生態(tài)湖中棧橋圍堰施工技術(shù)應(yīng)用

劉魯魯

（中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司，山東 泰安 271000）

1 工程概況

青浦特大橋跨越元蕩湖（里程范圍：D1K065+571.973—D1K070+823.448），在元蕩湖內(nèi)墩臺(tái)身共計(jì)130 個(gè)，樁基共計(jì)1 062 根，根據(jù)實(shí)地水文地質(zhì)、水中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工便道需要，在水深小于等于2.50 m，使用雙排鋼管樁圍堰的施工形式；水深大于2.50 m，采取貝雷梁鋼棧橋加施工平臺(tái)加鋼板樁進(jìn)行水中墩柱施工，貝雷梁鋼棧橋設(shè)置總長(zhǎng)度為1 028 m。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 技術(shù)準(zhǔn)備

結(jié)合施工圖紙中湖底斷面圖，進(jìn)行湖中水深實(shí)測(cè)，有效的探測(cè)淤泥地質(zhì)。并根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，預(yù)估鋼管樁入土深度和成樁功效，為工期安排和人員機(jī)械準(zhǔn)備提供有效的參考。對(duì)鋼管樁專項(xiàng)施工方案的可實(shí)施性進(jìn)行論證，按照《鋼圍堰工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)確定鋼管樁作業(yè)方式和具體工藝步驟。

2.2 設(shè)備及人員準(zhǔn)備

現(xiàn)場(chǎng)施工需準(zhǔn)備平板船4 艘，運(yùn)輸船6 艘，履帶吊4 臺(tái)，振動(dòng)錘4臺(tái)，機(jī)械臂打撥機(jī)2臺(tái)，運(yùn)輸車(chē)2臺(tái)；現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員：工區(qū)施工負(fù)責(zé)人1 名，技術(shù)負(fù)責(zé)人1 名，技術(shù)員2 名，安全員2名，物資管理員2名，質(zhì)檢員1名。作業(yè)班組施工人員：領(lǐng)工員1名，船長(zhǎng)10名，履帶吊操作手4名，司索工4名，普工10名。

3 技術(shù)參數(shù)

主棧橋位于線路右側(cè)，距線路中心13 m，跨徑組合為（10 m×12 m+3 m）循環(huán)布設(shè)，即每10跨設(shè)制動(dòng)墩一處。橋面寬6 m，標(biāo)準(zhǔn)跨度12 m，下部為直徑630 mm，壁厚8 mm鋼管樁。

雙排鋼管樁圍堰利用直徑φ219×6 mm（L=9 m）鋼管樁形成雙排鋼管樁，鋼管樁入土深度在3.85～5.20 m之間。圍堰總寬度為45 m，鋼管樁間距為0.40 m，兩排之間凈寬3.50 m，填土高度3.60 m。在鋼管樁的內(nèi)側(cè)用高強(qiáng)土工格柵和防滲土工膜鋪設(shè)，并在內(nèi)部填入黏土形成堰體。為提高圍堰的整體結(jié)構(gòu)，在距鋼管樁頂部20 cm處設(shè)置φ168×5 mm鋼管做圍堰，拉桿采用鋼絲繩對(duì)拉，形成穩(wěn)定的圍堰結(jié)構(gòu)。具體形式見(jiàn)圖1。

圖1 鋼管樁圍堰剖面圖

采用9 m 鋼棧橋在雙排鋼管樁與貝雷梁鋼棧橋連接處跨越圍堰，在深入圍堰處，貝雷梁鋼管應(yīng)與基坑側(cè)圍堰保持一定間距，間距設(shè)置為2 m，采用8%坡度順接圍堰內(nèi)施工便道與鋼棧橋連接處，在斜坡道與鋼管樁圍堰頂部相接處，設(shè)置高度2.92 m，長(zhǎng)度4.38 m，寬度6 m 的C20 混凝土重力式擋墻，擋墻內(nèi)布置雙層φ16鋼筋網(wǎng)片，間距20 cm×20 cm，結(jié)構(gòu)具體形式見(jiàn)圖2。

