定淮淮河大橋深水基礎鋼板樁圍堰設計和施工

牛曙東　（安徽建工集團有限公司，安徽　合肥230022）

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定淮淮河大橋深水基礎鋼板樁圍堰設計和施工

牛曙東（安徽建工集團有限公司，安徽合肥230022）

定淮淮河特大橋北岸引橋主墩承臺處于淮河主河道中，根據地質條件和工期要求，采用插打鋼板樁圍堰代替雙壁鋼圍堰進行臨時支護。實施結果表明：鋼板樁圍堰施工成本低、周期短、占用水面較小、施工風險易于控制，避免了雙壁鋼圍堰在吊裝、下沉和焊接過程中各種施工難題，對深水基礎圍堰施工具有借鑒意義。

鋼板樁；圍堰；設計；施工

1　工程概況

定淮淮河大橋主橋為獨塔雙索面斜拉橋，跨徑為246m+125m，主跨為分離式鋼箱梁，副跨為分離式混凝土預應力箱梁，基礎采用圓形承臺和群樁基礎；引橋變截面連續PC現澆箱梁，下部RC實體花瓶墩；北引橋17#、18#橋墩基礎采用4φ 1.5m的鉆孔灌注樁，6.45m×6.45m矩形橋臺。承臺位于淮河主河道中常水位以下，可采用雙壁鋼圍堰或鋼板樁圍堰，圍堰埋深范圍內主要為粘土和粉土，可采用鋼板樁圍堰施工，以有效節約工期和成本。

2　水文地質條件

淮河6～8月份為豐水期，11月～翌年2月為枯水期。汛期淮河水位升幅較大，常淹沒兩岸的低洼地區。淮河設計防洪水位為+16.50m，最低通航水位是+10.82m，最高通航水位是+19.16m，枯水期水位一般在+12.5m左右；河床頂面標高分別為17#墩：+9.082m；18#墩：+7.062m，施工常水位按+13.0m，最高水位按+14.0m考慮。根據工程地質報告顯示，本基坑圍堰埋深范圍內地質情況為：①層為軟土，高程在7.0m～ 4.0m，主要是淤泥質粉土和粉質粘土，呈現深灰色，流塑狀態；②層為細沙，高程在4.0m～-7.9m，部分位置還夾有少量粉土和粘土灰色，呈稍密，松散狀態。

3　鋼板樁圍堰設計

17#、18#墩承臺底標高分別為+5.856m、+4.161m，為滿足施工需求，鋼板樁頂標高按施工最高水位+14.0m控制，此水位到兩承臺設計底標高分別為+8.144m、+9.839m，加上50cm片石墊層和1.5mC30水下混凝土封底，水深最大處為11.839m。

定淮淮河特大橋17#、18#墩承臺的幾何尺寸為6.45m×6.45m，根據施工條件，結合水深、水流速度、橋位處地質情況、承臺幾何尺寸和鋼板樁施工工藝等綜合考慮，17#墩采用長度為12m的鋼板樁，18#墩采用長度為18m、寬0.4m的德國拉森IV型鋼板樁，鋼板樁圍堰的平面幾何尺寸為9.5m×9.5m，鋼板樁入土深度達樁長0.5倍以上，樁底標高分別為17#：+2.0m；18#：-4.0m，17#墩鋼板樁圍堰入粉粘土層，18#墩鋼板樁圍堰入粉土加雜細砂層。

為了提高圍堰的整體性能，增加抗壓能力，經結構設計計算，17#、18#圍堰內側圈梁均采用3層工字鋼以圍囹形式支撐（見圖1），其中頂層、中層采用2I32工字鋼進行支撐，最下層采用2I40工字鋼，四角均采用工字鋼2I40斜撐，豎向間距為3.0m。為有效提高圍堰抗水壓力和周圍的土壓力，采用φ 300mm鋼管做為內支撐，將鋼管外緣兩端與圍囹相撐；經計算采用厚度1.5m的C30水下混凝土進行圍堰封底，可滿足抗浮穩定性要求，在澆筑前鋪0.5m厚度的片石墊層，以保證封底混凝土施工質量。

