胡云江

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司)

1 工程概況

廣州市獵德大橋位于廣州市天河區(qū)獵德村南，將天河珠江新城和海珠赤崗連成一片。主橋采用獨(dú)塔兩跨自錨式懸索橋，采用47 m+167 m+219 m+47 m布置，5～9號(hào)樁基礎(chǔ)和承臺(tái)在水中。根據(jù)地質(zhì)資料知道:邊墩、中墩處水位水深2～4 m，表層為淤泥。綜合比較了鋼板樁圍堰與鋼套箱圍堰兩種方案，根據(jù)對(duì)其施工可操作性、成本費(fèi)用、工期等因素比較分析，邊墩、中墩承臺(tái)采用單層鋼板樁圍堰。

鋼板樁選用日本產(chǎn)FSP，樁長(zhǎng)12 m。為了確保圍堰具有較好的安全性，需要在鋼板樁圍巖中間的部位設(shè)置縱橫方向的桁架式水平對(duì)撐，并且在四角上設(shè)置桁架式角撐，同時(shí)在此基礎(chǔ)上設(shè)置豎向支撐。在鋼板樁墻的頂部位置貼20a槽鋼，將整個(gè)鋼板樁有機(jī)的連成一個(gè)整體，確保鋼板撞墻具有良好的整體性。

2 鋼板樁內(nèi)力變形計(jì)算方法

計(jì)算時(shí)假定的水位為+6.8 m。

(1)鋼管樁內(nèi)力變形的計(jì)算方法

在確定土彈簧的剛度，需要考慮到變形模量E以及泊松比u的大小;而在確定被動(dòng)土的實(shí)際壓力時(shí)則需要考慮到土的有效重度γ'、凝聚力c以及內(nèi)摩擦角φ的大小。

如果在設(shè)置某個(gè)支撐之前，支撐點(diǎn)就已經(jīng)發(fā)生了位移現(xiàn)象，實(shí)際位移為s0，那么在設(shè)置支撐之后繼續(xù)開挖，位移表示為s，支撐剛度表示為k，那么此時(shí)支撐軸力F的計(jì)算公式為F=k(s–s0)，將虛擬拉力ks0加在支撐點(diǎn)，用全量方法計(jì)算可得ks，進(jìn)而算出s與F。

(2)鋼管樁護(hù)腳的計(jì)算

由于鋼管樁可以入巖，彌補(bǔ)了鋼板樁不易嵌巖，在土的強(qiáng)度不足的情況下容易踢腳的缺點(diǎn)。

鋼管樁護(hù)腳采用鋼板樁、鋼管樁獨(dú)立計(jì)算的方法:在利用鋼管樁進(jìn)行計(jì)算的過程中需要考慮由鋼板樁底部位置施加的集中力的作用;在利用鋼板樁進(jìn)行計(jì)算時(shí)，底部位置由于受到鋼管樁的抗力作用，相當(dāng)于入巖。

首先計(jì)算鋼管樁的水平剛度:讓鋼管樁入巖，在巖面以上10 cm處給鋼管施以大小分別為F1、F2的集中力，集中力所在位置將分別發(fā)生位移S1、S2，那么鋼管樁的水平剛度為(F1-F2)/(S1-S2)。由于該剛度非線性，計(jì)算時(shí)F1、F2應(yīng)在鋼管樁的真實(shí)受力范圍內(nèi)，經(jīng)迭代求出鋼管樁的水平剛度，將這個(gè)剛度折算為鋼板樁底20 cm土的剛度。

然后計(jì)算鋼板樁在開挖過程中是否安全。最后再由鋼板樁底部的反力驗(yàn)算鋼管樁是否滿足抗剪要求。

3 鋼板樁圍堰施工工藝

3.1 具體的施工方法

(1)鋼板樁插打法。對(duì)每片鋼板樁進(jìn)行逐片插打，及時(shí)糾正偏差，先做好圍堰合攏操作，然后再進(jìn)行插打進(jìn)入巖層當(dāng)中。

(2)鋼板樁插打過程中的具體次序。在有潮水的珠江中插打鋼板樁，受兩個(gè)流向影響，為了減少水流阻力，應(yīng)采取從順流一側(cè)開始，根據(jù)水流方向向上下游方向插打，然后轉(zhuǎn)角插打上游和下游側(cè)，在選擇合攏口的具體位置時(shí)應(yīng)該要盡量靠岸邊一側(cè)，在平潮水位時(shí)進(jìn)行合攏操作，保證其具有精確的垂直度。而第一片鋼板樁的位置，則設(shè)在合攏口對(duì)面的一側(cè)。

(3)鋼板樁插打施工的控制措施。在插打的過程中一定要保證插打位置的準(zhǔn)確程度，著重對(duì)第一片鋼板樁進(jìn)行插打。具體插打步驟為:首先需要在鋼護(hù)筒上面安裝相應(yīng)的導(dǎo)向架，同時(shí)做好限位裝置的安裝工作，要求比鋼板樁的每邊都應(yīng)該大10 mm左右，在插打的過程中鋼板樁背要緊密靠在導(dǎo)向架上，邊進(jìn)行插打邊緩慢下放。下放時(shí)要做好鋼板樁插打垂直度的控制工作，將第一片鋼板樁作為基準(zhǔn)逐漸向兩邊進(jìn)行對(duì)稱插打。由于插打過程中鋼板樁的下部位置很容受到土的擠壓，導(dǎo)致鋼板樁鎖口出現(xiàn)較大的縫隙，而且上端發(fā)生的傾斜程度較大，所以，這就要求在每插打完五片鋼管樁之后進(jìn)行垂直度的糾正，要求垂直度不得超出0.5%，一旦超出應(yīng)該及時(shí)采取有效措施進(jìn)行糾偏。

