深水橋梁樁基礎工程中鋼板樁圍堰施工工藝

馬華良

（保利長大工程有限公司，廣州510620）

1 工程概況

本項目為清遠市某大橋，橋梁主跨跨徑為100 m+218 m+100 m，結構型式選用雙塔單索面斜拉橋，主塔與主墩之間的連接方式為塔梁固結，整體呈半漂浮體系。本橋技術標準選取一級公路設計標準和三級航道標準。橋面下墩高約21 m，基礎型式選用樁基礎，樁基直徑2.2 m，為鉆孔灌注樁。

該橋位于清遠市北江中下游，屬老年期河流，河流水位主要受上游飛來峽樞紐及潮汐影響，日水位落差為20～50 cm。整體河床斷面呈U 形，侵蝕作用基本停止且側蝕作用微弱，河床不利影響以沉積作用和溶洞為主，在10#～21#墩的樁基附近均存在不同發育程度的溶洞，因此，所有水中施工平臺的支撐樁均需采用覆蓋層靜壓注漿來規避溶洞的不利影響，降低施工風險。根據詳勘資料和工程實際狀況，本項目選用鋼板樁圍堰。

2 鋼板樁圍堰施工關鍵控制因素

2.1 鋼板樁質量

本橋梁鋼板樁圍堰采用的未拉伸Ⅳ型鋼板樁，由于鋼板樁在其運輸及裝卸過程中易受運輸條件不佳、人工操作不當等因素影響，常出現撞傷彎扭和鎖口變形等現象[1]，因此，在插打鋼板樁前應進行如下內容的檢查：（1）確保鋼板樁鎖口完好；（2）剔除鎖口破裂、扭曲變形的鋼板樁；（3）對鋼板樁表面的焊接鋼板、鋼筋及混凝土渣進行剔除和清理；（4）確保鋼板樁的數量滿足設計要求。

2.2 鋼板樁插打位置

一般情況下，鋼板樁圍堰對鋼板樁的插打位置要求并不嚴格，人工扶正并進行質量監控即可滿足要求。但在本項目中，由于河床地質條件不佳、水位較深等因素，僅靠人工和儀器校準會使得鋼板樁的插打位置偏差過大，因此，在施工過程中應設置穩固的導架或采用限位措施[2]，并確保其不隨鋼板樁的插打過程變形，起到良好的控制偏位作用。

2.3 鋼板樁傾斜度

本項目在樁基礎鋼板圍堰搭建的施工過程中，采用先插打上水側中間鋼板樁，然后東西兩邊同時推進打樁，并在下水側轉角進行合龍的方案。每一根樁在插打過程中不可避免地會存在傾斜偏差，項目板樁數量較多，如果不加以控制可能會導致圍堰結構整體傾斜，影響整體施工安全，因此，需要將鋼板樁的傾斜度和傾斜累積控制在設計規范要求之內。

3 施工工藝

本項目深水鋼板樁圍堰的施工工藝包含安裝圍堰圈梁、插打鋼板樁、水下封底等施工工序，具體的工序流程為：施工準備→安裝圍堰內圈梁→鋼板樁定位、插打→河床面清理→承臺水下封底→抽水、鑿樁頭。

3.1 安裝圍堰內圈梁

圍堰內撐圈梁選用2I56a 雙拼工字鋼，第一道圍堰內撐安裝中心的標高為+10 m，第二道則為+6.5 m。在進行圍堰內圈梁安裝時，導梁的拼裝、焊接需嚴格按照圖紙進行施工，確保導梁平面尺寸、標高等參數與圖紙一致。焊接時要嚴格落實檢測，確保連接焊縫飽滿密實，焊接完成后，測量組需進行二次放樣，核實內撐的安裝無誤。鋼板樁圍堰內撐布置如圖1 所示。

3.2 插打鋼板樁

在吊取鋼板樁的過程中，需使鋼板樁保持垂直狀態插入已就位的鋼板樁鎖口，并確保鋼板樁緊靠內撐圈梁。插打第一根樁時需嚴格保證該定位樁的垂直度，并盡量控制插打位置的精確度。在施插過程中，以“插樁正直、偏差分散、有偏即糾、調整合龍”為原則[3]，控制鋼板樁的平面位置偏差小于30 mm，垂直度偏差小于2%，樁頂面標高以+5.5 m 進行控制。在鋼板樁插打到位后，需在樁上每隔6 m 焊接一個I25a 工字鋼牛腿作為內撐圈梁的支撐，并將牛腿和圈梁進行焊接固定，將圈梁的自重荷載轉移至鋼板樁上，從而對整個鋼板樁圍堰進行加固。

在插打鋼板樁的施工過程中，為減小樁間摩擦力的同時增強樁間密封性，防止鋼板樁漏水，應于鋼板樁鎖口附近涂抹黃油。此外，鋼板樁在插打過程中產生傾斜時，應通過手拉葫蘆、與已穩定的鋼板樁進行焊接等方式對偏差進行及時糾正，若傾斜較大且難以糾正時，應將鋼板樁拔起重插。

