咬合樁-雙層鋼板樁組合圍堰在跨沱江雷音大橋工程中的應用

王俊海

（中鐵二十四局集團西南建設有限公司，四川成都 610052）

0 引言

當前隨著國家基建的不斷增加，全國范圍內跨各大江河的大橋建設涌現(xiàn)出來，而跨河大橋的最大難點就是河中深水基坑圍堰的設計，目前根據(jù)不同水文地質條件適用于深水基坑的圍堰主要有鋼板樁圍堰、鋼筋混凝土板樁圍堰、咬合樁、連續(xù)墻、鋼套箱圍堰等。不同圍堰類型都有其優(yōu)缺點及適用條件。本文主要以咬合樁-雙層鋼板樁組合圍堰設計為基礎，介紹該設計在跨沱江雷音大橋工程的應用，為以后類似工程提供設計經(jīng)驗。

1 項目概況

雷音大橋主橋跨越沱江，單幅橋面寬度18m，主橋采用95m+175m+95m剛構連續(xù)梁結構跨過沱江。大橋主墩位于水中，主墩基坑周長161m，面積1465m2，基坑開挖深度最深約為8.1m，承臺厚度為6m（底標高為337.608m），河床面標高為345.5～346.5m，其地質顯示及現(xiàn)場勘探在345.5m標高為裸露基巖，且在資陽沱江汛期近10年來每年汛期一般在6—9月為主沱江水位隨季節(jié)變化較大，常水位約4.3m，汛期水位約10m。施工區(qū)周圍無須要保護的建（構）筑物和地下管線，基坑與四周邊建筑物距離較遠，對基坑無影響。

2 圍堰選擇

由于施工點處于沱江江心，常年水位較高，流速較快河床以上需要兼顧防水和防沖刷；河床以下基坑達8.1m為強-中風化基巖且裂隙較發(fā)育，需要加強措施防止開挖失穩(wěn)?；谝陨蠌碗s條件現(xiàn)存單一圍堰類型已無法同時滿足河床以上防水防沖刷和河床以下邊坡防護的要求，因此考慮河床上下分別防護并組合。

河床以上：根據(jù)工點處河水大于4m、河床為中風化泥巖、覆蓋層較厚的特點結合表1的適用條件分析并對比經(jīng)濟和工期的要求，發(fā)現(xiàn)只有鋼板樁圍堰適用，再考慮汛期圍堰剛度要求決定采用雙層鋼板樁加固。

表1 圍堰及其適用條件

河床以下：河床以下開挖基坑防護主要有咬合樁和連續(xù)墻兩種，從結構穩(wěn)定性上兩者都滿足要求，從施工上咬合樁施工靈活多變，連續(xù)墻施工在河中平臺搭設安全性差、導向墻施工困難。因此結合理論與施工要求本處防護咬合樁更為適用。

結合河床上下分別防護的要求和綜合分析決定采用咬合樁-雙層鋼板樁組合圍堰進行承臺施工。

3 工藝流程

總體施工流程如下：施工準備→測量定位→內外層導向樁鋼管樁插打→安裝導向架→依次插打內外層鋼板樁（從上游往下游進行）→兩層鋼板樁之間混凝土封底→施工鉆孔平臺→圍堰內鋼筋混凝土咬合樁施工→第一道鋼板樁內支撐（含橫撐）→排水→第二道鋼板樁內支撐（含橫撐）→排水→堵漏→鑿除咬合樁樁頭→施工冠梁→承臺基礎開挖施工。

4 施工工藝參數(shù)

