填海區(qū)深基坑鋼板樁圍堰施工技術(shù)

李政一

摘 要： 以大連普灣新區(qū)十四號(hào)路跨海橋主橋交界墩基礎(chǔ)鋼板樁圍堰施工為例，對(duì)如何進(jìn)行填海區(qū)深基坑鋼板樁圍堰的施工全過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)介紹，闡述填海區(qū)深基坑鋼板樁圍堰施工技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)填海區(qū)深基礎(chǔ)施工的重點(diǎn)與難點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞： 深基坑施工；鋼板樁圍堰；圍堰施工

1.引言

填海區(qū)深基坑基礎(chǔ)施工技術(shù)是衡量橋梁施工單位施工技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一，其不僅受水文環(huán)境的影響，還受到地質(zhì)條件及施工過(guò)程等因素的影響。大連普灣新區(qū)十四號(hào)路跨海橋工程主橋?yàn)槲蹇?0+3×120+70=500m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，主橋交界墩墩位處水深達(dá)8m，所處環(huán)境及地質(zhì)條件復(fù)雜多變，基礎(chǔ)施工采用土石填筑施工平臺(tái)鋼板樁圍堰施工。

2.工程概況

大橋位于大連普灣新區(qū)海灣中部，北起普灣新區(qū)炮臺(tái)鎮(zhèn)的鮑魚(yú)村，依次跨過(guò)七號(hào)路、濱海路后入海，南側(cè)于普灣新區(qū)的石河鎮(zhèn)北海村處上岸，跨過(guò)濱海路后落地，大橋主橋全長(zhǎng)2.5km。普灣十四號(hào)橋主橋?yàn)椋?0++120+120+120+70）m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，全長(zhǎng)500m。其中31、36#墩為主橋與引橋交界墩，海平面平均水位標(biāo)高為+1.000m，筑島填筑頂面標(biāo)高為+2.5.000m，承臺(tái)頂面標(biāo)高為-1.500m，底面標(biāo)高為-6.500m，承臺(tái)平面尺寸為14.45×10.7m，厚度為5m，封底混凝土厚0.5m，基坑深度為8.5m。綜合考慮橋址處地質(zhì)、潮水等因素，在該水深區(qū)域，水中區(qū)承臺(tái)基礎(chǔ)施工采用鋼板樁圍堰作為承臺(tái)及下部墩身的施工擋水結(jié)構(gòu)。

3.總體施工方案

3.1鋼板樁圍堰總體施工方案

根據(jù)計(jì)算主引交界墩鋼板樁圍堰施工采用15m的拉森Ⅳ鋼板樁，鋼板樁圍堰施工作業(yè)面考慮為不小于1m，平面尺寸定為16.5m×13m，其中平樁146片，角樁4片。內(nèi)支撐采用H500×200型鋼圍檁和529鋼管支撐，共三道支撐。樁基施工完成后，將筑島頂面平整放出鋼板樁圍堰位置，采用履帶吊作為起吊設(shè)備，配合DZ90型振動(dòng)錘的施工方法逐片插打；采用長(zhǎng)臂挖機(jī)進(jìn)行圍堰內(nèi)土石方挖出，并按設(shè)計(jì)要求逐步安裝內(nèi)支撐，基底按設(shè)計(jì)要求比承臺(tái)底標(biāo)高底50cm，滿足封底混凝土厚度要求。

3.2鋼板樁圍堰施工總流程

準(zhǔn)備工作→安裝鋼板樁施工導(dǎo)向圍檁→插打鋼板樁→挖土至第一層圍檁安裝標(biāo)高→安裝第一層圍檁、支撐→挖土至第二層圍檁安裝標(biāo)高→安裝第二層圍檁、支撐→挖土至第三層圍檁安裝標(biāo)高→安裝第三層圍檁、支撐→挖土至設(shè)計(jì)標(biāo)高—抽水、清土→檢查合格后進(jìn)行封底混凝土施工。

4.鋼板樁圍堰施工

4.1施工準(zhǔn)備

（1）墩位的樁基礎(chǔ)完成后，平整筑島平臺(tái)，便于鋼板樁圍堰施工；

（2）樁基施工完成后，對(duì)圍堰范圍內(nèi)河床進(jìn)行清理，避免在鋼板樁插打位置遇到障礙物；

（3）鋼板樁變形檢查：因鋼板樁在裝卸、運(yùn)輸過(guò)程會(huì)出現(xiàn)撞傷、彎扭及鎖口變形等現(xiàn)象，因此，鋼板樁在插打前有必要對(duì)其進(jìn)行變形檢查，對(duì)變形嚴(yán)重的鋼板樁進(jìn)行校正并做銷口通過(guò)檢查；