圖2 棧橋與圍堰連接示意圖

4 施工工序

4.1 棧橋施工方法

4.1.1 后場(chǎng)預(yù)拼及加工

貝雷梁主梁和樁頂貝雷梁限位器等主要鋼構(gòu)件，在材料加工廠，按照棧橋結(jié)構(gòu)圖，逐片拼組加工完成。

4.1.2 材料運(yùn)輸

鋼管樁、型鋼和各類加工件加工完成后，利用貨船（平板運(yùn)輸車(chē)）通過(guò)既有水路（已搭設(shè)完成的鋼棧橋、施工便道）運(yùn)輸至工作面。

4.1.3 鋼管樁施工

鋼管樁定位：便橋鋼管樁定位采用導(dǎo)向樁定位的方法，根據(jù)既有鋼管樁施工圖，按設(shè)計(jì)間距設(shè)置控制樁位置，在控制樁上標(biāo)識(shí)鋼管樁具體打設(shè)位置。導(dǎo)向樁位置的設(shè)定間距50 m，采用RTK 進(jìn)行測(cè)量定位。便橋順接堤壩，棧橋下部結(jié)構(gòu)施工采用“垂釣法”工藝。

插樁：在預(yù)先施工的導(dǎo)向作業(yè)架上用鐵線標(biāo)識(shí)位置，使用履帶吊進(jìn)行鋼管樁沉樁作業(yè)。

首先利用樁體自重，自由沉入泥土，待沉入穩(wěn)定后，起吊振動(dòng)錘加緊鋼管樁頂部。

使用振動(dòng)錘開(kāi)始打設(shè)。

安排專人指揮，控制鋼管打設(shè)的垂直度，減少施工誤差。測(cè)量對(duì)比首根樁的錨定標(biāo)高直至打設(shè)到位。

4.1.4 樁間連接系的焊接要求，樁頂墊梁的安裝工藝

樁間連接系的焊接和樁頂墊梁的安裝作業(yè)，都需要鋼管樁按要求施工到設(shè)計(jì)標(biāo)高。以下是操作的內(nèi)容和步驟：第一，連接系型鋼和樁頂墊梁的初步處理。技術(shù)人員在已完成插打的鋼管樁上，進(jìn)行連接系位置的精確放樣，根據(jù)放樣位置計(jì)算出連接系長(zhǎng)度和尺寸，進(jìn)行連接系型鋼和樁頂墊梁的下料加工，做到尺寸精確。第二，將在后臺(tái)加工廠制作完成的鋼構(gòu)件，使用水運(yùn)方式運(yùn)輸至鋼管樁作業(yè)面進(jìn)行安裝。第三，起吊、安裝連接系型鋼和樁頂墊梁。使用起重設(shè)備，吊裝需要安裝的鋼構(gòu)件到精確位置，先進(jìn)行初步焊接，測(cè)量人員進(jìn)行定位復(fù)核無(wú)誤后進(jìn)行整體焊接，完成連接系型鋼的焊接后，吊裝樁頂墊梁至設(shè)計(jì)位置進(jìn)行焊接。

4.1.5 貝雷梁架設(shè)

貝雷梁在后天加工廠組裝完成后平板車(chē)運(yùn)送至架設(shè)處進(jìn)行安裝，貝雷梁的安裝需在同一個(gè)水平截面上，并與鋼管樁連接牢固可靠。

4.1.6 欄桿安裝及全橋檢查

整體橋面系吊裝完成后，安裝橋面安全護(hù)欄，同時(shí)欄桿的外側(cè)張掛安全網(wǎng)。專職人員對(duì)全橋結(jié)構(gòu)和安全保證措施進(jìn)行檢查，形成紙質(zhì)的檢查記錄，落實(shí)責(zé)任人就檢查記錄進(jìn)行及時(shí)的整改，確保棧橋的牢固可靠，保證后續(xù)施工的安全質(zhì)量。

