明挖隧道穿越河道鋼板樁圍堰倒邊施工技術(shù)研究
——以佛山樂從鎮(zhèn)英雄河為例

賓城華

(中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，太原 030000)

1 明挖法鋼板樁倒邊施工概念

明挖法倒邊施工是指在隧道施工過程中將需要下穿的道路或河流等分成兩期施工，待第一期圍護(hù)-開挖-主體結(jié)構(gòu)-還建等施工完成并具備通流或通路的條件后再進(jìn)行二期施工。采用明挖法倒邊施工是不影響道路或河流正常使用的常用方法。

2 明挖鋼板樁圍堰倒邊施工的優(yōu)點(diǎn)與不足

隧道明挖下穿河道的施工方法較多，必須結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況(河道寬度、河道用途及河道周邊環(huán)境情況等)來對(duì)施工方法加以改進(jìn)。由于英雄河地理位置特殊，而且為當(dāng)?shù)刂匾木坝^及排洪河道，隧道明挖施工前無法進(jìn)行遷移和斷流。

優(yōu)點(diǎn)：直接造價(jià)低，不影響河道正常使用，鋼板樁可重復(fù)利用，對(duì)河道污染小，施工安全可靠。不足：工期長，不能保證鋼板樁接縫的防水效果。

3 施工工藝和施工安全措施

3.1 施工工藝原理

利用鋼板樁圍堰倒邊施工的原理。在明挖隧道穿越英雄河的施工過程中，采用鋼板樁圍堰，沿中心里程將河道分成東西兩側(cè)，先后施工河道兩側(cè)的隧道主體結(jié)構(gòu)，施工過程中未影響河道的正常使用。先施工河道東側(cè)隧道主體結(jié)構(gòu)，河道西側(cè)為過水區(qū)，待河道東側(cè)完成還建后，倒邊施工河道西側(cè)隧道主體結(jié)構(gòu)。鋼板樁打插和圍堰回填的交替進(jìn)行，減少了水流對(duì)回填土的沖刷，鋼板樁外側(cè)噸袋反壓保證了圍堰的整體穩(wěn)定性，并有效減少了水流對(duì)圍堰的沖刷。

3.2 施工工藝流程

圖1 施工工藝流程圖Fig.1 Construction process flow chart

3.3 施工工藝要點(diǎn)

3.3.1 測(cè)量放樣

通過測(cè)量放樣對(duì)河道、周邊建筑進(jìn)行測(cè)量，確定管鋼板樁打設(shè)位置、回填高度，為恢復(fù)河道做準(zhǔn)備。

3.3.2 鋼板樁圍堰與主體結(jié)構(gòu)施工

鋼板樁由河邊向河中間插打。從河邊可向河道內(nèi)打設(shè)8 m，南北兩側(cè)鋼板樁各完成8 m，回填磚渣、石塊?；靥顚挾葍蓚?cè)各10 m，作為插板機(jī)作業(yè)平臺(tái)，順序由東向西插打鋼板樁、回填作業(yè)平臺(tái)?；靥钪羾呶鱾?cè)邊沿后，插打西側(cè)鋼板樁。為確保回填效果和減少對(duì)河道污染，本項(xiàng)目采取的是自兩邊對(duì)稱向中間合攏。

英雄河為樂從鎮(zhèn)主要景觀及排洪河道，每天都要進(jìn)行河水的更新，確保河道周邊居民有一個(gè)良好的居住環(huán)境。若使用傳統(tǒng)先填土再打插鋼板樁的方式，水流會(huì)帶走大量泥土，不僅達(dá)不到預(yù)期的回填效果，還污染了河道。故針對(duì)英雄河的特殊情形，施工過程中采取了鋼板樁打插與圍堰回填交替施工的方式：第一步，對(duì)岸邊施工操作半徑范圍內(nèi)的鋼板樁使用鋼板樁打插機(jī)；第二步，回填鋼板樁已施工完成范圍內(nèi)的河道；第三步，施工圍堰剩余鋼板樁；第四步，圍堰剩余部分回填及平臺(tái)壓實(shí)。鋼板樁打插與圍堰回填交替可以有效減少河水對(duì)回填土的沖刷，不僅提高了回填效率，還減少了對(duì)河道造成的污染。

在一期U型槽施做完成后，提前施做與中間隔水墻相連的二期圍堰鋼板樁，避免將一期U型槽清理的土在英雄河西側(cè)填筑圍堰時(shí)再次回填。

3.3.3 河道還建施工

在河道施工段的主體結(jié)構(gòu)完成施工后，破除河道內(nèi)地下連續(xù)墻至U型槽底板底標(biāo)高，U型槽延至地連墻外側(cè)1 m，地連墻外側(cè)的底板做成凸榫形，防止河水滲入主體結(jié)構(gòu)。

