淺埋鋼板樁圍堰施工技術(shù)

張鈺豐

(鐵道戰(zhàn)備舟橋處，山東 齊河 251100)

1 工程概況

1.1 設(shè)計概況

光輝大橋建設(shè)工程設(shè)計為一級公路兼城市道路標(biāo)準(zhǔn)，主橋跨越增江，工程河段順直，增江屬于Ⅳ級航道，過往船只噸位小，數(shù)量較少，跨增江的光輝大橋主橋采用鋼構(gòu)連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，分左、右幅布置。P16號，P17號墩承臺設(shè)計在增江河道中(見圖1)。承臺底標(biāo)高為-0.5 m，此處的P16號墩河床標(biāo)高約-2.64 m，P17號墩河床標(biāo)高約-3.94 m，常水位水面標(biāo)高為6.38 m，水深約9.02 m～10.32 m，洪水期水面標(biāo)高8.4 m，水深約11.04 m～12.34 m。承臺在河床以上，屬高樁承臺，常水位期間墩身下部3.38 m高在河水中。

1.2 施工現(xiàn)狀

1)P16號墩承臺邊線距離西岸岸邊距離約27 m；P17號墩承臺邊線距離東岸岸邊約32 m。橋位處河床地質(zhì)復(fù)雜，根據(jù)地質(zhì)報告中顯示的覆蓋層厚度，河床地質(zhì)報告如表1所示。

表1 16號、17號墩地質(zhì)報告

2)根據(jù)現(xiàn)場人員測量，16號墩河床較設(shè)計封底底標(biāo)高低0.5 m且河床覆蓋層為2 m～4 m砂礫、下覆花崗巖。17號墩位處河床原為采砂場，由于采砂時對河堤破壞較為嚴(yán)重，當(dāng)?shù)睾拥啦块T為了加固河堤，對采砂處的河床拋填了大量片石，導(dǎo)致17號墩圍堰范圍內(nèi)(尤其是遠(yuǎn)離棧橋位置)河床面高出了設(shè)計圍堰封底的底標(biāo)高。

2 方案選定

根據(jù)現(xiàn)場情況，16號墩河床較設(shè)計封底底標(biāo)高低0.5 m，雙壁鋼圍堰、鋼吊箱、鋼板樁圍堰均可使用；17號墩河床因拋填片石導(dǎo)致河床超高，故排除鋼吊箱方案。下面對深水圍堰常用的有雙壁鋼圍堰、鋼板樁圍堰兩種方案進行比選。

方案一：雙壁鋼圍堰的剛度大，能承受向內(nèi)向外的壓力，結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，也能為頂部施工平臺提供支撐條件，但相對費用比較昂貴，回收率不高，下放技術(shù)要求高，施工焊接要求高，工期長，同時受河水流速的影響，下沉定位和垂直度控制難度大，若出現(xiàn)下沉偏位，糾正難度極大。且根據(jù)本項目總體施工組織設(shè)計，水中墩鉆孔樁鋼護筒投入按照樁基根數(shù)的1/2配置，其余的重復(fù)倒用，如采用雙壁鋼圍堰，鋼護筒的數(shù)量需增加一半，且鋼護筒壁厚還需要加強。

方案二：鋼板樁圍堰。其施工比較簡單，結(jié)構(gòu)受力明確。施工中插打方便，工藝成熟，內(nèi)支撐體系拼裝、下放質(zhì)量可控，成功率大。鋼板樁圍堰施工可借助施工平臺采用履帶吊配合振動錘或植樁機進行施工，圍堰內(nèi)開挖可采用不排水開挖，水下混凝土封底。但常用的鋼板樁剛度小，可通過加強加密內(nèi)支撐，增加內(nèi)支撐體系的剛度并與鋼板樁可靠連接，增強鋼板樁圍堰的整體剛度和穩(wěn)定性。采用鋼板樁圍堰施工材料回收率高，且施工時間短，節(jié)省工期。鋼板樁圍堰工藝成熟，工期短，質(zhì)量可控，材料費用低。

綜合考慮工期和成本因素，在理論推算可行的基礎(chǔ)上，P16號，P17號墩水中深水基礎(chǔ)的施工支護結(jié)構(gòu)擬采用鋼板樁圍堰。

3 技術(shù)重難點

根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和地質(zhì)河床情況，采用鋼板樁圍堰存在以下技術(shù)難點：1)通過前期試樁，采用履帶吊吊掛振動錘打設(shè)鋼板樁，圍堰大部分點位的鋼板樁入土深度不能滿足設(shè)計要求，圍堰結(jié)構(gòu)存在安全隱患，需要解決因地質(zhì)不良、河床覆蓋層較淺導(dǎo)致的鋼板樁入土不夠的問題。2)17號墩的部分河床在以往岸坡維護時拋填了大量片石且已板結(jié)，部分高于封底底標(biāo)高，需要特殊處理后解決鋼板樁的埋深問題。3)墩位處水深且覆蓋層較淺，圍堰合龍后，鋼板樁河床面以上長度過長，船只通過時會產(chǎn)生劇烈晃動現(xiàn)象，可能引發(fā)澆筑水下封底混凝土?xí)r，樁頂外張，進而影響到封底混凝土與鋼板樁間的粘結(jié)力，需采用加固措施消除不利影響。

