鋼板樁圍堰在佛曇灣特大橋承臺施工中的應用

柯浩斌

(合誠工程咨詢集團股份有限公司，福建 廈門 361000)

1 工程概況

佛曇灣特大橋位于福建省漳州市，跨越佛曇港岱嵩灣，與外海相接，起點位于整美村，終點位于后社村渡頭，橋長2 501.2 m，主橋上部采用三跨(77 m+140 m+77 m)變高度預應力混凝土連續剛構，跨北港航道，引橋為30 m標準跨徑裝配式預應力混凝土連續T梁，跨南港航道為4×40 m T梁。

18#、19#主墩左右幅各設計1個承臺，共計4個，承臺長13.2 m、寬13.2 m、高4 m，左右幅承臺間距為3.3 m。每個承臺下有3排樁基礎，每排3根，為直徑2 m、樁長60 m的鉆孔灌注樁。承臺標高參數為底標高-3.42 m、頂標高+0.58 m。

佛曇灣的潮流屬半日潮流，海流具有明顯的往復流特征。佛曇灣潮汐現象顯著，潮差達到6 m。經勘察查明，橋位區未見威脅橋梁安全的不良地質現象，18#中砂層厚度為18.73 m，19#中砂層厚度為2.54 m，淤泥質黏土層厚9.7 m。

2 鋼板樁圍堰施工方案

圖1為18#墩圍堰設計圖。

圖1 18#墩圍堰設計

鋼板樁圍堰設計方案，經檢算滿足要求，將主墩左右幅承臺設置為一個整體式圍堰，平面幾何尺寸為32.8 m×16.4 m，圍堰距離承臺混凝土邊的距離為1.5 m，滿足作業空間需求。圍堰鋼板樁選用拉森VI型，18#圍堰選用15 m長鋼板樁，入土深度為6.98 m；19#圍堰選用18m長鋼板樁，入土深度為9.98 m。18#、19#圍堰封底混凝土厚度2.5 m。圍堰設計兩道內支撐，分別設置在標高為+4.1 m、+1.1 m的位置，如圖1所示。圍檁采用2I45A工字鋼，內部斜撐采用直徑529 mm，壁厚8 mm的鋼管進行支撐。

3 鋼板樁圍堰施工工藝

3.1 施工準備

改造原海上樁基施工平臺，與鋼棧橋共同構成鋼板樁圍堰作業平臺，其剛度、強度及穩定性經過計算確認，同時做好作業平臺四周的圍護。工程所需的鋼管、鋼板樁、型鋼、堵漏材料等準備就緒。鋼板樁進場后要進行檢查、清理、整修，做到樁體順直、寬度一致并存放得當[1]。用一塊長2.0 m、鎖口細部結構標準的同類型、同規格的鋼板樁作為檢驗平車，卷揚機拉動檢驗平車檢查進場鋼板樁全長范圍內的鎖口通過能力。鋼板樁兩側鎖口涂混合油，減小插打時的摩擦阻力。對振動錘、履帶吊等主要機械設備的完備性、性能情況等進行全面檢查。

3.2 鋼板樁圍堰施工工藝流程

鋼板樁圍堰施工工藝流程如圖2所示。

圖2 鋼板樁圍堰施工工藝流程

3.3 鋼板樁圍堰施工方法

3.3.1 導向架設置

在外圍原鋼平臺鋼管樁上焊接延伸出去的型鋼，通過坐標放樣法，放出圍堰和承臺的縱橫軸線、邊線及四角位置，作為施工導向架的控制線。利用原有樁基鉆孔平臺的鋼管樁作為導樁，在導樁上焊接雙拼10#槽鋼的水平支撐，各水平支撐頂在同一標高水平面上。直接利用樁體直順的鋼板樁作為導梁，如圖3所示，在水平支撐上進行安裝。調整導梁的軸線偏位，控制好內邊凈距，將導梁與水平支撐焊接牢固。

圖3 導向架

3.3.2 插打鋼板樁

第一根鋼板樁的準確定位和垂直度的控制直接影響后續鋼板樁的插打和鋼板樁圍堰的整體施工質量。鋼板樁的插打應選擇在水位較低時進行，首先測出樁位中心位置，設置導向定位框，插設時需留置一定的預留量，精確復測，不能滿足要求時拔出返工，直到符合要求為止。采用吊車吊起振動錘，夾樁、移樁、定位，然后沉樁，先自由沉樁，再用振動錘施力。插樁穩定后頂緊橫向卡板約束鋼板樁。先間歇開啟振動錘，控制較小的沉降位移，跟蹤檢查，保持鋼板樁豎直下沉。在鋼板樁入土深度達到3 m后方可進行連續振動下沉。

順著導梁依次逐根進行鋼板樁插打。鋼板樁起吊，人工扶持對槽，沿著前一根鋼板樁的鎖口下插，插樁到位后加塞固定，啟動振動錘分次沉設至設計標高。全程跟蹤檢查，鋼板樁發生小范圍偏斜時可用倒鏈進行糾偏。當偏斜過大無法用拉擠的方法予以校正時返工處理。采用帶有液壓夾樁裝置的D60振拔錘，與鋼板樁剛性連接性能好，有效克服樁身下沉的摩阻力，下沉速度較快且未發生樁尖上卷的情況，鎖扣咬合良好，保證了防水性能，同時減少鋼板樁的損耗[2]。打樁時在樁頂安裝樁帽，起到保護樁頭的作用，利于鋼板樁全截面受力，避免樁尖變形，造成后期鋼板樁回收困難。

