鋼管（板）組合鎖扣樁在深水承臺施工中的應用

方昂，徐健 （安徽省公路橋梁工程有限公司，安徽 合肥 231600）

1 工程背景

亳州市蒙城縣S305橋梁布跨為9×40m+（80+145+80）m+10×40m，全長1072.5m。主橋上部為80+145+80m三跨變截面連續鋼構橋，下部為雙薄壁墩接承臺和群樁基礎，引橋上部為40m預制組合T梁，下部為樁柱式雙排樁基礎，橋臺為肋板式橋臺；10#、11#墩共設8個承臺。單個承臺整體尺寸為11m×19m×4.5m（橫橋向×順橋向×豎向），樁基采用15根直徑1.6m的鉆孔灌注樁基礎。

圖1 10#、11#墩單幅承臺平面圖

2 圍堰形式的確定

在工程實踐中，鋼板樁的截面形式有以下四種：U型、Z型、直線型、組合型。其中U型鋼板樁在加工、制作、安裝等方面都優于其他三種形式，所有在實際施工中應用最為廣泛。

圖2 鋼板樁的截面形式

鋼板樁制作方便、可重復利用，具有較好的經濟效益，但其剛度較小，導致鋼板樁無法在基坑較大的工程中應用。為解決這一問題，組合鋼板樁支護結構形式（鋼板樁與H型鋼、鋼管樁交叉組合）將會得到廣泛應用。這種組合的結構形式，不僅滿足剛度的要求，在一定程度上也降低了施工成本，同時也有較好的止水效果，根據現場多種情況綜合分析：深水承臺施工的圍堰形式采用鋼板、鋼管組合鎖扣樁，組合形式如圖3所示。

圖3 鋼管、鋼板樁組合形式

圍堰結構：鋼板樁選用IV型，采用組合鎖扣樁加內部支撐結構圍堰。鋼管（板）樁采用Φ710×10型鎖扣樁，樁長30m。

圍檁內支撐設計4層。第一層圍檁采用2HN600×200型鋼，對撐和斜撐采用2HN600×200型鋼；第二層圍檁采用2HN700×300型鋼，對撐采用2HN700×300型鋼和Φ710×10鋼管，斜撐采用2HN600×200的型鋼；第三層圍檁采用3HN700×300型鋼，對撐采用2HN700×300型鋼，斜撐采用2HN600×200和2HN700×300型鋼。第四圍檁采用3HN700×300型鋼，對撐和斜撐采用2HN700×300型鋼。平面布置圖如圖4所示。

圖4 鋼圍堰平面布置圖

3 組合鋼管樁圍堰施工

3.1 測量放線

為保證鋼管、鋼板組合鎖扣樁施打位置準確無誤，應加強承臺控制點的保護，插打鋼管（板）組合鎖扣樁前需設導向架及導向框，插打過程中測量人員現場測量控制，保證位置、垂直度符合設計、規范要求。

3.2 導向架及導向框

①在支棧橋上焊接牛腿橫梁并接長平臺面板分配梁，與梁端縱梁連通。樁位由測量放樣在主棧橋上定出中心線，焊接導向架并將導向樁打設到位。利用導向框插打第一根鋼管樁，第一根鋼管樁插打至持力層停止，然后進行第2根鋼管樁插打，完成第一階段鋼管樁插打。

②將第一階段鋼管樁引孔繼續第二階段插打至設計標高。

圖5 引孔示意圖

3.3 鋼管（板）樁的檢驗、吊裝、堆放

3.3.1 檢驗

鋼管（板）樁運到工地后，先清理鎖扣雜物，對缺陷部位加以整修。

3.3.2 吊運

裝卸宜采用兩點吊，吊運時應注意保護鎖口免受損傷。吊運方式有兩種：成捆起吊和單根起吊。

3.3.3 堆放

堆放地點要選擇在不會因壓重而發生較大沉陷變形的平坦而堅固的場地上。

3.4 鋼管（板）樁打設

鋼管（板）樁采用80噸的履帶吊配合150型振動錘打入施工，插打鋼管（板）樁圍堰頂標高為26m，打樁前要逐根檢查鋼管（板）樁，剔除不符合要求的鋼管（板）樁，在鋼管（板）組合鎖扣樁的鎖口內涂油脂，以方便打入拔出。