圖1 鋼板樁圍堰內撐布置圖（單位：cm）

3.3 圍堰及護筒清理

圍堰鋼板樁插打完畢后，河床面受到水流沖刷作用，會產生上下游高低不平的現象，因此，需嚴格按照規范和標準要求對河床面進行二次整平和清理。當河床面地勢低洼處在整平后仍達不到設計標高的，需在封底地面鋪設彩條布并以砂袋等重物進行壓實，壓實后再次進行整平，使之滿足封底的標高要求。同時，為盡可能減弱水流對鋼板樁的沖刷作用，整平清理時應在承臺外圍堆砌沙袋，且沙袋總高度不得小于1 m。

考慮到樁基護筒的打設時間跨度較長，而封底混凝土對施工安全起著至關重要的作用，因此，為保證封底混凝土的質量，在進行承臺水下封底工作前，需確保封底混凝土、鋼板樁及樁基護筒間的石塊、泥塊、混凝土塊和廢棄鋼筋等雜物已被清理干凈[4]。

3.4 圍堰水下封底

在完成鋼板樁的插打施工和內部的清理工作之后，應進行圍堰的封底工作。質量過硬的封底混凝土工程能創造一個良好的水中施工環境，因此，即便其并非結構組成部分，也應引起相關單位的足夠重視。由于本項目橋梁墩位處的覆蓋層均為透水層，因此，選用水下封底方案進行封底施工。封底選用C25 等級混凝土，總厚度為1.2 m+0.3 m，共1.5 m。為保證承臺水下封底混凝土的質量，應在樁基施工的平臺拆除后再進行封底施工。

根據工程現場的實際情況和水文地質條件，封底的技術手段選用垂直導管法，并結合汽車泵進行封底工作。導管作業時以4 m 為半徑進行導管布置，封底順序為從樁基護筒周圍從上下游側對稱向中間封底，最后在護筒中部合龍，完成封底。水下封底施工過程中，除測量導管附近的混凝土面標高之外，還應對導管作業半徑邊緣處的標高進行測量，從而精確控制封底混凝土標高。在封底過程里若是導管標高超限，可采取適當抽查導管的方法進行回調，但回調時應注意導管提起的高度，避免導管懸空，且應確保封底混凝土頂面的平整度，防止底層淤泥因局部荷載過高導致的局部隆起現象。

此外，在進行封底混凝土的澆筑時，要確保混凝土頂面的平整，且頂面不應高于承臺底面。在圍堰的4 個角落應分別設置0.4 m 深的集水井，集水井可選用φ820 mm 鋼管進行制作，在抽干水后進行第二次封底時預埋于圍堰四角。封底工作完成后，鋼板樁圍堰外側長時間受流水沖刷作用，可能使鋼板樁的埋深深度發生變化，最終導致鋼板樁埋深不足，因此，在遇到此類情況時可采取向圍堰內拋設砂袋的方式加強鋼板樁埋深，使其達到設計要求。

3.5 鋼板樁圍堰內抽水清理

在施工前進行的混凝土性能測試試驗中可知，封底混凝土的強度在正常條件下，僅需3 d 左右即可達到設計強度。因此，在正常施工條件下，一般在封底混凝土澆筑完畢3 d 后對圍堰內部進行抽水工作，抽水時共采用4 臺30 m3/h 的潛水泵。在抽水過程中如若發現板樁鎖口有滲水、漏水等現象，對于圍堰內河床以上的部分，可由潛水員使用棉絮等物體對縫隙進行簡易封堵，而對于圍堰內部的封底混凝土和樁基護筒、鋼板樁接觸部分的漏水現象則應在內側使用玻璃膠、環氧樹脂等更為專業的堵漏劑進行封堵，若漏水縫隙較大，則應選用焊鋼板或尖木塞等方式進行封堵，部分特殊情況下也可局部支立模板進行混凝土封堵。

對鋼板樁圍堰內部進行抽水清理和密實性檢測后，即可按照設計標高對多余的樁基護筒部分進行割除，鑿除掉多余的樁頭，并對封底混凝土頂面進行清理，以便進行承臺實體的施工。

4 結語

深水橋梁的樁基礎建設是一項較危險的關鍵性工程，為確保此重要工程的順利實施，應嚴格確保鋼板樁圍堰的施工質量符合規范和標準要求。而鋼板樁圍堰同樣是一項重要且復雜的工程，其施工環節緊密相連，任何一處紕漏都可能會引發工程事故，因此，在進行鋼板樁圍堰的施工建設過程中，各部門人員均應結合項目實際情況，選用合適的施工工藝，并對鋼板樁質量、傾斜度、封底混凝土質量等關鍵控制因素加強把控，從而提升圍堰質量，保證施工整體的工程質量。