生態湖中棧橋圍堰施工技術應用

劉魯魯

（中鐵十四局集團第二工程有限公司，山東 泰安 271000）

1 工程概況

青浦特大橋跨越元蕩湖（里程范圍：D1K065+571.973—D1K070+823.448），在元蕩湖內墩臺身共計130 個，樁基共計1 062 根，根據實地水文地質、水中結構設計及施工便道需要，在水深小于等于2.50 m，使用雙排鋼管樁圍堰的施工形式；水深大于2.50 m，采取貝雷梁鋼棧橋加施工平臺加鋼板樁進行水中墩柱施工，貝雷梁鋼棧橋設置總長度為1 028 m。

2 施工準備

2.1 技術準備

結合施工圖紙中湖底斷面圖，進行湖中水深實測，有效的探測淤泥地質。并根據實測結果，預估鋼管樁入土深度和成樁功效，為工期安排和人員機械準備提供有效的參考。對鋼管樁專項施工方案的可實施性進行論證，按照《鋼圍堰工程技術標準》的規定和技術標準確定鋼管樁作業方式和具體工藝步驟。

2.2 設備及人員準備

現場施工需準備平板船4 艘，運輸船6 艘，履帶吊4 臺，振動錘4臺，機械臂打撥機2臺，運輸車2臺；現場施工管理人員：工區施工負責人1 名，技術負責人1 名，技術員2 名，安全員2名，物資管理員2名，質檢員1名。作業班組施工人員：領工員1名，船長10名，履帶吊操作手4名，司索工4名，普工10名。

3 技術參數

主棧橋位于線路右側，距線路中心13 m，跨徑組合為（10 m×12 m+3 m）循環布設，即每10跨設制動墩一處。橋面寬6 m，標準跨度12 m，下部為直徑630 mm，壁厚8 mm鋼管樁。

雙排鋼管樁圍堰利用直徑φ219×6 mm（L=9 m）鋼管樁形成雙排鋼管樁，鋼管樁入土深度在3.85～5.20 m之間。圍堰總寬度為45 m，鋼管樁間距為0.40 m，兩排之間凈寬3.50 m，填土高度3.60 m。在鋼管樁的內側用高強土工格柵和防滲土工膜鋪設，并在內部填入黏土形成堰體。為提高圍堰的整體結構，在距鋼管樁頂部20 cm處設置φ168×5 mm鋼管做圍堰，拉桿采用鋼絲繩對拉，形成穩定的圍堰結構。具體形式見圖1。

圖1 鋼管樁圍堰剖面圖

采用9 m 鋼棧橋在雙排鋼管樁與貝雷梁鋼棧橋連接處跨越圍堰，在深入圍堰處，貝雷梁鋼管應與基坑側圍堰保持一定間距，間距設置為2 m，采用8%坡度順接圍堰內施工便道與鋼棧橋連接處，在斜坡道與鋼管樁圍堰頂部相接處，設置高度2.92 m，長度4.38 m，寬度6 m 的C20 混凝土重力式擋墻，擋墻內布置雙層φ16鋼筋網片，間距20 cm×20 cm，結構具體形式見圖2。

圖2 棧橋與圍堰連接示意圖

4 施工工序

4.1 棧橋施工方法

4.1.1 后場預拼及加工

貝雷梁主梁和樁頂貝雷梁限位器等主要鋼構件，在材料加工廠，按照棧橋結構圖，逐片拼組加工完成。

4.1.2 材料運輸

鋼管樁、型鋼和各類加工件加工完成后，利用貨船（平板運輸車）通過既有水路（已搭設完成的鋼棧橋、施工便道）運輸至工作面。

4.1.3 鋼管樁施工

鋼管樁定位：便橋鋼管樁定位采用導向樁定位的方法，根據既有鋼管樁施工圖，按設計間距設置控制樁位置，在控制樁上標識鋼管樁具體打設位置。導向樁位置的設定間距50 m，采用RTK 進行測量定位。便橋順接堤壩，棧橋下部結構施工采用“垂釣法”工藝。

插樁：在預先施工的導向作業架上用鐵線標識位置，使用履帶吊進行鋼管樁沉樁作業。

首先利用樁體自重，自由沉入泥土，待沉入穩定后，起吊振動錘加緊鋼管樁頂部。

使用振動錘開始打設。

安排專人指揮，控制鋼管打設的垂直度，減少施工誤差。測量對比首根樁的錨定標高直至打設到位。

4.1.4 樁間連接系的焊接要求，樁頂墊梁的安裝工藝

樁間連接系的焊接和樁頂墊梁的安裝作業，都需要鋼管樁按要求施工到設計標高。以下是操作的內容和步驟：第一，連接系型鋼和樁頂墊梁的初步處理。技術人員在已完成插打的鋼管樁上，進行連接系位置的精確放樣，根據放樣位置計算出連接系長度和尺寸，進行連接系型鋼和樁頂墊梁的下料加工，做到尺寸精確。第二，將在后臺加工廠制作完成的鋼構件，使用水運方式運輸至鋼管樁作業面進行安裝。第三，起吊、安裝連接系型鋼和樁頂墊梁。使用起重設備，吊裝需要安裝的鋼構件到精確位置，先進行初步焊接，測量人員進行定位復核無誤后進行整體焊接，完成連接系型鋼的焊接后，吊裝樁頂墊梁至設計位置進行焊接。