（4）鎖口檢查方法：用一塊長(zhǎng)約2m的同類型、同規(guī)格的鋼板樁作標(biāo)準(zhǔn)，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)鋼板樁平車(chē)，從樁頭至樁尾作鎖口通過(guò)檢查，對(duì)于檢查通過(guò)的投入使用，不合格的再進(jìn)行校正或淘汰不用。鋼板樁的其它檢查：剔除鋼板樁前期使用后表面因焊接鋼板、鋼筋留下的殘?jiān)觯?/p>

（5）振動(dòng)錘檢查：振動(dòng)錘是打拔鋼板樁的關(guān)鍵設(shè)備，在打拔前一定要進(jìn)行專門(mén)檢查，確保線路暢通，功能正常，振動(dòng)錘的端電壓要達(dá)到 380-420V，而夾板牙齒不能有太多磨損；

（6）涂刷黃油混合物油膏：為了減少插打時(shí)鎖口間的摩擦和減少鋼板樁圍堰的滲漏，在鋼板樁鎖口內(nèi)涂抹黃油混合物油膏（重量配合比為瀝青：黃油：滑石粉：鋸末=4：6：10：1）。

4.2鋼板樁圍堰的插打

導(dǎo)向裝置安裝：鋼板樁插打之前，在鉆孔樁外側(cè)的鋼護(hù)筒上焊接牛腿，安裝第一道支撐圈梁，作為鋼板樁插打時(shí)的導(dǎo)向架，以控制鋼板樁的平面尺寸和垂直度。

鋼板樁插打：利用50t吊車(chē)作為起吊設(shè)備，配合DZ90型振動(dòng)錘的施工方法逐片插打。為了確保每一片鋼板樁插打準(zhǔn)確，第一片鋼板樁是插打的關(guān)鍵，第一片鋼板樁位置選擇在上游或下游中心位置，插打前在導(dǎo)向架上設(shè)置限位裝裝制，大小比鋼板樁每邊放大1cm，插打時(shí)，鋼板樁樁背緊靠導(dǎo)向架，邊插邊將吊鉤緩慢下放，這時(shí)在相互垂直的兩個(gè)方向用錘球進(jìn)行觀測(cè)，以確保鋼板樁插正、插直；通過(guò)檢測(cè)，確定第一片鋼板樁插打合格后，然后以第一根鋼板樁為基準(zhǔn)，再向兩邊對(duì)稱插打每一根鋼板樁到設(shè)計(jì)位置。整個(gè)施工過(guò)程中，要用錘球始終控制每片樁的垂直度，及時(shí)調(diào)整；每一片鋼板樁先利用自重下插，當(dāng)自重不能下插時(shí)，才進(jìn)行加壓；鋼板樁插打至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，立即與導(dǎo)向架進(jìn)行焊接，以抵抗水流沖擊；插打過(guò)程中，須遵守“插樁正直，分散即糾，調(diào)整合攏”的施工要點(diǎn)。

閉合樁施工：閉合樁施打時(shí)必須同時(shí)把兩側(cè)鎖口都套住，因而增加了沉樁難度。沉閉合樁前必須做好以下工作：①閉合樁應(yīng)選擇在地下障礙物較少，較容易沉樁的地方。②閉合樁兩側(cè)的鋼板樁應(yīng)盡量保持垂直，并在同一軸線上，兩樁的距離正好為鋼板樁的寬度。

4.3鋼板樁圍堰內(nèi)挖土、安裝支撐

鋼板樁插打完畢后，抽水開(kāi)挖并安裝第二道支撐；繼續(xù)抽水、開(kāi)挖，安裝第三道支撐；第三道支撐安裝完成后繼續(xù)開(kāi)挖至設(shè)計(jì)位置，澆注封底混凝土。

4.4承臺(tái)、墩柱施工

抽出圍堰內(nèi)的水后， 切割護(hù)筒、鑿除樁頭、綁扎鋼筋、安裝承臺(tái)模板、澆注承臺(tái)混凝土。承臺(tái)施工完成后，在承臺(tái)與鋼板樁間填注砂、土混合物并夯實(shí)，然后拆除第三道支撐，進(jìn)行墩柱的施工。

4.5鋼板樁圍堰監(jiān)測(cè)

在鋼板樁圍堰施工的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)圍堰進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括圍堰結(jié)構(gòu)變形、圍堰內(nèi)外水位變化及內(nèi)支撐軸力變化。

