海城河特大橋水中墩基礎鋼板樁施工技術淺議

尹曉亮 彭 華

1 工程概況

海城河特大橋屬盤錦至營口客運專線工程,分為上下兩聯,海城上聯海城河特大橋154號、155號、156號墩位于水中,下聯145號、146號、147號墩位于水中。橋墩處地質為粉質粘土、細砂、中砂、粉質粘土。河面寬14 m,墩位處水深1.5 m,水流平緩;承臺最大挖深10 m,采用拉森鋼板樁方案施工。

2 鋼板樁施工技術

2.1 鋼板樁施工方案

根據承臺尺寸決定圍堰內尺寸比承臺每邊放大1.5 m,以方便支模。鋼板樁采用德國拉森式Ⅳ型鋼板樁,根據地質情況和水位與承臺底的高差計算板樁入土深度,板樁入土深度4 m左右,根據板樁入土深度和水深選擇鋼板樁長度,決定采用15 m的鋼板樁。

由于承臺的高度達4 m～5 m,鋼板樁自由長度較大,為了保證施工人員的安全,在承臺中間設置了一層支撐,待封底混凝土達到設計強度后拆除一次性施工承臺或承臺分兩次灌注,第一層灌注后,在承臺內灌水平衡外壓力,然后拆除保險支撐,接著進行第二層承臺灌注。

1)施工放樣及施打定位樁。將施工區域控制點標明并經過復核無誤后加以有效保護。采用測量儀器準確放出控制坐標點后打入鋼管樁作為定位樁,在鋼管樁露出地面或水面部分刷上標志并焊上牛腿,作為打樁導向位置及高程控制標志。2)導向框安裝。安裝導向框時應注意以下幾點:a.導向框架通常由型鋼組成,分為內外導向,其中間空擋為鋼板樁的插打位置。導向框架一般焊接在定位樁牛腿上。b.導向框的高度要適宜,要有利于控制鋼板樁的施工高度和提高施工工效。c.導向框不能隨著鋼板樁的打設而產生位移和變形。3)鋼板樁施打。鋼板樁施工關系到施工止水和安全,是本工程施工最關鍵的工序之一,在施工中要注意以下施工要求:a.打樁前,對鋼板樁逐根檢查,剔除連接鎖口銹蝕、變形嚴重的鋼板樁,不合格者待修整后才可使用。b.在插打過程中隨時測量監控,每塊樁的斜度不超過4‰,當偏斜過大不能用拉齊方法調正時,應拔起重打。c.打樁順序:選擇從鋼板樁圍堰上游側中心開始打入第一片鋼板樁,然后逐步向兩邊插打,在河下游中心合龍,最初的一、二片鋼板樁的打設位置和方向要確保精度,以起到樣板的作用。插打鋼板樁前,應在上層導向框上精確標出每一片鋼板樁的位置,在中間一片鋼板樁(即第一片鋼板樁)位置兩側焊角鋼做小導向,確保鋼板樁不發生橫向位移,每完成4 m測量校正1次,確保在同一直線上。4)圍堰封底施工。水下混凝土性能:圍堰水下封底應全斷面一次連續澆筑完成。為此,首先組織盡可能大的混凝土供應和澆筑能力。其次,研究水下混凝土的配合比設計,采用低熱水泥和良好的粗、細骨料,摻加適量粉煤灰和外加劑,從而使混凝土拌合物和易性良好,可泵性好,初凝時間長,坍落度損失小。混凝土封底應有足夠的厚度(擬定不小于1.2 m),以確保圍堰的安全。5)基坑支撐結構。在確保安全的前提下,基坑支撐的施工與基坑內水位的下降按“先支撐后降水,分層支撐分層降水”的原則進行,基坑支撐的順序如下:加入第一層邊梁→進行第一層支撐→抽水至第二層支撐處以下0.5 m→加入第二層邊梁→進行第二層支撐→抽水至基坑底(基坑支撐順序依據圍堰支撐層數循環作業)。6)鋼板樁的拔除。基坑回填后,要拔除鋼板樁,以便重復使用。拔除鋼板樁前,應仔細研究拔樁方法順序和拔樁時間及土孔位置。否則,由于拔樁的振動影響,以及拔樁帶土過多會引起地面沉降和位移,會給已施工的地下結構帶來危害。拔樁方法:采用振動錘拔樁,利用振動錘產生的強迫振動擾動土質,破壞鋼板樁周圍土的粘聚力以克服拔樁阻力,依靠附加起吊力的作用將樁拔除。