①送樁：打樁機吊起鋼管（板）組合鎖扣樁移動至樁位附近。

②定位：鋼管（板）樁下端系纜風繩，采用履帶吊起吊，當鋼管（板）樁接近垂直狀態時，利用纜風繩控制就位，就位誤差控制在±50mm內。

③垂直度校正：利用2臺全站儀在兩個方向控制垂直度，垂直度控制在1%內，如垂直度超過1%，應當拔起重新施打。

④打樁：單樁逐根連續施打，每塊鋼管（板）樁自起打到結束中途不停頓，樁頂標高控制在±50mm內。

⑤鋼管（板）樁插打至設計標高后，立即與定位橫梁進行焊接。

⑥施打過程中，須遵守“插樁正直、分散即糾、調整合龍”的施工要點。

3.5 合龍施工

在即將合龍時，要先插后打，待全部合龍后，再逐根打到設計深度。

3.6 圍檁、內支撐施工

鋼管（板）樁施打完畢后安裝第一層圍檁支撐，然后抽水，采用長臂挖機（配合吸砂設備）進行基坑開挖，基坑內采用水泵排水，做到基坑角部不遇任何松土堆及其他障礙物，如碰到地下障礙物應及時清除掉，應分層、分區、對稱連續開挖。

按施工圖紙將土體挖到第二層內支撐以下50cm，然后放出中心線及安裝線，進行第二層圍檁支撐安裝。先安裝圍檁再焊接牛腿，后進行斜撐焊接安裝，做到先撐后挖要求；按照上述方式進行第三層、第四層圍檁施工，繼續開挖至封底底部，澆1m厚封底混凝土。

3.7 圍堰拆除施工

承臺施工完成并達到設計強度后，及時進行體系轉換，即在承臺和圍堰之間回填砂土，然后進行墩身施工，逐層拆除圍檁，最后拔除鋼管樁。

拔樁時，先錘擊振動首根鋼管（板）組合鎖扣樁，先將所有鋼管（板）樁均拔高1～2m，使其松動后，再依次拔除。

4 鋼管（板）組合鎖扣樁圍堰施工中的防漏水措施

①鋼管（板）組合鎖扣樁在運到現場后，派專人清理索口間雜物及變形情況，應及時調正索口變形的鋼管（板）組合鎖扣樁；

②在鎖口內涂抹油膏（重量配合比為瀝青：黃油：滑石粉：干鋸末 =4∶6∶10∶1）可有效防止鋼管（板）組合鎖扣樁的漏水；

③在施打鋼板（管）樁時，應嚴格控制其垂直度，從而保證鎖扣密貼；

④鋼管（板）組合鎖扣樁圍堰在抽水后若存在較小的漏水現象，在漏水處溜下一袋填充物（木屑干細沙拌合物），在水頭壓力差的作用下，填充物會被吸入接縫的漏水處，可有效地減少漏水量；若抽水后漏水現象較為嚴重，則將舊棉被或土工布裁剪成長條狀，對漏水處進行堵塞。

5 施工質量控制

①在拼接鋼管（板）組合鎖扣樁時，兩鎖扣端頭間縫隙≤3mm，斷面上的錯位≤2mm，使用新鋼管（板）樁時，要有其機械性能和化學成分的出廠證明文件。

②對組拼的鋼管（板）組合鎖扣樁兩端要平齊，誤差≤3mm，鋼管（板）組合鎖扣樁組上下一致，誤差≤30mm，全部的鎖口均要涂防水混合材料，使鎖口嵌縫嚴密。

③樁身要保持垂直，每組板樁在水平和豎直方向的傾斜度不超過5‰。確保圍堰能順利合龍。

④在使用拼接接長的鋼管（板）組合鎖扣樁時，相鄰樁的拼接接頭上下錯開至少2m。

⑤在接長焊接時，相鄰焊縫高度差不得小于1m；焊接時要采取控制變形措施，焊后兩對角線誤差不大于2mm；直線度、平面度不大于2.5mm。

⑥對圍堰進行位移和應力監測。日常施工期，1次/d，每天觀測一次；當鋼圍堰監測值相對穩定時，可適當降低監測頻率，1次/3d，每3天觀測一次。

6 結論

鋼管（板）組合鎖扣樁圍堰在S305項目上成功應用，充分利用了組合鎖扣樁圍堰截面剛度強、抗彎性能好的特性，圍堰施工完成后其沉降、變形均符合設計及規范要求，止水效果明顯，但在施工過程中，應該嚴格控制鎖扣鋼管樁的施工工藝，保證工程質量達到既定要求，這對今后在深水環境下的橋梁施工作業具有一定的借鑒意義。