陳建利 趙彪

【摘要】烏達(dá)國(guó)道110線黃河特大橋主墩大型鋼板樁圍堰施工難點(diǎn)及解決方法。

【關(guān)鍵字】鋼板樁下沉、內(nèi)支撐安裝、水下封底、體系轉(zhuǎn)化

烏達(dá)國(guó)道110線黃河特大橋主墩鋼板樁圍堰的平面尺寸為：37.2×20.4m，，鋼板樁長(zhǎng)21m，開(kāi)挖深度為12m。圍堰樁頂標(biāo)高為1076m，樁底標(biāo)高1055m，現(xiàn)地面標(biāo)高為1073m，鋼板樁要打入地面以下18m。

所以該圍堰無(wú)論是從平面尺寸還是鋼板樁長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)都都屬于大型鋼板樁圍堰了。大型鋼板樁圍堰的施工是非常的有難度的或者說(shuō)是非常的復(fù)雜的。比如鋼板樁的打入、內(nèi)支撐的安裝、圍堰內(nèi)的開(kāi)挖、封底等等各個(gè)施工環(huán)節(jié)都有其施工難點(diǎn)。下面我逐一的介紹一下該圍堰施工過(guò)程中遇到的困難以及解決的辦法。

在鋼板樁的打設(shè)過(guò)程中我們遇到的困難是：鋼板樁不能打到位，有的差幾十公分有的差幾米。烏達(dá)黃河特大橋主墩處地層為全新統(tǒng)沖、洪積成因的砂類土、卵礫石土。對(duì)于鋼板樁的打設(shè)穿透卵礫石土層是非常困難的，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們采取方法有：

1、用旋挖鉆引孔換填。如果鋼板樁的打入深度完全引孔換填的話，鋼板樁的打設(shè)將會(huì)變得容易，但是這樣引孔的時(shí)間和所花費(fèi)的費(fèi)用將增加，為了節(jié)約成本該項(xiàng)目最初決定引孔深度為穿透卵礫石土層（大約引孔深度為13.0m）。但是這個(gè)決定被后來(lái)證實(shí)是個(gè)錯(cuò)誤的決定。因?yàn)殡m然已經(jīng)引孔了13米并且穿透了卵礫石層，但是卵礫石層下是板砂層，當(dāng)鋼板樁施工到板砂層時(shí)鋼板樁在振動(dòng)錘的振動(dòng)下強(qiáng)烈的反彈就是不能下沉，持續(xù)振動(dòng)10分鐘鋼板樁的貫入度不到1cm，給鋼板樁的施打帶來(lái)非常大的困難；

2、采用擊振力大的振動(dòng)錘。開(kāi)始我們用DZ120型振動(dòng)錘施打鋼板樁，但是由于有5米的板砂層沒(méi)有引孔，鋼板樁又過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致DZ120型振動(dòng)錘的振動(dòng)力不能把鋼板樁打到位，為此我們更換成DZ150型振動(dòng)錘，DZ150型振動(dòng)錘施打的結(jié)果僅僅比DZ120型振動(dòng)錘多打近1米左右，鋼板樁還不能完全打不到位；

3、高壓射水輔助沉樁法：由于更換成大的振動(dòng)錘還是不能打到位，于是又想到采用高壓射水輔助沉樁的方法，即在每片要施打的鋼板樁上焊一根水管，水管與高壓泵相連，在振動(dòng)錘震動(dòng)過(guò)程中高壓泵同時(shí)泵水，把水送到施打的鋼板樁前端，對(duì)鋼板樁前端的土層進(jìn)行液化減小摩阻力，從而把鋼板樁打到位。高壓射水輔助沉樁的方法被證實(shí)在這種板砂層或是密實(shí)的卵石圖層還是很有效果的。多種方法并用，經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的努力我們把鋼板樁圍堰成功合攏。