4.1.5 貝雷梁架設

貝雷梁在后天加工廠組裝完成后平板車運送至架設處進行安裝，貝雷梁的安裝需在同一個水平截面上，并與鋼管樁連接牢固可靠。

4.1.6 欄桿安裝及全橋檢查

整體橋面系吊裝完成后，安裝橋面安全護欄，同時欄桿的外側張掛安全網。專職人員對全橋結構和安全保證措施進行檢查，形成紙質的檢查記錄，落實責任人就檢查記錄進行及時的整改，確保棧橋的牢固可靠，保證后續施工的安全質量。

4.2 雙排鋼管樁圍堰施工方法

首先在后場將鋼管樁和鋼絲繩各類加工件進行加工，懸掛出廠參數標識牌，利用深倉船運輸至作業面。鋼管樁施工方式參考4.1棧橋鋼管樁施工方法。鋼管樁圍堰迎水側采用高強土工格柵結合防滲復合土工膜進行掛設，土工材料之間搭接長度為1.50 m。為抵消水的浮力，使土工材料順利到達水底，使用足夠重量混凝土塊連接在土工材料下口做配重，緩慢下放。待鋼管樁施工有24 m時，進行腰梁和拉桿的安裝，把鋼管樁連接成一個整體，腰梁采用φ168×5 mm 鋼管，對拉采用φ12鋼絲繩對拉，間距0.40 m。圍堰成型后，采用挖泥船填筑堰心，起到關鍵止水作用。圍堰自然沉降后，再次補充填筑，直至堰芯密實。堰芯土及反壓土上方袋裝土壓重及坡面土工布在雨季來臨前15 d施作完成。待鋼管樁圍堰施工完成后，采用適當功率的水泵抽水，過程中嚴控堰內水位的下降速率，不大于50 cm/d，同時注意水內魚類的保護，保證生態平衡。對原狀湖底的淤泥進行指定處理后進行施工便道修筑。待主體結構施工完畢，將圍堰建筑廢料和生活垃圾清理至圍堰范圍之外后，方可進行圍堰拔出作業。

5 質量控制要點

棧橋、圍堰施工從原材進場到施工過程派專人進行檢查。內容包括原材質量；焊接、連接質量；立柱垂直度、貫入度；線形偏差；施工過程、成樁（橋）后沉降觀測等。

5.1 管樁成樁沉降及貫入度（見表1和表2）

表1 振動錘施工標準表

表2 鋼管樁傾斜度和偏位控制規范表

5.2 鋼棧橋成橋加載預壓及維護方案

試通車加載預壓采用汽超-20級汽車進行，方案和步驟如下：①車輛空載（車重25 t）以時速3 km 緩慢在棧橋上通行，觀察棧橋各構件的工作狀態是否正常，桿件的連接是否牢固，特別是橋墩有超過3 cm 的下沉或偏位。②車輛載重10 t 以時速3 km 緩慢在棧橋上通行，觀測棧橋各構件的工作狀態是否正常，此時應重點加強監控步驟1 出現下沉或偏位的橋墩的狀態。③車輛載重20 t以時速3 km緩慢在棧橋上通行，繼續觀測棧橋各構件的工作狀態是否正常，桿件的連接是否出現松動或偏位，繼續加強出現下沉或偏位的橋墩觀測。④車輛滿載（此時汽車全重120 t）以時速3 km緩慢在棧橋上通行，在上述步驟出現下沉、偏位、變形較大的位置停車5 min，繼續觀測下沉、偏位及變形是否繼續發展。⑤車輛滿載后輪壓載在墩頂上，每個橋墩預壓5 min，不斷觀察橋墩鋼管樁的下沉和偏位情況。⑥鋼管樁下陷或偏移在預裝檢查過程中出現持續發展的，并有桿件（構件）變形、位移異常的，在按步驟重新檢查前，不得進行裝填實驗，應立刻查找出發生原因，確定加固措施。

6 結語

通過實際鋼管樁打設和棧橋拼裝作業，實踐施工工藝，確定施工參數和施工功效。根據施工結果反饋，驗證了技術方案的可實施性。通過現場控制，指導后續長戰線施工，同時為我部在同類的跨湖涉水作業中搜集了寶貴的組織經驗和實踐經驗。