3.2 插打過程中應(yīng)該注意的幾個(gè)問題

(1)在鋼板樁插打的過程中一定要控制好插打的垂直度，尤其是第一片鋼管樁的垂直程度。

(2)如果鋼板樁的插打位置在硬塑性的粘土上，需要采用插打、拔起再繼續(xù)插打的施工措施，確保水能夠深入到鋼板樁和粘土當(dāng)中，盡可能的降低摩擦阻力，有效的加快鋼板樁的插打速度。

(3)如果出現(xiàn)鋼板樁插打較困難的情況，需要停下來找出難以插打的原因，查看鋼板樁是否遇到障礙物，并檢查鎖口有沒有發(fā)生變形情況，避免出現(xiàn)蠻干的現(xiàn)象對(duì)鋼板樁造成嚴(yán)重磨損。

(4)做好震動(dòng)錘夾板的檢查工作，確保液壓系統(tǒng)的運(yùn)行保持正常，避免出現(xiàn)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障而造成鋼板樁的掉落問題。

3.3 圍堰合攏的具體施工過程

(1)在圍堰合攏之前所做的準(zhǔn)備工作。在開始合攏之前需要對(duì)鋼板樁底部的直線距離進(jìn)行測(cè)量，然后根據(jù)鋼板樁的實(shí)際寬度對(duì)合攏所需片數(shù)進(jìn)行計(jì)算，做好下一步插打操作的準(zhǔn)備工作。

(2)在圍堰合攏的過程中需要對(duì)鋼板樁進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如果兩側(cè)鎖口不在同一個(gè)水平面上，并且兩端的距離在合理范圍內(nèi)時(shí)，可以通過下述幾個(gè)措施進(jìn)行調(diào)整處理:

①如果鋼板樁的上部位置向合攏口發(fā)生了傾斜現(xiàn)象，需要利用千斤頂進(jìn)行互頂來將其調(diào)整到相應(yīng)的位置上。

②如果在鋼板樁馬上要合攏的情況下，兩側(cè)仍然有幾片沒有合攏，就需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮蠑n調(diào)整，把鋼板樁懸掛起來，避免底部位置落到河床中，然后工作人員需要潛水進(jìn)行調(diào)整。

③在合攏鋼板樁插下之后，由于間距無法保持平行，還需要適當(dāng)?shù)氖┘訅毫Υ_保合攏鋼板樁完全插下。

(3)鋼板樁鎖口發(fā)生漏水問題時(shí)的處理方法。在插打過程中由于操作不當(dāng)或者受到較大風(fēng)浪的影響，導(dǎo)致鎖口出現(xiàn)變形問題導(dǎo)致滲漏，需要在缺口位置的圍堰外側(cè)通過使用棉絮條堵塞縫隙。

3.4 圍堰豎撐施工

根據(jù)設(shè)計(jì)每個(gè)鋼圍堰內(nèi)設(shè)豎向支撐，可利用水上工作平臺(tái)作導(dǎo)向架進(jìn)行插打豎撐，豎撐插打嚴(yán)格控制平面位置和垂直度，平面位置誤差不超過5 cm，傾斜度不超過0.5%。

3.5 基底處理

首先抽水清除淤泥至-0.441 m高程，抽干水后，四周設(shè)排水溝、集水井，基底的滲水匯入集水井后全部抽出。整平基底，澆0.5 m厚C25混凝土墊層，作為承臺(tái)施工工作臺(tái)。

3.6 圍堰內(nèi)水平支撐安裝

(1)水平支撐

水平支撐按從上到下，依次進(jìn)行抽水安裝每道支撐。

(2)內(nèi)撐安裝

在豎撐上放出縱橫梁的安裝標(biāo)高位置，在鋼板樁內(nèi)壁放出圍檁的安裝標(biāo)高位置;先安裝圍檁，縱橫向圍檁應(yīng)位于同一水平面上，并與鋼板樁點(diǎn)焊連接;吊裝縱橫撐，放于豎撐牛腿上，兩端先與圍檁固結(jié)，再用千斤頂頂緊，使鋼板樁變形復(fù)原后合龍中間并連接。

4 結(jié)語

獵德大橋圍堰所處場(chǎng)地地層多為淤泥，好土缺失;下伏基巖埋深較淺，鋼板樁不易打入，局部基巖面高程甚至高于圍堰開挖面高程，容易導(dǎo)致鋼板樁的踢腳失穩(wěn)。通過建設(shè)者的精心準(zhǔn)備和科學(xué)研究，最終采用鋼板樁加鋼支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，成功的完成了獵德大橋的水中基礎(chǔ)施工。