4 施工工藝

對于16號墩河床較圍堰封底底標(biāo)高低0.5 m，同時覆蓋層較薄，鋼板樁入河床深度不滿足設(shè)計要求；17號墩部分河床面高出了圍堰封底的底標(biāo)高1.3 m～2 m等問題，考慮到鋼板樁打設(shè)完成后再進行圍堰內(nèi)部拋填石的清理困難很大，結(jié)合現(xiàn)場情況，制定以下施工工藝。

4.1 河床面整平處理

17號墩部分河床因拋填片石超高，故先對河床進行整平處理，首先拆除17號墩鉆孔平臺的面板和分配梁，利用貝雷梁作為沖擊鉆的移動平臺，根據(jù)沖擊錘的直徑(1.2 m)規(guī)劃好需要沖擊的點位，把沖擊鉆吊放在平臺貝雷梁上對圍堰內(nèi)河床面逐一進行沖擊找平，一邊沖擊一邊測量，沖擊到位后更換點位重新開始。所有點位沖擊完畢后，對原超高處的河床進行全面測量，對遺漏點位再次處理。

4.2 沖孔開槽

對17號墩超高的河床清理到封底混凝土底標(biāo)高之后，因為下覆的花崗巖依然十分堅硬，鋼板樁無法順利打入，采取沖擊鉆沖砸開槽的方法輔助沉樁。沿著設(shè)計的鋼板樁圍堰周長軸線位置布置直徑1.5 m的鋼護筒，用沖擊鉆進行沖孔作業(yè)，每兩個鋼護筒的位置需互相嚙合，嚙合長度不少于鋼護筒直徑的1/3，確保地槽的連貫性(見圖2，圖3)。

4.3 鋼板樁打設(shè)

16號、17號墩先將鉆孔平臺拆除，打設(shè)定位樁，安裝導(dǎo)梁，采用履帶吊吊裝振動錘進行鋼板樁打設(shè)，并在沖孔槽內(nèi)鋼板樁的內(nèi)外側(cè)拋填砂石，填至與河床平,確保鋼板樁的入土深度。

4.4 內(nèi)支撐安裝

鋼板板插打完成合龍后，根據(jù)設(shè)計標(biāo)高進行第一層內(nèi)支撐的安裝。

4.5 淺埋處理

安裝完第一層內(nèi)支撐后，對圍堰內(nèi)低于封底底標(biāo)高的位置進行拋填沙袋至封底底標(biāo)高，對圍堰外側(cè)3 m寬度的范圍內(nèi)也進行沙袋拋填，拋填后的沙袋頂面不得低于圍堰內(nèi)設(shè)計的封底混凝土頂面，在拋填過程中，技術(shù)人員要勤測拋填頂面標(biāo)高，確保拋填高度和寬度滿足要求，拋填結(jié)束后，再沿整個圍堰外圈進行復(fù)測，確保沒有遺漏或還有拋填不到位的位置。16號圍堰立面圖見圖4。

4.6 內(nèi)支撐加固

16號、17號墩圍堰合龍后，因覆蓋層和后期圍堰外拋填的沙袋均較為松散，加之河床面以上鋼板樁過長，鋼板樁因自由端較長，如有船只通過和遇有大風(fēng)時，鋼板樁會有晃動明顯。據(jù)此情況，將第一層內(nèi)支撐圈梁和緊貼合的鋼板樁通過型鋼焊連，使之成為一個整體，防止后期在澆筑水下封底混凝土?xí)r發(fā)生樁頂外張現(xiàn)象，進而導(dǎo)致封底混凝土與鋼板樁之間的粘結(jié)效果差，甚至?xí)霈F(xiàn)封底失敗的可能性，通過此處理措施，確保圍堰的封底質(zhì)量。

4.7 水下封底、抽水、加撐

進行圍堰內(nèi)水下封底，封底過程中應(yīng)始終保持圍堰內(nèi)外水面高度平齊。封底混凝土達到強度后，開始進行抽水，至第二道圍囹下50 cm安裝第二道內(nèi)支撐，保證圍囹及內(nèi)支撐的安裝有足夠作業(yè)空間，同理安裝第三道內(nèi)支撐，最后抽水至封底頂面，交付使用。

5 結(jié)語

通過以上各項措施的實施，圍堰封底完成抽水后，未出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，鋼板樁及內(nèi)支撐各部位未出現(xiàn)肉眼可見的明顯變形，確保了施工安全的順利開展。根據(jù)施工作業(yè)條件以及工期和成本因素，創(chuàng)新性的采用淺埋鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)，通過沖孔開槽置樁、在圍堰內(nèi)外兩側(cè)拋填沙袋等措施有效解決了深水橋梁在淺覆蓋層、河床拋填片石板結(jié)化且超高、河床下覆巖層較硬等惡劣環(huán)境下進行鋼板樁圍堰施工的技術(shù)難題，同時提高了工效又節(jié)約了費用，為以后類似工程施工提供可借鑒的經(jīng)驗。