橋梁墩臺組合式鋼板樁圍堰施工技術探究

文/王東、張書江

1 前言

橋梁墩臺施工是一個系統性的工程，由于涉及水下作業，且在受到環境因素的影響下，橋梁墩臺基礎的建設會出現不穩定的情況，因此如何采取有效的方案、提高橋梁墩臺建設的整體性與穩定性非常關鍵。隨著組合式鋼板樁圍巖施工技術的出現，該技術的應用能夠對橋梁墩臺的周圍進行維護和加固，達到工程建設的要求，所以對該技術進行分析并探尋出有效的技術方案意義重大。

2 工程概況

某橋梁項目最為重要的部分就是承臺結構，其埋深為10.5m；按照當前橋梁運行和疏浚的標準，分析之后確定鋼筋混凝土井壁后期的拆除難度相對較高；并經過計算分析之后，承臺部分的施工最終采用下部鋼筋混凝土+上部鋼板樁的組合結構形式。圍堰結構設計為矩形的結構形式，混凝土圍巖29.8m×15.4m、高7.5m，井壁厚度為1.6m；鋼板樁井壁28m×13.6m、高9m，為SP-U400×170 型號。在該工程中，上述兩個結構通過內槽鑲嵌方法連接，搭接部分的長度為0.5m。

3 施工方案

在圍堰部分的施工過程中，通過下沉作業的方法，首先應該按照標準實施圍堰部分的回填作業，并保證其形成必要的混凝土圍堰部分，確保其內部吸泥下沉在+19.5m 的位置。另外，根據設計方案落實鋼板樁安裝施工，保證其產生圍堰的結構形式，將吸泥標高調整到+10.5m 的位置。圍堰井壁澆筑分為兩次實施，分別為4m、3.5m 一次下沉處理。在混凝土結構強度滿足要求后，通過射水吸泥設備和人工聯合的方法進行下部排水下沉鋼板井壁的結構施工。混凝土結構下沉到距離頂面0.5m 的位置上，按照要求在預留槽中布置鋼板樁井壁部分，在此應用下可以直接確保各個砂漿充分填入結構內，然后再安裝內支撐的形式，以保證排水、吸泥下沉方面不出現問題，且符合設計標準再進行封底處理，并使用厚度為1.5m 的結構。封底符合要求之后就可以開始抽水、除樁頭處理，然后清理基底結構并進行承臺鋼筋綁扎處理，樹立模板結構，澆筑混凝土、養護施工。施工工藝如下所示：

3.1 鋼筋混凝土圍堰基底清理

鉆孔樁施工作業結束后，應立即清理現場，同時地表高程清理到+26.5m 的位置上。在圍堰測量放樣處理時，按照要求進行換填砂層處理，然后設置墊木，以達到地形條件要求；然后逐步從下游開始設置橫向排水坡的結構，以滿足設計方案的要求。

3.2 圍堰墊層施工

該橋梁項目的地基承載力相對較低，為了保證圍堰部分的性能合格，刃腳底部按照標準要求設置砂墊層，并達到承載性能的要求。同時，砂墊層結構厚度的設定要符合要求，使圍堰類型、墊層底部達到承載性的標準[1]。

3.3 鋼刃腳安裝

根據現場的標準要求，在枕木表面應該安裝鋼刃腳部件，同時現場需要設置75 角鋼制作形成的三角支架結構。通過測量放線處理可以保證鋼刃腳安裝施工質量合格；與此同時，還要兩側對稱進行拼裝作業施工。在刃腳拼裝環節，隨時進行測量與位置的糾正處理，以確保其順利進行，不會存在位置偏差。

3.4 鋼筋、模板及混凝土施工

根據混凝土圍堰的結構采取二次澆筑作業成型施工，按照要求設置鋼管腳手架形式，為施工人員提供作業平臺。模板以厚度為15mm 的竹膠板作為面板結構，普通鋼板為該項目的背榜結構，同時按照間隔距離的標準設置對拉螺栓。圍堰混凝土部分根據要求應用泵車方式輸送入模作業，并分層澆筑作業，及時按照要求進行振搗處理，并根據要求養生施工。

3.5 鋼筋混凝土圍堰下沉

在圍堰底部的混凝土應達到設計標準，并根據圍堰分布設置撐管結構。下沉開始前，需要及時將圍堰上部雜物清理干凈，對于留孔部位進行嵌補處理；施工接縫的部位需要進行瀝青材料的涂刷作業施工；檢測控制點部位的精度應保證沉降觀測點的質量合格，且應該在下部進行標尺刻度固定，從而確保標高尺寸符合要求[2]。

3.5.1 混凝土圍堰下沉計算

3.5.1.1 圍堰自重：Gu=956.82×25=23920.5kN。

3.5.1.2 摩阻力：圍堰在原地面部位上進行下沉作業，并保證原地面結構部位的高程為+26.5m；下沉到與地表有0.5m 的距離后，此時圍堰底部深度為7m；底部土層結構部分粉質黏土的形式，厚度為4m，極限摩阻力為40kPa，則井壁總摩阻力為：F1=(29.8+15.4)×2×[1/2×5×(1.34×20+3.66×40)/5+2×(0.34×40+1.66×20)/2]=10848kN。

