大型鋼板樁圍堰施工技術總結

陳建利 趙彪

【摘要】烏達國道110線黃河特大橋主墩大型鋼板樁圍堰施工難點及解決方法。

【關鍵字】鋼板樁下沉、內支撐安裝、水下封底、體系轉化

烏達國道110線黃河特大橋主墩鋼板樁圍堰的平面尺寸為：37.2×20.4m，，鋼板樁長21m，開挖深度為12m。圍堰樁頂標高為1076m，樁底標高1055m，現地面標高為1073m，鋼板樁要打入地面以下18m。

所以該圍堰無論是從平面尺寸還是鋼板樁長度來說都都屬于大型鋼板樁圍堰了。大型鋼板樁圍堰的施工是非常的有難度的或者說是非常的復雜的。比如鋼板樁的打入、內支撐的安裝、圍堰內的開挖、封底等等各個施工環節都有其施工難點。下面我逐一的介紹一下該圍堰施工過程中遇到的困難以及解決的辦法。

在鋼板樁的打設過程中我們遇到的困難是：鋼板樁不能打到位，有的差幾十公分有的差幾米。烏達黃河特大橋主墩處地層為全新統沖、洪積成因的砂類土、卵礫石土。對于鋼板樁的打設穿透卵礫石土層是非常困難的，為了解決這個問題，我們采取方法有：

1、用旋挖鉆引孔換填。如果鋼板樁的打入深度完全引孔換填的話，鋼板樁的打設將會變得容易，但是這樣引孔的時間和所花費的費用將增加，為了節約成本該項目最初決定引孔深度為穿透卵礫石土層（大約引孔深度為13.0m）。但是這個決定被后來證實是個錯誤的決定。因為雖然已經引孔了13米并且穿透了卵礫石層，但是卵礫石層下是板砂層，當鋼板樁施工到板砂層時鋼板樁在振動錘的振動下強烈的反彈就是不能下沉，持續振動10分鐘鋼板樁的貫入度不到1cm，給鋼板樁的施打帶來非常大的困難；

2、采用擊振力大的振動錘。開始我們用DZ120型振動錘施打鋼板樁，但是由于有5米的板砂層沒有引孔，鋼板樁又過長，導致DZ120型振動錘的振動力不能把鋼板樁打到位，為此我們更換成DZ150型振動錘，DZ150型振動錘施打的結果僅僅比DZ120型振動錘多打近1米左右，鋼板樁還不能完全打不到位；

3、高壓射水輔助沉樁法：由于更換成大的振動錘還是不能打到位，于是又想到采用高壓射水輔助沉樁的方法，即在每片要施打的鋼板樁上焊一根水管，水管與高壓泵相連，在振動錘震動過程中高壓泵同時泵水，把水送到施打的鋼板樁前端，對鋼板樁前端的土層進行液化減小摩阻力，從而把鋼板樁打到位。高壓射水輔助沉樁的方法被證實在這種板砂層或是密實的卵石圖層還是很有效果的。多種方法并用，經過一個多月的努力我們把鋼板樁圍堰成功合攏。

圍堰合攏后要進行開挖作業，開挖作業要嚴格遵循“先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則。第一層的圍囹和支撐管樁安裝好后，進行開挖作業，直到開挖到第二層支撐下的50cm處，安裝第二層的圍囹和支撐桿件，依次安裝好第三層圍囹和支撐管樁。由于圍囹桿件長，重量大（最長桿件長20.4m，單個桿件最重為9384kg），對吊裝機械設備有嚴格的要求，又由于場地的影響汽車吊沒有作業位置，履帶吊也受現場龍門吊的高度限制，圍囹的安裝也給我們帶來不小的麻煩。最后我們采用履帶吊與龍門吊相配合的方法把內支撐的安裝到位。圍堰內的開挖最初確定為用長臂挖掘機進行開挖（這個決定沒有問題，但是由于沒有充分考慮到地質的原因造成鋼板樁好多沒有打到位，再有圍堰內卵石層厚度又比較大，致使采用臂長19.5米的長臂挖機再后來有點不能滿足要求）。由于圍堰內護筒的布置及內支撐管樁的布置影響，使得長臂挖機的開挖也不能達到理想的效果，還需要高壓水槍射水排污泵向外排沙相配合，但是當排污泵遇到卵石層時就起不到作用了。這時候只能用長臂挖機慢慢的挖，隨著開挖深度越來越深，長臂挖機的效率就越來越差。為了加快進度我們放一臺小挖機到圍堰內，用下挖機挖長臂挖機挖不到的地方，并把挖出來的土放到長臂挖機可以挖到的地方，然后用長臂挖機接力清出來。當能滿足安裝第三道內支撐時我們安裝好第三層的圍囹和內支撐，然后采用水下吸泥開挖（在這我想說一下，如果長臂挖機臂長足夠的話，還是采用長臂挖機開挖效率比水下吸泥的效率要高）。

水下吸泥就是在圍堰內回灌水，通過空壓機把空氣壓縮打進到排沙管，由于存在水壓，把吹起來的泥漿排出。排沙管的直徑受卵石粒徑大小和空壓機功率的影響。開始我們加工了Φ200mm的排沙管由一臺24m3/s的空壓機配套打氣，但是發現現場的卵石粒徑有很多超過了20cm，這樣Φ200mm的排沙管就不能滿足要求了，致使我們最初的方案被否，給我們帶來一個新的難題。解決這個難題的方法是：我們把兩臺空壓機并在一起，像一根管子打氣，把排沙管的直徑變大到Φ325mm，結果效果還可以。排沙管的空壓比滿足要求即：吸出大粒徑的卵石的力量足夠，排出大粒徑的石頭空間也能夠滿足要求。

水下吸泥到位后下一步的工作就是水下封底了，水下封底之前要做后水下封底方案，根據料斗的大小、混凝土的泵送量、混凝土的攪拌質量等多方面因素的綜合考慮來制定出導管的布置個數、布置間距、起始點等具體的實施方案。水下封底開始后要密切注意封底的高度，做到勤測量、勤觀察，避免封底過高、漏封、封底高度不夠等情況發生，為后期工作帶來大麻煩。水下封底完成后根據同條件下試塊的強度來確定水下混凝土的強度是否滿足抽水的條件。當強度達到后抽干圍堰內的水，觀察封底的質量，是否有局部的管涌或漏水，是否影響整個圍堰的安全。在確定了圍堰安全后，就可以移交給甲方使用了。

由于支撐管樁影響承臺的施工，需要我們在承臺第一次澆筑完成后拆除第三層的內支撐及圍囹，在這我想強調的是注意回填的事項，第一層承臺澆筑好拆除模板后，承臺與鋼板樁之間的空隙必須回填，回填完成后我們才著手拆除第三層的內支撐及圍囹，然后依次類推承臺全部施工完畢，回填到位后再拆除第二道內支撐和圍囹。由于第一層的內支撐管樁影響墩身的施工，所以該圍堰在拆除第一層內支撐前還需要做體系的轉換，防止鋼板樁變形過大以及墩身施工過程中存在安全隱患。體系的轉換利用承臺上預埋鋼板，用斜撐替換掉妨礙墩身施工的支撐管樁。墩身施工完畢后再拆除斜撐和第一道內支撐。圍堰回灌水，進行鋼板樁拔除作業。整個鋼板樁圍堰工程施工結束。