4.1 支護結構施工

支護結構施工平面和立面分別如圖1、圖2所示。

圖1 平面（單位：mm）

圖2 立面

圍堰尺寸為49.4m（長）×28m（寬）。

鋼板樁型號為：SP-Ⅲ型拉森鋼板樁，寬40cm，單根長9m。

圍檁布置方式：36工字鋼雙拼布置。

鋼板樁打入深度：嵌入強風化泥巖1.5m，錨固深度為1.5m。

外層導向鋼管樁：φ630mm×10mm，采用引孔栽樁，深度為入巖3m，引孔直徑1.6m。

內層導向鋼管樁：φ529mm×8mm。

內、外層導向架：雙拼36工字鋼。

圍堰內支撐：φ529×12mm。

圍堰內斜：雙拼18槽鋼。

兩層鋼板樁之間內支撐：φ325mm×8mm。

雙層鋼板樁間距順橋向2m，橫橋向2.27m，封底混凝土高度2.0m。

鋼板樁圍檁的支撐包括內支撐及斜（角）撐，采用兩層布置。距離圍堰頂1.4m設置第一道內支撐梁、第二道內支撐梁距離第一道支撐4m。

咬合樁：在基坑一周鋼板樁內側按直徑0.8m平均樁長11m咬合20cm進行布置，采用沖擊鉆成孔。在咬合樁頂部設置1.4m寬1.0m高的混凝土冠梁及鋼管內支撐[1]，鋼管內支撐布置形式同鋼板樁圍堰內支撐。

4.2 基坑降排水

咬合樁-雙層鋼板樁圍堰為支護結構及止水帷幕的雙重作業(yè)，在完成鋼板樁級咬合樁施工后進行基坑內降水，降水與內支撐配合逐層進行，降一段進行一段內支撐作業(yè)，完成后再繼續(xù)降水直到最后一層內支撐完成。在承臺施工過程中要隨時檢查圍堰是否存在漏水及基坑內的水位情況，如果存在圍堰漏水需要及時進行堵漏，基坑內設置集水坑要隨時進行抽水作業(yè)。

5 主要施工方法

5.1 引孔栽樁鋼管樁安裝導向架

圍堰外側按7.5～9.0m間隔布置一根630mm×10mm鋼管樁，采用沖擊鉆引孔栽樁法施工鋼管樁，嵌入巖石厚度3m，樁底采用C30水下混凝土埋設。承臺圍堰外一周按引孔栽樁法完成后，采用36號工字鋼雙拼在鋼管頂面以外側為邊平放連接形成整體，作為鋼板樁搭設的導向定位架[2]。

5.2 依次插打鋼板樁（從上游往下游進行）及護腳混凝土澆筑

鋼板樁采用2臺振動錘進行同時施工（在水中側采用浮吊配合DZ-60型振動錘施工，棧橋側用50t吊裝設備配合DZ-60型振動錘），整體起吊振動錘和鋼板樁，利用自重順鎖口下插，利用導向架支撐做為定位樁，然后測量觀測鋼板樁垂直度和平面位置，滿足要求后開啟振動錘一邊振動，一邊插打下沉，矩形圍堰先插上游邊，在下游合攏。在矩形轉角處需插打角樁[3]。

5.3 插打內層鋼板樁及側封底混凝土施工

內層鋼板樁主要作用為與鋼板樁形成內外模板，便于鋼板樁內側封底。內層鋼板樁距離外層鋼板樁間距為橫橋向2.27m，縱橋向2.0m；施工先進行振動插打529mm×8mm鋼管樁，然后布置36號工字鋼雙拼在鋼管頂面以外側為邊平放連接形成整體，作為鋼板樁打設的導向定位架，然后進行插打內層鋼板樁封閉合攏。內層鋼板樁插打完畢，進行對兩層鋼板樁內雜渣清理，采用長臂挖機及大功率12～20立方空壓機配合砂石泵進行吸泥，將兩側鋼板樁內覆蓋層泥沙清理干凈。清理完畢后進行鋼板樁水下混凝土封底施工?；炷练獾撞课皇莾蓪永摪鍢吨g間隙，混凝土封固高度2.0m，采用C30水下混凝土。