3.5.1.3 下沉系數：綜合分析計算圍堰排水下沉的情況，下沉時不需要計算浮力：k=Gu/F=2.21＞1.05，符合下沉施工的作業標準。

3.5.1.4 下沉穩定系數：k=G(F1+R)=23920.5/(10848+21696)=0.74＜0.9，符合技術標準。

3.5.2 混凝土圍堰下沉

3.5.2.1 抽除承墊木：承墊木抽除時，應嚴格執行施工工藝標準，先進行外承墊木的抽取處理，然后在進行枕木的抽取，同時緩慢進行各個部件的抽除處理。

3.5.2.2 刃腳內外回填：承墊木抽除之后存在的空間需要立即采取砂材料進行回填作業，并保證不會有過大的間隔，同時進行人工搗實作業處理，每層20～30mm。相關人員需要使回填密實度滿足標準要求，不能有圍堰下沉等缺陷問題，同時還要預防產生枕木折斷的危害，控制偏移、位移問題。

3.5.2.3 圍堰下沉施工環節需要先進行人工射水、吸泥、排水下沉作業，然后按照從內到外的順序進行出土處理，先進行中間位置隔墻的土體處理，然后進行其他位置的土體處理，保證隔墻兩側的高差符合技術標準要求。圍堰起沉階段應該根據要求在圍堰周邊刃腳通過人工方法進行分層處理，且需要把散砂全部都設置在圍堰中部的位置上，然后計算分析下沉數據與偏差參數，保證沉降達到穩定性要求，并使初襯的軌跡符合要求，確保刃腳直接設置于土體結構中，保證圍堰中心滿足標準要求。圍堰取土施工，應根據分層、均勻的操作方式進行施工。取土先從中央部位進行，然后向外延伸處理，單層取土厚度4～0.5m，同時需要從刃腳底部逐步進行取土處理，然后實施削坡作業，并逐步向上進行，保證不會有土層結構損壞的問題[3]。將圍堰結構內部吸出之后的砂流入泥漿池1 內進行回收使用，而土方則要將其排入泥漿池2 內；經過必要的沉淀處理就可以在開挖后運輸到外部空間，但不能在圍堰周邊堆放處理，以防止產生圍巖傾斜、偏移問題。圍堰下沉在+19.5m 的位置上時，可以進行補水處理，確保內外水頭達到平衡性的要求，但不能在汛期中施工。

3.6 鋼板樁安裝及組合式圍堰下沉

3.6.1 施工準備

汛期施工時水位下降到+24m 的位置上；同時，圍堰部分的井壁結構位置不能存在任何雜物；然后通過吊機自上到下對稱進行鋼板樁的安裝作業，此時需要安裝臨時鋼板樁，并完成固定處理；在圍巖井壁中的鋼板樁表面需要涂刷瀝青材料，以充分保護其不會受到自然環境侵蝕；然后進行水泥漿液填充處理，從而達到密實度的要求。砂漿強度達到技術標準后，應進行鋼板樁支撐牛腿與內支撐結構，再做好錨固鋼筋固定處理[4]。

3.6.2 設置排水溝

以測量放樣組合的方式設置周邊部位的四個角柱，同時地面應該布置邊緣排水溝，基坑周邊2m 范圍內禁止存放任何材料與棄土，也不能有車輛進入。

3.7 圍堰封底

3.7.1 封底技術措施

圍堰下沉至與設計標高要求10cm 的位置，就不能再進行挖土、排水作業；另外，通過結構自重慢慢達到設計報告的要求，一般會經過2 天左右達到穩定性要求。觀測在8h 內下沉量不足10mm 的情況下，就要開始圍堰封底處理。封底作業前，進行整個結構的修整處理，達到鍋底形狀為最佳狀態，然后去除表面的浮泥，進行新舊混凝土結構表面的鑿毛清洗處理，再從刃腳到中心部位設置放射性排水溝結構，內部填充卵石組合成為排水暗溝，中部設置2 個集水井，并通過盲溝連通；利用潛水泵排水處理，保證其水位在基底面的下部0.5m 位置上。混凝土封底作業一次性澆筑完成，應保證結構的性能符合要求，且各個工序連續開展進行，有效消除該結構形成的滲漏缺陷。經過檢測確定混凝土強度為設計要求的70%，相關人員應做好抗浮參數的計算和分析，符合標準就可以進行封堵集水井處理[5]。

4 方案執行情況評價

組合式圍堰施工環節需要做好各個工序的管控工作，以此可以產生非常好的效果。圍堰抽墊通過邊抽支墊邊回填密實的方式進行；圍堰取土下沉通過分層對稱的方式進行，先在隔墻部位做好吐土處理，確保整個隔墻達到懸空的狀態，然后做好地質條件的動態性檢查，保證排水取土與水下吸泥聯合進行，做好沉井下沉處理，避免出現基底隆起或者流砂的問題，防止給周邊建筑物造成不良的影響；圍堰下沉環節需要做好數據監測控制工作，及時進行糾偏處理，保證圍堰偏位在合理范圍內。

5 結語

橋梁項目在施工中，墩臺組合式鋼板樁圍堰施工技術的應用尤為關鍵，它能夠使其結構工藝變得更加簡單，有效縮短施工工期、降低施工成本，保證整個施工環節順利地進行，加強工序質量管理，保證橋梁的性能滿足要求，為橋梁運行安全性提升奠定基礎。