4.6鋼板樁圍堰拆除

承臺(tái)及墩柱施工后，圍堰拆除時(shí)，向圍堰內(nèi)注水，拆除第二道支撐；繼續(xù)向圍堰內(nèi)注水至圍堰外水位標(biāo)高，依次拔除鋼板樁；鋼板樁全部拔除后，拆除第一道支撐。

鋼板樁拔除方法：先用打拔樁機(jī)夾住鋼板樁頭部振動(dòng)1-2min，使鋼板樁周?chē)耐了蓜?dòng)，產(chǎn)生“液化”，減少土對(duì)樁的摩阻力，然后慢慢的往上振拔，拔樁時(shí)注意樁機(jī)的負(fù)荷情況，發(fā)現(xiàn)上拔困難或拔不上來(lái)時(shí)，停止拔樁，可先行往下施打少許，再往上撥，如此反復(fù)可將樁拔出來(lái)。

5鋼板樁圍堰施工中常見(jiàn)問(wèn)題施工措施

5.1鋼板樁圍堰防漏水措施

鋼板樁鎖口之間連接是否緊密是鋼板樁圍堰施工中的難點(diǎn)，是關(guān)系到圍堰是否能成功抽水進(jìn)行下道工序的關(guān)鍵因素。為此，須從鋼板樁施工前、插打時(shí)、抽水后等每道工序加以控制。

（1）鋼板樁在運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，派專人仔細(xì)清理索口間雜物、觀察索口是否變形，對(duì)于索口變形的鋼板樁，應(yīng)調(diào)正后使用；

（2）在鋼板樁鎖口內(nèi)涂抹黃油混合物油膏（重量配合比為瀝青：黃油：滑石粉：鋸末=4：6：10：1）以防止鋼板樁的漏水；

（3）鋼板樁在插打時(shí)應(yīng)保證其垂直，防止相互傾斜的鋼板樁之間索口無(wú)法密貼；

（4）鋼板樁圍堰在抽水后若存在較小的漏水現(xiàn)象，在抽水時(shí)，可以看到哪條縫出現(xiàn)漏水，利用漏水處水壓差降產(chǎn)生吸力的原理，在漏水處鋼板樁上迅速溜下一袋干細(xì)砂或鋸木屑、粉煤灰（煤碴）等填充物，在吸力的作用下，填充物會(huì)被吸入接縫的漏水處，將漏水通道堵塞，有效的減少漏水量。若抽水后漏水現(xiàn)象較為嚴(yán)重，則將舊棉被或土工布裁剪成3-5cm的長(zhǎng)條狀，派潛水員將漏水處用棉條從水面堵塞至河床面；

（5）在水下澆注封底混凝土，將砼頂面標(biāo)高降低0.2m，待圍堰內(nèi)水抽干后，在承臺(tái)范圍內(nèi)在補(bǔ)澆0.2m墊層，而在鋼板樁內(nèi)側(cè)做積水坑，防止鋼板樁間輕微的滲水對(duì)承臺(tái)施工的影響。

5.2鋼板樁傾斜防治措施

因兩側(cè)鎖口下沉所受阻力不同，施工時(shí)會(huì)造成鋼板樁向施工前方傾斜的趨勢(shì)。插入鋼板樁時(shí)應(yīng)注意向后傾斜3%，同時(shí)用倒鏈將鋼板樁向后拉緊。當(dāng)鋼板樁出現(xiàn)前傾現(xiàn)象時(shí)，將鋼板樁往上拔1-2m，再往下錘進(jìn)，如此上下往復(fù)振拔數(shù)次，可使大的塊石被振碎或使其發(fā)生位移，讓鋼板樁的位置得到糾正，減少鋼板樁的傾斜度。

6結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，該施工工藝適用于各類土層（包括強(qiáng)風(fēng)化巖）的深水基坑。在施工中，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、基礎(chǔ)的類型、水位的高度，選擇適合工程需要的鋼板樁圍堰。大連普灣新區(qū)十四號(hào)路跨海橋工程在工期緊、任務(wù)重的情況下采用鋼板樁圍堰施工，優(yōu)質(zhì)、高效地完成了基礎(chǔ)施工任務(wù)，得到了業(yè)主的好評(píng)，為企業(yè)贏得了榮譽(yù)。該工藝從經(jīng)濟(jì)性、安全性、可操作性等方面來(lái)看有很高的借鑒參考價(jià)值。以上實(shí)踐過(guò)程為作者的總結(jié)，不足之處望指正。

參考文獻(xiàn)

[1]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG/T F50-2011.

[2]《鋼板樁圍堰施工技術(shù)》李迎久.

[3]《深水基礎(chǔ)超長(zhǎng)鋼板樁圍堰理論研究與應(yīng)用》王峰.