（二）土質(zhì)條件的利用

水壓差是造成管涌的主要原因，為有效解決此類問題，必須保證在飽和土中置入鋼板樁。該橋梁工程所在地主要為粉砂土環(huán)境，發(fā)生管涌的可能性很大，為此必須根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)條件，進(jìn)行鋼板樁入土深度的準(zhǔn)確計算，并據(jù)此控制水壓差和管涌的發(fā)生。此外，還應(yīng)提升封底混凝土施工效能和效率，避免出現(xiàn)混凝土夾層。

在鋼板樁外側(cè)撒入煤渣，即使因施工船舶機(jī)械碰撞、鋼板樁插打不到位等原因造成鎖口處變形和漏水，也能起到堵塞作用，避免圍堰結(jié)構(gòu)漏水。

（三）地基承載力準(zhǔn)確計算

在地下水的影響下會導(dǎo)致軟弱土層無法承受重力過大的鋼板樁圍堰整體結(jié)構(gòu)及基坑底面其他結(jié)構(gòu)，最終使結(jié)構(gòu)壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出基坑底面的承力水平，導(dǎo)致基坑底面結(jié)構(gòu)隆起。為此，必須在施工方案設(shè)計階段準(zhǔn)確計算基坑底面和地基可能的承載能力，通過提升地基設(shè)計強(qiáng)度，加固地基結(jié)構(gòu)，有效避免基坑底面隆起現(xiàn)象的發(fā)生。

（四）合龍控制

為保證鋼板樁順利合龍，必須事先確定好插打順序，并從兩側(cè)向中間逐步推進(jìn)合龍，以便進(jìn)行合龍狀態(tài)和效果的靈活調(diào)節(jié)。根據(jù)對鋼板樁動態(tài)合龍過程的動態(tài)監(jiān)測，若發(fā)現(xiàn)合龍施工中合龍口存在傾斜，則應(yīng)借助千斤頂在其上端張拉，保證其垂直度。合龍過程中若兩片樁不在一條直線上，則應(yīng)先拔除幾根合龍樁，調(diào)整剩余合龍樁并糾偏。

四、結(jié)語

綜上所述，鋼板樁圍堰施工技術(shù)工期短、占地空間小，對于軟基土質(zhì)橋梁工程地基施工十分適用，且一次性投入費(fèi)用低，其與軟基水下封底干法施工技術(shù)有機(jī)結(jié)合能有效保證橋梁水下承臺施工質(zhì)量。該橋梁工程鋼板樁圍堰施工歷時3個月，施工過程順利，在質(zhì)量保證措施應(yīng)用后并未出現(xiàn)鋼板樁樁基傾斜扭曲，無法合龍，鎖口及圍堰漏水，管涌，隆起等病害問題，充分說明，所采取的鋼板樁圍堰施工方案切實可行。