鋼板樁圍堰的合龍口設置在角樁處。嚴格做好與合龍口臨近的10根樁的垂直度和偏位的控制，減小偏差對合龍的影響，確保合龍處兩邊樁身豎直、平行。在插打至最后4根樁時，測量缺口的上下寬度，準確計算合龍樁的角度和外徑尺寸，加工適用的鋼板樁現場插打，實現順利合龍。

3.3.3 內支撐的設置

兩層內部支撐根據不同工況及受力檢算結果要求，分兩次設置：第一層內支撐在鋼板樁圍堰合龍后立即設置，以提高鋼板樁圍堰在抽水過程中的整體受力效果。在封底混凝土強度達到75%后圍堰降水，設置第二層圍檁和內支撐。在進行鋼板樁圍堰內降水時，鋼板樁承受較大的內、外水壓差，利用已完成設置的第一層內支撐的支撐，進行降水至第二層內支撐標高處，安裝完成第二層內支撐，完成設置后繼續抽水至圍堰底。

在鋼板樁圍堰內壁測定圍檁底標高位置，焊接三角支撐，三角支撐采用Φ529×8 mm鋼管制作，控制三角支撐的頂面標高應在同一水平面上。圍檁采用2I45A工字鋼，吊車吊入水平安放，連接固定，保證圍檁與鋼板樁密貼。吊車配合人工安裝水平支撐，撐梁中心對準圈梁軸線，確保不偏壓。把水平支撐和圍檁焊接固定，實現對頂對拉效果。

3.3.4 圍堰內清淤除土及封底

圍堰內清淤作業采用泥漿泵配合高壓射水，為保證圍堰受力穩定，減少內外水壓差，在清淤的同時用抽水機對圍堰內進行補水，把內外水頭高差控制在50 cm內，確保圍堰安全。清淤達到設計底標高后整平圍堰底，清理鋼板樁槽口、樁基混凝土四周的淤泥、雜物，在堰底拋設一層碎石。

在澆筑封底混凝土前，需全面檢查鋼板樁及內支撐的狀況。封底混凝土澆筑采用灌注樁施工用的導管進行水下灌注。在圍堰四個角位置各安置一根導管，吊車吊裝一根導管在中間區域澆筑，布設的澆筑點滿足混凝土的影響區域相互重疊，不出現空白區域的要求，采取先四周再中間的順序進行，水下混凝土的灌注要求與灌注樁基混凝土相同。施工過程工中加強混凝土面的上升高度、流動半徑的測量和檢查，保證混凝土面的高程和平整度滿足要求。封底混凝土的導管口控制在距離底面15 cm左右。

3.3.5 圍堰內抽水堵漏

在封底混凝土強度達到75%后開始進行圍堰內抽水，嚴格控制抽水的速度和圍堰內水頭高度，按先支撐后降水的原則完成第二層圍檁和內支撐的設置后，抽水至作業面，破樁頭進行承臺施工。在鋼板樁圍堰的抽水過程中，鋼板樁與圍檁應始終密貼，縫隙用硬木楔塞緊，確保鋼板樁圍堰整體受力均勻。采用兩臺水泵同時進行抽水作業，在抽水過程中觀測到較小的漏水，迅速在鋼板樁外漏水的位置上撒下木屑、粉煤灰等填充物，在內外水壓差產生的吸力作用下，堵料迅速進入縫隙膨脹堵塞漏水通道，起到堵漏的作用。抽水后仍然漏水嚴重的派潛水員用棉條嵌塞。

3.3.6 承臺施工

鋼板樁圍堰為承臺施工預留了足夠的作業空間，且在完成封底及抽水堵漏的工作后，承臺鋼筋加工及安裝、模板安裝和混凝土澆筑等均為無水作業的常規工藝，有力保障了承臺的施工質量，同時也加快了施工進度。

3.3.7 鋼板樁圍堰拆除

承臺完成后即可進行鋼板樁圍堰的拆除，內支撐及圍檁采用邊回水邊拆除的方式進行，直至回水到與圍堰內外側水位齊平。內支撐拆除完成后開始拔除鋼板樁。拔樁時盡量使鋼板樁下部混凝土脫離，然后再進行拔樁。先略錘擊振動各拔高1～2 m，然后按次序將所有鋼板樁拔1～2 m，使其松動后再依次逐根拔除。

3.3.8 位移和變形監測

對鋼板樁圍堰施工實施監測，動態控制高程和變形。在鋼板樁樁頂布置監控點，每隔兩片鋼板樁布置一個監測點。待鋼板樁合龍后每天觀測兩次，上午、下午各一次。在內部支撐施工完成后每天觀測一次，直至鋼板樁內部支撐全部拆除后方可停止觀測。同時聘請第三方專業監測單位對鋼板樁變形、鋼支撐軸向力等進行有效監控，確保鋼板樁圍堰施工安全。

4 結束語

與傳統封閉鋼板樁圍堰比較，拉森鋼板樁圍堰施工技術具有效率高、變形小、經濟環保等明顯優勢，在潮汐環境下的水中承臺施工有較強的適用性。該工法在佛曇灣特大橋工程中的實例應用中，把對周邊海上養殖、航道等的影響降到了最低，社會和經濟效益明顯，具有一定的參考價值。

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