冶河大橋水中深基礎鋼板樁圍堰施工技術

龐游江

(張家口市公路管理處)

冶河大橋水中深基礎鋼板樁圍堰施工技術

龐游江

(張家口市公路管理處)

摘 要:根據冶河大橋汛期內地質情況的變化，確定了拉森式(U型)鋼板樁圍堰施工法，詳細介紹了該施工工藝，并提出了穩定性驗算方法以及安全保證措施，施工結果顯示，達到了預期效果。

關鍵詞:鋼板樁;圍堰;基坑開挖;打樁

1 工程概況

西柏坡高速公路冶河特大橋20號，21號墩位于槽內，樁間系梁基底標高分別為15.8 m，17.3 m，挖基深度大致為11.4 m，9.9 m，地層地質從河床往下1.5～2 m內為淤泥質粘土2～10 m為亞砂土，據以往的工程實踐中總結的經驗來看，在較高的水頭壓力下，挖基過程中易發生“流砂”現象，且基底易發生管涌。

2 方案制定

根據施工圖紙設計河流水深只有2 m，且流量也不大。據當地居民介紹河流高水位出現在7，8月份且不會持續太久。因此初定方案采用筑島放坡開挖、下沉鋼護筒的方法施工，但由于6月初突然連降幾場暴雨，致使鋼護筒內流砂嚴重，同時由于土側壓力太大鋼護筒變形嚴重，而如果加密支撐勢必影響承臺的施工，鑒于以上原因，該方案已經無法滿足現場施工要求，最后經技術人員研究，考慮到雨季施工且此兩個橋墩為橋梁能否按期完成的控制工程，為保證施工的順利進行和施工工期，決定對以上兩個墩位采用鋼板樁圍堰施工。

3 鋼板樁施工

3.1 材料及機具

結合河床地質情況及施工要求，擬采用國產拉森式(u型)，按IV型鋼板樁進行圍堰施工，長度為15 m，寬度為40 cm，厚度為18 cm。圍堰頂面標高擬定為26.7 m，高出最高水位1.0 m。鋼板樁長度可依據開挖深度及入土深度適當調整。采用DZ-60Y型振動樁錘，35t履帶吊配合作業。在基坑開挖時，準備兩臺2 kW的水泵、一臺16 t吊車(配吊斗)。

3.2 作業平臺

首先依據原施組方案，進行筑島施工，然后平整場地。根據履帶吊車作業面積及實際施工要求修整作業平臺。為防止陷車及其他安全事故的發生，平臺范圍內土體要相對密實，并鋪2 cm鋼板分散壓力、振動力，有利于施工作業。必要時采用木樁擠密加固法穩定地基。

3.3 測量定位

依據樁間承臺基坑開挖后所需要的工作面積，鋼板樁防護平面尺寸定為11.2 m×4 m，據此尺寸通過全站儀放線定位。

3.4 打樁

(1)施打前，鋼板樁的鎖口應用防水材料填縫，以防漏水。一般的做法是在鋼板樁施打過程中用棉絮、黃油等填充物填塞接縫。剛開始時采用此法，效果不是很理想，后在鋼板樁全部插打完畢開始抽水安裝圍囹時，采用一邊抽水一邊順著鋼板樁的接縫下溜較干細砂的方法，借助水壓力將細砂吸入接縫內而達到堵漏的目的，對于變形較大的接縫在圍囹安裝后用棉絮塞填。經現場實施，效果非常明顯。(2)施工打樁的順序為由上游分兩頭向下游合攏。施打時應先將鋼板樁逐根或逐組施打到穩定深度，然后依次施打至設計深度。在垂直度有保證的條件下，也可一次打到設計深度。接長的鋼板樁，其相鄰兩鋼板樁的接頭位置應上下錯開。在最后剩余2 m時進行鋼板樁圍堰的合攏施工，首先把鋼板樁插入1/3，然后對鋼板樁進行調整，使企口卡好密封，最后再把鋼板樁打入到位。(3)同一圍堰內使用了不同類型的鋼板樁，方法是將兩種不同類型的鋼板樁的各半塊拼焊成一塊異型鋼板樁以便連接。施打過程中，隨時檢查其位置是否正確，樁身是否垂直，對不符合要求的立即糾正或拔起重新施打。(4)圍堰整體穩定性驗算。鋼板樁圍堰的整體穩定性僅表現圍堰在土壓力作用下的抗傾覆能力。該土壓力與鋼板樁入土深度范圍內所受的土壓力相平衡。根據鋼板樁圍堰底部嵌入地基中的深度，驗算其整體穩定性。