4.2 雙排鋼管樁圍堰施工方法

首先在后場(chǎng)將鋼管樁和鋼絲繩各類加工件進(jìn)行加工，懸掛出廠參數(shù)標(biāo)識(shí)牌，利用深倉(cāng)船運(yùn)輸至作業(yè)面。鋼管樁施工方式參考4.1棧橋鋼管樁施工方法。鋼管樁圍堰迎水側(cè)采用高強(qiáng)土工格柵結(jié)合防滲復(fù)合土工膜進(jìn)行掛設(shè)，土工材料之間搭接長(zhǎng)度為1.50 m。為抵消水的浮力，使土工材料順利到達(dá)水底，使用足夠重量混凝土塊連接在土工材料下口做配重，緩慢下放。待鋼管樁施工有24 m時(shí)，進(jìn)行腰梁和拉桿的安裝，把鋼管樁連接成一個(gè)整體，腰梁采用φ168×5 mm 鋼管，對(duì)拉采用φ12鋼絲繩對(duì)拉，間距0.40 m。圍堰成型后，采用挖泥船填筑堰心，起到關(guān)鍵止水作用。圍堰自然沉降后，再次補(bǔ)充填筑，直至堰芯密實(shí)。堰芯土及反壓土上方袋裝土壓重及坡面土工布在雨季來(lái)臨前15 d施作完成。待鋼管樁圍堰施工完成后，采用適當(dāng)功率的水泵抽水，過(guò)程中嚴(yán)控堰內(nèi)水位的下降速率，不大于50 cm/d，同時(shí)注意水內(nèi)魚(yú)類的保護(hù)，保證生態(tài)平衡。對(duì)原狀湖底的淤泥進(jìn)行指定處理后進(jìn)行施工便道修筑。待主體結(jié)構(gòu)施工完畢，將圍堰建筑廢料和生活垃圾清理至圍堰范圍之外后，方可進(jìn)行圍堰拔出作業(yè)。

5 質(zhì)量控制要點(diǎn)

棧橋、圍堰施工從原材進(jìn)場(chǎng)到施工過(guò)程派專人進(jìn)行檢查。內(nèi)容包括原材質(zhì)量；焊接、連接質(zhì)量；立柱垂直度、貫入度；線形偏差；施工過(guò)程、成樁（橋）后沉降觀測(cè)等。

5.1 管樁成樁沉降及貫入度（見(jiàn)表1和表2）

表1 振動(dòng)錘施工標(biāo)準(zhǔn)表

表2 鋼管樁傾斜度和偏位控制規(guī)范表

5.2 鋼棧橋成橋加載預(yù)壓及維護(hù)方案

試通車(chē)加載預(yù)壓采用汽超-20級(jí)汽車(chē)進(jìn)行，方案和步驟如下：①車(chē)輛空載（車(chē)重25 t）以時(shí)速3 km 緩慢在棧橋上通行，觀察棧橋各構(gòu)件的工作狀態(tài)是否正常，桿件的連接是否牢固，特別是橋墩有超過(guò)3 cm 的下沉或偏位。②車(chē)輛載重10 t 以時(shí)速3 km 緩慢在棧橋上通行，觀測(cè)棧橋各構(gòu)件的工作狀態(tài)是否正常，此時(shí)應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)監(jiān)控步驟1 出現(xiàn)下沉或偏位的橋墩的狀態(tài)。③車(chē)輛載重20 t以時(shí)速3 km緩慢在棧橋上通行，繼續(xù)觀測(cè)棧橋各構(gòu)件的工作狀態(tài)是否正常，桿件的連接是否出現(xiàn)松動(dòng)或偏位，繼續(xù)加強(qiáng)出現(xiàn)下沉或偏位的橋墩觀測(cè)。④車(chē)輛滿載（此時(shí)汽車(chē)全重120 t）以時(shí)速3 km緩慢在棧橋上通行，在上述步驟出現(xiàn)下沉、偏位、變形較大的位置停車(chē)5 min，繼續(xù)觀測(cè)下沉、偏位及變形是否繼續(xù)發(fā)展。⑤車(chē)輛滿載后輪壓載在墩頂上，每個(gè)橋墩預(yù)壓5 min，不斷觀察橋墩鋼管樁的下沉和偏位情況。⑥鋼管樁下陷或偏移在預(yù)裝檢查過(guò)程中出現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的，并有桿件（構(gòu)件）變形、位移異常的，在按步驟重新檢查前，不得進(jìn)行裝填實(shí)驗(yàn)，應(yīng)立刻查找出發(fā)生原因，確定加固措施。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)際鋼管樁打設(shè)和棧橋拼裝作業(yè)，實(shí)踐施工工藝，確定施工參數(shù)和施工功效。根據(jù)施工結(jié)果反饋，驗(yàn)證了技術(shù)方案的可實(shí)施性。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制，指導(dǎo)后續(xù)長(zhǎng)戰(zhàn)線施工，同時(shí)為我部在同類的跨湖涉水作業(yè)中搜集了寶貴的組織經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。