黃羊頭堿溝特大橋17#承臺施工防護方案經濟比選

王雙合 （中鐵大橋局集團有限公司，湖北 武漢 430050）

1 工程概況

新建蘭州至中川機場鐵路為國家Ⅰ級雙線鐵路，設計時速160km/h，黃羊頭堿溝特大橋為全線重點控制工程，橋梁全長1188m，17號墩為水中墩，橋梁基礎采用鉆孔樁基礎。

2 承臺施工方案

2.1 鋼板樁圍堰方案（方案一）

2.1.1 總體施工方案

黃羊頭堿溝特大橋17號墩位于堿溝河道中心，基礎采用筑島法施工。17#墩承臺尺寸為14.6×10.6×3m，埋深9.01m。鑒于開挖深度及坑壁、坑底滲水量大，承臺施工采用鋼板樁圍堰支護。

2.1.2 施工工藝流程

施工準備→測量放線→導向安裝→打鋼板樁→開挖基坑準備→吸泥、清淤開挖→排水清淤→安裝內支撐圍囹→人工清底→混凝土封底→承臺施工→上部墩臺施工→支撐轉換→拆除支撐→拔除鋼板樁。

2.1.3 機具材料配備

主要機具：50t履帶吊、DZ-90型振動錘、SYK-C-90-2變頻柜各1臺，主要材料見表1。

2.1.4 鋼板樁圍堰施工步驟

①施工準備

鋼板樁施工場地進行清理整平；鋼板樁變形檢查；振動錘檢查；涂刷黃油混合物油膏。

鋼板樁圍堰材料表 表1

②鋼板樁插打

鋼板樁插打利用50t履帶吊作為起吊設備，配合DZ90振動錘的施工方法逐根插打。安裝鋼板樁導向架，為了確保每一片鋼板樁插打準確，第一片鋼板樁是插打的關鍵。在插打前先按鋼板樁寬度在圈梁上畫出每根鋼板樁的邊線，然后在圈梁上焊接長約4m的導向桁架。插打時，鋼板樁樁背緊靠導向架，邊插邊將吊鉤緩慢下放，并在相互垂直的兩個方向用錘球進行觀測，以確保鋼板樁插正、插直。通過檢測，確定第一根鋼板樁插打合格后，然后以第一根鋼板樁為基準，再向兩邊對稱插打，整個施工過程中，要用錘球始終控制每片樁的垂直度。每一根鋼板樁先利用自重下插，當自重不能下插時，才進行加壓；鋼板樁插打至設計標高后，立即與導向架進行焊接；插打過程中，須遵守“插樁正直，分散即糾，調整合攏”的施工要點。

③鋼圍堰合攏

鋼板樁打入的順序由四周邊線中點處依次向四個角合攏。在即將合攏時，開始測量并計算出鋼板樁底部的直線距離，再根據鋼板樁的寬度計算出所需鋼板樁的根數。為了便于合攏，合攏處的兩根樁應一高一低。合攏應選擇在角樁附近，如果距離有差距，可調整合攏邊相鄰一邊離導向架的距離，以防止合攏處兩片樁不在一個平面內。

④承臺基坑開挖

鋼板樁按設計位置插打完成后，先開挖2.5m，然后在2m處安裝第一層內支撐；然后開挖至6 m深，在5.5m處設置第二層內支撐；再開挖至承臺底以下0.2m，澆筑墊層；開挖至第二層內支撐以下時，因支撐型鋼阻礙長臂挖機施工，還需將一臺小啄木鳥挖機吊放至承臺基坑內，配合開挖及破樁頭；鋼板樁圍堰圍囹、斜支撐采用H500×200型鋼，橫向支撐采用Ф630×10管樁，正反牛腿采用工32；施工過程中需一臺長臂挖機配合開挖，開挖完成后澆筑20cm厚混凝土墊層，并在基坑底部四周人工挖出排水溝及匯水井。

⑤圍堰內止水及排水

鋼板樁打入之前一般應在鎖口內涂以黃油、鋸末等混合物。當鎖口不緊密漏水時，用棉絮等在內側嵌塞，外側包裹一層防水彩條布，起到防水作用；鋼板樁圍堰抽水過程中要加強鋼板樁的止水堵漏措施，在樁腳漏水處采用局部混凝土封底等措施止水；鋼板樁支護止水完成后，進行基底清理工作。在承臺四角挖集水坑，周邊做排水溝，用水泵及時排除圍堰內滲水。

2.2 混凝土護壁方案（方案二）

承臺基坑采用分節段開挖的形式，每次開挖深度為1m，開挖完成后人工修邊并立模澆筑50cm厚鋼筋混凝土護壁，待強度滿足要求后繼續開挖下一層。

每層護壁之間鋼筋必須連接在一起，故在澆筑上一層護壁時，要預留帶彎鉤的豎向鋼筋伸出護壁底端，在施工下一層護壁時將其護面鋼筋連接在一起。向下每層護壁朝內側縮0.1m，并在上下層護壁交接處澆筑一圈5cm高擋水坎用于止水。

在承臺大里程側由于堿溝沖刷嚴重，土體松軟穩定性差，將迎水面做成拱形，其它各面轉角處做成3m×3m倒角，增強圈梁穩定性。施工過程中需臨時租用1臺長臂挖機配合開挖，開挖完成后澆筑20cm厚混凝土墊層，并在基坑底部四周人工挖出排水溝及匯水井抽排水。

3 兩種方案經濟比選及優缺點

3.1 經濟比選

鋼板樁圍堰成本計算（工期：10d） 表2

混凝土護壁成本計算（工期：27d） 表3

3.2 兩種方案優缺點及方案選用

3.2.1 方案優缺點

鋼筋混凝土護壁方案施工工藝簡單，使用設備較少，缺點是施工周期長，安全風險高；鋼板樁圍堰支護施工工期較短、鋼板樁可重復利用、可操作性強、施工工藝成熟、安全性可靠，缺點是鋼板樁租賃及倒運需要一定的時間，技術要求高，相對投入設備較多。

3.2.2 方案選用

由于黃羊頭堿溝特大橋為全線重點控制工程，且17號墩為該橋關鍵線路上的重點墩，17號墩進展嚴重影響上部結構架梁進度及全線開通時間，故選用施工工期短、工藝成熟、安全性可靠，且成本費用較低的鋼板樁圍堰支護施工方案。

4 結束語

在鐵路橋梁工程建設中，重點橋梁墩臺（特別是水中墩）下部結構施工進度對架梁進度影響較大。對于水深較淺、流速不大的水中墩可采取筑島法施工，承臺施工時可考慮采用施工工期短、工藝成熟、安全性可靠，且成本費用較低的鋼板樁圍堰支護施工方案。