砂卵石地層條件下拉森板樁圍堰施工技術探析

曹 文 峰

(福建長大建設有限公司，福建 福州 353000)

1 工程概況

某大橋橫跨水陽江，長728 m，寬12.908 m，上部結構為等截面預應力鋼筋混凝土箱形梁，按(4×30 m)×6布置，采用先簡支后連續方法敷設，航道通航等級為限制性 Ⅳ級航道標準(見圖1)。全橋共設25個橋梁墩臺，其中9號～12號墩位于水陽江內，基礎為直徑1.7 m水泥混凝土鉆孔灌注樁，承臺高2 m，承臺上鋼筋混凝土圓柱直徑為1.5 m，柱上蓋梁高1.6 m。常水位27.0 m，最高洪水位27.5 m。其中9號承臺底標標高最低，為24.072 m。

2 承臺開挖范圍內地質情況

根據地質勘察報告，承臺開挖范圍地質可劃分為3層：

第①層為素填土，厚度約在2.1 m～2.8 m。

第②層為卵石，厚度7 m～10 m；卵石色雜，以黃褐色和灰色占大部分，稍松～中密，含量為61%～72%，充填物以礫砂夾雜少量粘性土，粒徑5 cm～9 cm，個別粒徑大于12 cm，局部夾雜21 cm～42 cm漂石。經檢測，該卵石層透水系數為100 m/d～500 m/d。

第③層為微風化石灰巖。

3 承臺圍堰開方案比選

3.1 方案一

雙壁鋼圍堰。該類圍堰由于采用雙壁結構，雙壁之間由加強件連接，因此剛度和強度較大，抗水流沖擊能力強，適用于大型河流的深水基礎，同時要求河床為巖質以提供圍堰承載力，且要求河床覆蓋層較薄。雙壁鋼圍堰能提供頂部施工平臺，但造價高，施工周期長，定位較難，施工時需大型船舶，回收利用率低。

3.2 方案二

土石圍堰。該類型圍堰具有造價低、材料取用方便、施工簡單等優點。適用于河床覆蓋層較薄，河床滲水性小的場所。

3.3 方案三

鋼板樁圍堰。該類型圍堰強度相對較高，采用高壓射水輔助工法時可容易打入卵石層?？稍跓o水、淺水和深水基礎中使用，且可視情況施加內部支撐。止水性能較好，且便于按照基坑形式布置不同外形，可重復使用。

從本工程實際來看，水中橋墩平均水深3 m～3.5 m，首層素填土覆蓋層厚2.1 m～2.8 m，第②層地質為卵石地層，透水性較大，方案一和方案二均不能滿足工程需要。經綜合考慮后先在墩臺位置筑島，提供施工平臺，在筑島上采用鋼板樁圍堰支護，開挖承臺基坑。

4 承臺圍堰布置

經計算，鋼板樁圍堰外形尺寸為14.6 m×5.6 m。拉森板樁入土深度約6 m，采用40號H型鋼作為內撐，由于河床底面第②層地質為卵石夾砂層，為使鋼板樁能夠順利打入該地層，鋼板樁型號擬采用4號小齒口拉森樁，長度初步選定為12 m。圖2為鋼板樁圍堰平面布置情況。

5 拉森鋼板樁施工

5.1 施工工藝流程

水中筑島及場地整平→測量放線→沉樁導向溝開挖→鋼板樁插打→設置內支撐→基坑開挖→水下混凝土封底→水下承臺施工→鋼板樁拔除→筑島挖除。

5.2 鋼板樁施工插打

1)鋼板樁插打前應檢驗合格，鎖口內雜物應清除干凈，確保鋼板樁止水效果符合要求。對于使用過的鋼板樁應特別注意檢查是否出現鎖口扭曲、“死彎”等問題，如有發現此類缺陷應進行校正。嚴禁未經檢驗合格的鋼板樁直接用于工程。圍堰四角采取角板樁。

2)鎖口位置是鋼板樁圍堰止水防滲的關鍵，需采取防滲措施。鋼板樁主要靠鎖口之間的咬合來止水防水，鋼板樁鎖口之間摩擦力會增加施工的困難，且僅靠鋼板樁鎖口之間的咬合不能完全起到防水止水效果。因此為減少鋼板樁在施工過程中的相互摩擦力，確保鋼板樁在使用時防水止水效果，鋼板樁鎖口間應采取潤滑和防滲措施。經參考類似工程經驗，本工程在鋼板樁鎖口位置涂以混合油，其體積配合比為干膨潤土∶黃油∶干鋸沫=5∶5∶3。