圖1　鋼板樁圍堰（17#墩）布置圖

4　施工工藝

4.1施工工藝流程

施工準備工作→測量與定位→鋼板樁導向設置的施工→鋼板樁插打→第一層鋼板樁內撐的安裝→水下挖泥→鋪墊層→澆筑封底水下混凝土→抽水→進行其余鋼板樁內支撐安裝→承臺施工→墩身施工→基坑回填→逐步拆除內支撐→鋼板樁拔出。

4.2施工注意事項

4.2.1設備選擇

根據現場情況，采用DZ90型振動錘，要求其夾板牙齒不能有太多磨損。施工前應進行認真檢查，確保滿足施工要求。

4.2.2導向架安裝

首先，根據鋼板樁圍堰設計尺寸，在其外圍插打定位樁，定位樁選用Ф 60cm、壁厚8mm的鋼管樁，在定位樁上焊接2[10水平支撐，水平支撐的頂標高均應相同，在水平支撐上焊接兩根工字鋼作為導向架進行施工。

4.2.3鋼板樁插打

鋼板樁建議首先進行全圍堰插打合攏，然后再逐片打到設計標高。由于淮河內不存在潮汐現象，一般先在上游插打，在下游合攏，鋼板樁圍堰結構平面見圖2。鋼板樁在插打過程中采用全站儀進行控制，確保樁垂直度偏差在1%以內。

圖2　鋼板樁圍堰結構平面圖

為了防止泥沙進入鋼板樁的鎖扣內，用木栓塞住鋼板樁鎖口。鋼板樁長度不夠需進行焊接加長時，應將有接頭的與無接頭的間隔使用樁，且保證水平接頭錯開2m以上。

為加強鋼板樁防滲能力，且減少插打摩阻力，可在組樁的外側鎖口涂混合油膏（干鋸末∶瀝青∶黃油∶干粘土=1∶1∶1∶0.5）或黃油。

4.2.4封底混凝土施工

鋼板樁插打合攏到設計標高后，進行水下清淤（吸泥），清淤滿足設計要求后對鋼板樁壁和灌注樁壁進行射水沖洗，然后通過潛水清基，整平基面處理，以保障混凝土封底滿足設計要求。

以樁基鋼護筒為支撐搭設封底混凝土施工平臺，縱橫向各取4排澆筑導管進行布設，控制導管下口懸空20～30cm，澆筑時從低處往高處，從一側向另一側進行，并確保混凝土的表面大致水平。

在澆注將近結束時，重點對導管、護筒四周及鋼板樁壁等部位進行高程的測量，確保達到承臺底面標高以下20cm左右，剩余混凝土墊層在已澆筑的混凝土強度滿足要求后，對其抽水、沖洗干凈后進行澆筑。

4.2.5安裝內支撐

鋼板樁合龍后，封底混凝土達到設計強度的50%后，可抽水并架設圍囹和內支撐。內支撐自上而下設置，為確保圍堰內支撐的施工安全，應做到安裝內撐與抽水交替進行，本基坑的鋼板樁圍堰設置3道內支撐，施工順序為：施工第一道圍囹→施工第一道支撐→抽水到第二道內支撐→施工第二道圍囹→施工第二道支撐→抽水到第三道內支撐→施工第三道圍囹→施工第三道內支撐→抽水至基坑底面。

4.2.6抽水、堵漏

鋼板樁圍堰抽水過程中要加強鋼板樁的止水堵漏措施，尤其第一次抽水較為關鍵，需配置足量的水泵進行強降水，抽水機排水量不得小于圍堰滲水量的1.5倍。在抽水時，如發現較為明顯的滲漏，采用細沙和木屑在鋼板樁外側拋灑，利用水流將其帶入縫隙內，從而達到堵漏作用。

5　結語

①常規橋梁深水基礎施工，在地質條件許可條件下，采取鋼板樁圍堰比雙壁鋼圍堰方案，工藝更簡單，具有成本低、周期短、安全風險小等優勢。

②鋼板樁圍堰的四角應設置角樁，鋼板樁插打過程中嚴格控制每根鋼板樁的垂直度偏差在1%以內，及時做好止水堵漏措施。

③為確保圍堰內支撐的施工安全，圍堰內支撐的安裝應做到自上而下，且安裝內撐與抽水交替進行。

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U443.16+2

B

1007-7359(2016)03-0160-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.058

牛曙東（1963-），男，高級工程師，主要從事工程施工管理工作。