圍堰合攏后要進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)，開(kāi)挖作業(yè)要嚴(yán)格遵循“先撐后挖，分層開(kāi)挖，嚴(yán)禁超挖”的原則。第一層的圍囹和支撐管樁安裝好后，進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)，直到開(kāi)挖到第二層支撐下的50cm處，安裝第二層的圍囹和支撐桿件，依次安裝好第三層圍囹和支撐管樁。由于圍囹桿件長(zhǎng)，重量大（最長(zhǎng)桿件長(zhǎng)20.4m，單個(gè)桿件最重為9384kg），對(duì)吊裝機(jī)械設(shè)備有嚴(yán)格的要求，又由于場(chǎng)地的影響汽車吊沒(méi)有作業(yè)位置，履帶吊也受現(xiàn)場(chǎng)龍門吊的高度限制，圍囹的安裝也給我們帶來(lái)不小的麻煩。最后我們采用履帶吊與龍門吊相配合的方法把內(nèi)支撐的安裝到位。圍堰內(nèi)的開(kāi)挖最初確定為用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖（這個(gè)決定沒(méi)有問(wèn)題，但是由于沒(méi)有充分考慮到地質(zhì)的原因造成鋼板樁好多沒(méi)有打到位，再有圍堰內(nèi)卵石層厚度又比較大，致使采用臂長(zhǎng)19.5米的長(zhǎng)臂挖機(jī)再后來(lái)有點(diǎn)不能滿足要求）。由于圍堰內(nèi)護(hù)筒的布置及內(nèi)支撐管樁的布置影響，使得長(zhǎng)臂挖機(jī)的開(kāi)挖也不能達(dá)到理想的效果，還需要高壓水槍射水排污泵向外排沙相配合，但是當(dāng)排污泵遇到卵石層時(shí)就起不到作用了。這時(shí)候只能用長(zhǎng)臂挖機(jī)慢慢的挖，隨著開(kāi)挖深度越來(lái)越深，長(zhǎng)臂挖機(jī)的效率就越來(lái)越差。為了加快進(jìn)度我們放一臺(tái)小挖機(jī)到圍堰內(nèi)，用下挖機(jī)挖長(zhǎng)臂挖機(jī)挖不到的地方，并把挖出來(lái)的土放到長(zhǎng)臂挖機(jī)可以挖到的地方，然后用長(zhǎng)臂挖機(jī)接力清出來(lái)。當(dāng)能滿足安裝第三道內(nèi)支撐時(shí)我們安裝好第三層的圍囹和內(nèi)支撐，然后采用水下吸泥開(kāi)挖（在這我想說(shuō)一下，如果長(zhǎng)臂挖機(jī)臂長(zhǎng)足夠的話，還是采用長(zhǎng)臂挖機(jī)開(kāi)挖效率比水下吸泥的效率要高）。

水下吸泥就是在圍堰內(nèi)回灌水，通過(guò)空壓機(jī)把空氣壓縮打進(jìn)到排沙管，由于存在水壓，把吹起來(lái)的泥漿排出。排沙管的直徑受卵石粒徑大小和空壓機(jī)功率的影響。開(kāi)始我們加工了Φ200mm的排沙管由一臺(tái)24m3/s的空壓機(jī)配套打氣，但是發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的卵石粒徑有很多超過(guò)了20cm，這樣Φ200mm的排沙管就不能滿足要求了，致使我們最初的方案被否，給我們帶來(lái)一個(gè)新的難題。解決這個(gè)難題的方法是：我們把兩臺(tái)空壓機(jī)并在一起，像一根管子打氣，把排沙管的直徑變大到Φ325mm，結(jié)果效果還可以。排沙管的空壓比滿足要求即：吸出大粒徑的卵石的力量足夠，排出大粒徑的石頭空間也能夠滿足要求。

水下吸泥到位后下一步的工作就是水下封底了，水下封底之前要做后水下封底方案，根據(jù)料斗的大小、混凝土的泵送量、混凝土的攪拌質(zhì)量等多方面因素的綜合考慮來(lái)制定出導(dǎo)管的布置個(gè)數(shù)、布置間距、起始點(diǎn)等具體的實(shí)施方案。水下封底開(kāi)始后要密切注意封底的高度，做到勤測(cè)量、勤觀察，避免封底過(guò)高、漏封、封底高度不夠等情況發(fā)生，為后期工作帶來(lái)大麻煩。水下封底完成后根據(jù)同條件下試塊的強(qiáng)度來(lái)確定水下混凝土的強(qiáng)度是否滿足抽水的條件。當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到后抽干圍堰內(nèi)的水，觀察封底的質(zhì)量，是否有局部的管涌或漏水，是否影響整個(gè)圍堰的安全。在確定了圍堰安全后，就可以移交給甲方使用了。

由于支撐管樁影響承臺(tái)的施工，需要我們?cè)诔信_(tái)第一次澆筑完成后拆除第三層的內(nèi)支撐及圍囹，在這我想強(qiáng)調(diào)的是注意回填的事項(xiàng)，第一層承臺(tái)澆筑好拆除模板后，承臺(tái)與鋼板樁之間的空隙必須回填，回填完成后我們才著手拆除第三層的內(nèi)支撐及圍囹，然后依次類推承臺(tái)全部施工完畢，回填到位后再拆除第二道內(nèi)支撐和圍囹。由于第一層的內(nèi)支撐管樁影響墩身的施工，所以該圍堰在拆除第一層內(nèi)支撐前還需要做體系的轉(zhuǎn)換，防止鋼板樁變形過(guò)大以及墩身施工過(guò)程中存在安全隱患。體系的轉(zhuǎn)換利用承臺(tái)上預(yù)埋鋼板，用斜撐替換掉妨礙墩身施工的支撐管樁。墩身施工完畢后再拆除斜撐和第一道內(nèi)支撐。圍堰回灌水，進(jìn)行鋼板樁拔除作業(yè)。整個(gè)鋼板樁圍堰工程施工結(jié)束。