A.U型槽中間鋼筋混凝土隔水墻破除。中間隔水墻的破除施工應(yīng)盡量避開雨雪季節(jié)。應(yīng)在已還建的U型槽上填筑一個(gè)作業(yè)平臺(tái)，以供鋼板樁打插機(jī)、吊車、挖機(jī)和其他設(shè)備操作。中間隔墻破除時(shí)，可在迎水側(cè)施做砂袋-黏土圍堰，大砂袋采用吊車吊放，錯(cuò)縫放置，接縫較大處采用小砂袋填充。砂袋與隔水墻之間采用黏土回填壓實(shí)?；靥钣芍虚g向兩側(cè)進(jìn)行，并在黏土與隔水墻之間事先插入1 cm厚的鋼板，目的是在擋水墻破除過程中確保后方土體的穩(wěn)定性，相鄰鋼板之間要留有20 cm的搭接長度。B.河道清理和鋼板樁拔除。一期U型槽完成還建之后，要將U型槽北側(cè)(臨近神州橋)的鋼板樁拔除。由于橋上鋼板樁打插機(jī)無法作業(yè)，為避免再次在已經(jīng)還建的U型槽內(nèi)回填作業(yè)平臺(tái)，施做U型槽之前，應(yīng)在河道擋水墻和鋼板樁中間預(yù)留出一個(gè)3 m寬的機(jī)械作業(yè)通道，便于長臂挖機(jī)可以在一期U型槽東西兩側(cè)將北側(cè)河道清理干凈。拔除南側(cè)鋼板樁，完成河道清理作業(yè)。等到回填河道西側(cè)時(shí)再拔除河道中間的鋼板樁。二期U型槽還建完成之后，由于北側(cè)(臨近神州橋)無法為鋼板樁打插機(jī)、長臂挖機(jī)等機(jī)械提供作業(yè)平臺(tái)，故而充分利用破除隔水墻時(shí)在U型槽內(nèi)所填筑的平臺(tái)來完成鋼板樁拔除和河道清理作業(yè)。

4 施工安全與質(zhì)量保障措施

4.1 施工安全保障措施

第一，施工前對(duì)所有作業(yè)人員進(jìn)行安全培訓(xùn)教育和書面交底。第二，在鋼板樁施工過程中安排專人指揮，并在現(xiàn)場設(shè)置警戒線，非作業(yè)人員禁止入內(nèi)。第三，鋼板樁打插過程中，應(yīng)將套栓住鋼板樁的鋼絲繩系在鋼板樁打插機(jī)上。第四，鋼板樁打插司機(jī)、吊車司機(jī)、挖機(jī)司機(jī)及其他特種作業(yè)人員均應(yīng)進(jìn)行崗前培訓(xùn)，持證上崗。第五，邊坡開挖時(shí)，應(yīng)采取必要的坡面防護(hù)措施。第六，規(guī)范氧氣乙炔的使用方式，使用時(shí)，氧氣乙炔間隔不能小于5 m，而且乙炔嚴(yán)禁倒地使用。第七，健全的組織保證措施是實(shí)現(xiàn)安全質(zhì)量控制的重要因素。在各分項(xiàng)工程作業(yè)前，都應(yīng)組織防洪演練，應(yīng)急物資應(yīng)準(zhǔn)備充足，并合理安排人員對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行巡視，確保各工序能夠順利完成。

4.2 施工質(zhì)量保障措施

第一，測(cè)量放線。圍堰施工時(shí)應(yīng)保證必需的過水?dāng)嗝?，并保證兩側(cè)漿砌片石河堤不受破壞。第二，鋼板樁沉樁施工前應(yīng)先試樁，試樁數(shù)量不小于10根。第三，在插打過程中，隨時(shí)測(cè)量監(jiān)控每塊樁的斜度，保證其斜度不超過2%。若偏斜過大不能用拉齊方法調(diào)正時(shí)可拔起重打，鋼板樁接縫應(yīng)采用捻縫處理。第四，鋼板樁圍堰四周均采用優(yōu)質(zhì)黏土回填壓實(shí)，防止河水滲入基坑內(nèi)。第五，砂袋-黏土圍堰填筑時(shí)，砂袋要堆碼密實(shí)，大砂袋錯(cuò)縫處可利用小砂袋填充，要采用低含水量的黏土，保證填筑的密實(shí)性。第六，擋水墻破除后，剩余的混凝土和鋼筋不允許高出還建U型槽底板。

5 施工監(jiān)測(cè)

明挖法鋼板樁圍堰穿越河道施工是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)性較大的系統(tǒng)工程，必須在施工過程中做到動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和信息化處理，從而確保圍堰及周邊環(huán)境的安全。

監(jiān)控目的。對(duì)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，以達(dá)到指導(dǎo)施工的目的。通過監(jiān)測(cè)可以確保鋼板樁的施工質(zhì)量，明確圍堰的穩(wěn)定情況、明挖基坑圍護(hù)體系的受力變形情況、周邊構(gòu)筑物及管線的安全情況。

主要監(jiān)控項(xiàng)目。A.河道水位。B.河堤、道路等周邊環(huán)境的水平及豎直位移。C.基坑外圍的地下水位。D.圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平及豎直位移。E.地表沉降。F.基坑底部的隆起。G.鋼板樁受力后的水平撓度。H.支撐體系的軸力。I.開挖邊坡的穩(wěn)定性。