2.2 常見問題及處理措施

2.2.1 鋼板樁施打一定深度后無法繼續打入

原因分析:遇上較大的塊石或其他不明障礙物。處理措施:將鋼板樁往上拔1.0 m～2.0 m,再往下施打,如此上下往復振拔數次,可使大的塊石被振碎或使其發生位移;如上述方法失效時采用轉角樁或弧形樁繞過障礙物。

2.2.2 帶樁現象

原因分析:鋼板樁所處位置地基松軟。

處理措施:把相鄰的數根樁焊接在一起,并且在施打單樁的連接鎖口上涂以黃油等潤滑劑減小阻力。

2.2.3 圍堰不能正常合龍

原因分析:1)由于客觀原因或施工不嚴謹造成實際圍堰尺寸與設計尺寸產生誤差;2)鋼板樁施打過程中監測措施不到位導致傾斜誤差累計較大且未采取異形樁糾偏措施。

處理措施:根據合龍口的實際尺寸制造異形鋼板樁合龍。但要控制異形鋼板樁上下寬度之差不超過樁長的2%。

2.2.4 圍堰漏水

原因分析:通常是由于鎖口破壞間隙增大或未采取得當的止水措施引起。

處理措施:圍堰內抽水時,在圍堰外撒大量細煤渣、木屑、谷糠等細物,借漏水的吸力附于鎖口內堵水,或者在圍堰內用板條、棉絮等楔入鎖口內嵌縫,撒煤渣等物堵漏時,要考慮水流方向并盡量接近漏縫,漏縫較深時,用袋裝下放到漏縫附近處徐徐倒撒;當鎖口間隙較大采取上述措施效果不明顯時,可同時在圍堰外側包裹彩條布進行止水。

2.2.5 鋼板樁側傾,基坑底土隆起,地面裂縫

原因分析:1)施工區域土質松軟,設計的嵌固深度不夠,因而樁后地面下沉,坑底土隆起是管涌現象;2)挖土作業時挖掘機及運土車在鋼板樁側,增加土的地面荷載,導致樁頂側移(筑島鋼板樁圍堰);3)上游水流速過大,圍堰設計計算不嚴謹,導致圍堰整體傾斜(水中鋼板樁圍堰)。

處理措施:鋼板樁嵌固深度必須由計算確定,根據多年累計施工經驗入土深度通常需達到3.5 m以上;挖掘機、運土車不得在基坑邊作業,如必須施工,則應將該項荷載增加計算入設計項,以增加樁的嵌固深度(筑島鋼板樁圍堰);鋼板樁設計時尚須考慮地基整體穩定,特別在上游水流速較大時需進行整體穩定性計算(水中鋼板樁圍堰)。

2.3 施工注意事項

1)施工機具操作應嚴格遵守相關操作規程。2)嚴格按照施工組織設計方案組織施工,嚴禁私自改動方案及無序施工。3)插打鋼板樁圍堰前,應對打樁機具進行全面檢查。4)機械設備應設專人操作。5)插打鋼板樁,如因用機械高度不足,可向下移動吊點位置,但吊點不得低于樁頂下1/3樁長的位置。6)打樁困難時,不應長時間超負荷使用振動錘。7)進行內支撐安裝作業時,應設置反向牛腿,按規定設置木楔。8)在進行拔樁作業時,應做拔樁受力計算,嚴禁野蠻拔樁。9)拔出的鋼板樁應及時進行清理、保養、歸類,方便重復使用。10)利用長臂挖掘機在筑島圍堰上施工時,增加了土的側壓力,應注意保證鋼板樁圍堰的穩定,及時支護。

3 結語

隨著鐵路建設大規模開展,涉及鋼板樁施工越來越多,對于工程的安全、工期、質量等要求也越來越高。海城河特大橋水中墩基礎鋼板樁施工技術,使得工期緊湊,施工組織方便、安全,具有過程可控性,為今后的類似工程起到一定的參考價值。

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