3)鋼板樁正式插打前應由測量人員對鋼板樁圍堰位置進行測量放樣。施工時，為使鋼板樁平面位置準確，并使其垂直度符合要求，應采用導向架輔助定位，導向架采取單層雙面形式。用打樁機緩慢吊起鋼板樁，使鋼板樁尖離開地面約30 cm時停止提升，移動鋼板樁就位，并采用人工輔助扶正。對準鎖口后，不可直接啟動振動錘振動下沉，應先靠振動錘及鋼板樁自身重量，使鋼板樁下沉至不能下降為止，然后才能開啟振動錘插打，直至插打至設計標高。松開振動錘液壓夾口，提升振動錘，并開始插打第2根樁，此后重復步驟直至所有樁施工完畢。鋼板樁插打過程中，應注意保證樁頂高程一致，并確保入土深度不低于設計入土深度。鋼板樁的垂直度對于圍堰的止水效果有較大影響，因此應確保鋼板樁的傾斜度不大于2%。對于垂直度不符合要求的樁，應及時糾正。傾斜度過大采用常規拉伸方法無法糾正時，應拔起重新插打。

5.3 鋼板樁的拔除

1)鋼板樁拔除時應按照一定的順序進行，并選定拔樁起點。針對封閉式鋼板樁圍堰，起點不可是角樁，且離角樁應超過5根以上。采用跳拔的方法拔樁，拔樁順序與打樁順序相反。

2)拔樁時由于內外土層的摩擦阻力，可能會導致拔樁困難。拔樁時可先夾緊鋼板樁端部，開啟樁錘振動1 min～2 min，然后再緩慢的振拔。振動可使鋼板樁兩側的土體松動，有效減小鋼板樁與兩側土體的摩阻力。

3)如遇到常規方法拔除困難的鋼板樁，可采用下沉—振動—拔除的方式拔除。具體方法是可先將鋼板樁振動下沉一定深度，一般為10 cm～30 cm，然后再振動拔除。由于鋼板樁采用振動拔除，且拔樁過程中可能夾帶出部分土層，會影響河床沉降和位移，給已完工承臺結構帶來危害。因此在拔樁前應制定拔樁方案，確定拔樁順序和拔樁時間，拔樁后出現的孔隙用壓密注漿填實。

6 施工時應注意的事項

1)鋼板樁插打前應進行技術交底，人員應持證上崗。

2)高壓射水助沉。本工程第2層為卵石，在鋼板樁插打過程中遇到下沉困難。經項目部組織技術人員研究后，確定采取高壓射水方式助沉。高壓射水管道采用內徑為16 mm，壁厚0.6 mm的無縫鋼管制作，長度確定為8.5 m。為減少鋼管出水端的阻力，增加出水端壓力，將出水端壓扁呈橢圓形，內徑寬度控制在2 mm左右，進水端采用螺紋套筒方式與進水管連接。將制作完畢的高壓注水鋼管焊接到鋼板樁中央，焊接應牢固。鋼板樁插打時，應保證振動錘振動的同時開啟和高壓射水同步進行。通過高壓射水助沉工藝，有效解決插打困難問題。

3)嚴格控制基坑口荷載。坑口荷載主要有堆土荷載、材料荷載和施工機具荷載?？觾韧谕敛豢芍苯佣逊旁诨又車??；娱_挖時，應避免沖擊荷載和坑口堆載對圍護結構的破壞，確保基坑安全。

4)加強基坑監測。嚴格按照基坑監測方案執行，監測應貫徹基坑開挖及回填全過程，并對鋼板樁撓度、圍檁撓度、坑底隆起、突涌進行重點監測，并及時對監控數據予以分析并反饋給施工過程，確保施工安全。

7 結語

基坑開挖前，組織編制了雙壁鋼圍堰、土石圍堰、鋼板樁等支護進行比較。其他方法或施工困難、或工期長造價高、或不能有效防止砂卵石地層的滲水，均不能滿足工程需要。經多方比選，在砂卵石地層中采用拉森板樁與高壓射水配合方案，具有施工周期短、成本低、防水止水效果好等優點，有利于節約投資。在類似地質、水文條件的工程中，可以借鑒參考。

參考文獻：

[1] JGJ 120—99，建筑基坑支護技術規程[S].

[2] 龔曉南.深基坑工程設計施工手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,1998.