5.4 施工咬合樁鉆孔平臺

鉆控平臺采用下部振打2400mm×20mm鋼護筒，橫向間距5.6～7.0m，縱向間距7.8m，入巖深度平均約為2m，縱橫向均在水面以上使用16工字鋼設置橫撐及斜撐進行滿焊聯(lián)結，在焊接節(jié)點處增加200mm×100mm×10mm的鋼板單面滿焊在鋼管上；鋼管樁橫撐及斜撐施工完成后，及時在鋼管樁樁頂安裝雙拼45b工字鋼縱向墊梁，墊梁上安裝一層貝雷梁，然后采用橫向分配I16型工字鋼，縱向分配I16型工字鋼，焊接成骨架，尺寸為3m×6m，上面焊接厚8mm的花紋鋼板，做成3m×6m的鋼橋面板進行鋪筑，形成鉆孔平臺，鉆孔平臺高度同鋼棧橋面同高，尺寸為42m×19m，鉆孔平臺與鋼棧橋之間設置6m寬的連接通道[4]。

5.5 圍堰內鋼筋混凝土咬合樁施工

咬合樁采用2臺旋挖鉆機在鉆孔平臺上進行施工，根據(jù)設計坐標進行測量定位，然后利用振動錘進行安設鋼護筒，鉆機就位；咬合樁鉆孔每施工8根為一澆筑段，達到規(guī)范要求后采用導管進行水下C35混凝土灌注，然后進行下一節(jié)段的施工，按此方法逐步完成整個圍堰內鋼筋混凝咬合樁的施工[5]。

5.6 圍堰抽水與支撐

封底混凝土達到75%強度后在水面上安裝第一層圍檁及內支撐，高度距離圍堰頂部1.4m，圍檁采用雙拼I36工字鋼，內支撐采用529mm×12mm鋼管，十字形布置內支撐，端部采用雙拼18槽鋼作為牛腿進行支撐；在兩層鋼板樁之間采用325mm×8mm鋼管進行支撐。

第一層內支撐完成后進行圍堰內抽水，抽水速度控制在50cm/h范圍內。待圍堰內抽水至第一層內支撐以下4.5m停止抽水，進行第二道內支撐的安裝；第二道內支撐結構與第一層一致，施工完第二道內支撐后將圍堰內水抽排干凈，對兩層鋼板樁之間間隙也進行抽排干凈，設置集水坑及時抽排滲漏水；對圍堰內進行檢查是否存在漏水情況進行及時堵漏。

5.7 鑿除咬合樁樁頭及施工冠梁

圍堰內抽水完成后先進行圍堰內表層的泥沙清理，形成工作面；由于咬合樁采用水下混凝土灌注，樁基頂部的混凝土多為浮漿及裹挾泥渣，不能滿足強度要求，所以對咬合樁樁頂1.0m范圍內的混凝土進行鑿除，在樁頭鑿除時對于咬合樁與鋼板樁之間的泥渣一起進行清理干凈，然后再進行支模對咬合樁樁頂施工1.0m高的混凝土冠梁，冠梁寬度為1.4m，冠梁施工完成后進行基坑開挖工作。

6 結語

結合跨沱江雷音大橋圍堰施工的實踐案例，咬合樁-雙層鋼板樁組合圍堰在江河深開挖基坑施工中結合了各自的優(yōu)點形成一個有機整體，組合體具有結構穩(wěn)定、適應性強、防水性能好的特點。相較于其他單類型圍堰更突出表現(xiàn)在能夠適應水深、流速快、開挖深度大等不同不良因素組成的復雜施工環(huán)境，并且組合圍堰因其組合選擇的多樣性能夠形成最優(yōu)組合以適應不同復雜環(huán)境。該方案的成功實施為以后深水基坑圍堰施工提供新的方法和思路，為咬合樁-雙層鋼板樁組合圍堰施工提供合理性支撐，同時為其他組合圍堰的選擇提供理論基礎和思維方向。