式中:C為土的積聚力，kPa;q為坑側荷載，kN/m2;γ為土容量，kN/m3;h為基坑深度，m。

降低地下水位時，向鉆孔內灌水，以保證原地下水位不變化，從而防止地面產生沉降對鄰近建筑物的危害。

(5)由于底部存在亞砂土層，故對其底部進行管涌計算

式中:K為安全系數，取1.5～2.0;γ'土的負容量;h為地下水位至基坑底距離。

3.5 水下挖基

(1)施工前先把圍堰內的水排出，并邊抽水邊進行內圍囹加固，所有內圍囹均采用56b工字鋼制作，節點采用焊接(施工中嚴格執行鋼結構施工規范)。為確保整個圍囹的剛度和穩定性，對每層中間一道工字鋼上面加焊型鋼并將上下四道工字鋼用25號槽鋼焊接連接。在施工期間安排專人值班以防吊物碰撞。(2)水下挖基開挖前先在基坑四周設排水溝并挖集水坑用2 kW水泵排水，開挖順序為由四邊向中心開挖，每一循環50 cm。至下—循環時再沿四周挖排水溝，排水開挖，依次類推。每開挖3 m加一道內圍囹。值得注意的是工字鋼與鋼板樁的連接，由于鋼板樁在插打過程中受多方面的影響，整個圍堰的側面順直度較差，工字鋼安裝后與鋼板樁之間有較大的間隙。為防止圍堰的變形，特將工字鋼與鋼板樁之間的間隙全部用型鋼焊接支撐連接，圍堰的四個角特別加強。(3)土的運輸采用16 t吊車配吊斗吊運，施工過程中專人負責吊車作業的安全，在圍堰高度范圍內設隔離防護柵，以保證作業人員的安全。挖至基底后發現基底狀況不穩定，故采用30 cm碎石墊層換填，然后打C20混凝土墊層。(4)為加快施工進度，保證工期，組織了三個工班進行24 h輪流作業，在施工中全力保證材料和機具的供應。

3.6 拔樁

拔樁前應向圍堰內灌水使內外水位持平并從下游側開始拔樁，拔樁采用振動法。拔出來的板樁進行檢修涂油，堆碼保存。

4 安全與質量保證

為保證施工一次成優與施工中人員和機具的安全，制定了質量和安全責任制，由專人負責鋼板樁圍堰施工，制定了嚴格的獎罰制度，對違規操作人員決不姑息。在打樁完成后，在圍堰四角設四個觀測點，采用徠卡TC905全站儀進行觀測，每天觀測兩次，觀測數據在1鋤以內，并及時將結果反饋進行信息跟蹤，確保了施工安全。記錄的觀測數據見表1。

表1 記錄的觀測數據 mm

5 結語

以此法對特大橋20#，21#墩4個基坑進行了開挖，通過采用鋼板樁施工防治亞砂土高水頭的“流砂”難題，并使施工順利、快捷，達到了預期效果。

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［1］胡雋，劉建瑞.深水鉆孔平臺施工技術［J］.施工技術，2004，33(9):20，22.

中圖分類號:U445

C

1008-3383(2011)06-0130-01

收稿日期:2011-04-11