陳琿

摘 要：本文詳細(xì)介紹了東沙大橋主墩承臺(tái)利用鋼板樁圍堰進(jìn)行高樁承臺(tái)施工，取代傳統(tǒng)鋼吊箱圍堰進(jìn)行高樁承臺(tái)的施工方法。改施工工藝較簡(jiǎn)單、工期短、在潮汐影響地區(qū)施工安全，對(duì)今后同類橋梁施工具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：東沙大橋；鋼板樁圍堰；高樁承臺(tái)；施工

1 工程概況

南通市通州區(qū)東沙大橋及接線工程中東沙大橋全長(zhǎng)1838.8m，主墩承臺(tái)為六邊形圓倒角整體式承臺(tái)，幾何尺寸為45.369×20.1×4.5m，頂面標(biāo)高為+4.0m，采用群樁基礎(chǔ)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探及相關(guān)資料，施工區(qū)域11月至次年3月最高水位標(biāo)高+2.50米，最低水位標(biāo)高+0.0米。最大水流速度V=1.33m/s，主墩承臺(tái)處河床標(biāo)高為-6m，承臺(tái)底標(biāo)高為-0.5m。水中承臺(tái)施工受潮汐、風(fēng)力等自然條件因素影響較大，但工期要求緊迫。河床地質(zhì)情況為：上表層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉砂，主要以粉砂為主。

2 方案比選

主墩為高樁承臺(tái)。原承臺(tái)施工方案采用傳統(tǒng)的吊箱圍堰法施工，由于施工進(jìn)度延誤，承臺(tái)施工時(shí)間拖至汛期。為保證總體工期和施工安全，對(duì)兩種施工方案進(jìn)行比較：

根據(jù)對(duì)工期、安全、經(jīng)濟(jì)性方面進(jìn)行綜合比較，見(jiàn)表1，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際特點(diǎn)，最終選用鋼板樁圍堰法施工主墩承臺(tái)。

表1 吊箱圍堰與鋼板樁圍堰優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

3 承臺(tái)圍堰的施工組織設(shè)計(jì)

主墩承臺(tái)尺寸為45.369×20.1×4.5m。為減少圍囹支承數(shù)量、混凝土水化熱及底平臺(tái)受力荷載，承臺(tái)采用兩次澆筑的形式。圍堰平面尺寸比承臺(tái)平面尺寸大1m，內(nèi)設(shè)兩道圍檁，一道直徑為φ530×8mm的鋼管支撐，標(biāo)高+2.185m，圍檁采用雙拼2H588型鋼；第二道圍檁標(biāo)高+1.0m，待第一次承臺(tái)澆筑完成后將支承轉(zhuǎn)換至已完成的承臺(tái)上，完成體系轉(zhuǎn)化后可拆除第一道支承，進(jìn)行第二次承臺(tái)施工。圍堰頂標(biāo)高+3.0m，底標(biāo)高-21.0m，鋼板樁長(zhǎng)度為24m。主墩鋼板樁圍堰平、立面布置如圖1。

圍堰施工工序：

（1）鉆孔樁施工前或施工時(shí)，在定位樁處焊接牛腿，安裝鋼板樁插打?qū)颍?/p>

（2）依次插打鋼板樁至合攏；

（3）圍堰內(nèi)抽水至+1.5m（或選擇低水位時(shí)），在+2.185m處安裝預(yù)制好的內(nèi)支撐；

（4）內(nèi)支撐安裝到位后，繼續(xù)抽水至-2.0m，并保持在該水位；

（5）在水位-2.0m時(shí)，安裝圍堰內(nèi)底平臺(tái)；

（6）待底模安裝完成后，圍堰內(nèi)注水至-1.0m，安裝側(cè)模模板，進(jìn)行第一次承臺(tái)澆筑，澆筑高度為2m；

（7）達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除承臺(tái)模板后，在+1.000m處焊接圍囹，將支撐轉(zhuǎn)換至承臺(tái)，向圍堰內(nèi)注水至+1m，拆除第一道內(nèi)支撐，進(jìn)行第二次承臺(tái)澆筑，澆筑高度為2.5m；

（8）承臺(tái)施工完成后，依次拔出鋼板樁。

4 鋼板樁圍堰施工技術(shù)

4.1 鋼板樁選型

根據(jù)本工程圍堰較深、圍堰內(nèi)外水壓較大等特點(diǎn)，擬選用拉森Ⅵ型鋼板樁。主墩所需鋼板樁長(zhǎng)度為24m，而鋼板樁單根長(zhǎng)度為18m，所以施工插打前需將鋼板樁接長(zhǎng)，接長(zhǎng)的鋼板樁要保證每根只有一道接縫，且保證接縫上下錯(cuò)開(kāi)布置。

4.2 鋼板樁的插打鋼板樁插打選擇從圍堰橫橋向中心處開(kāi)始，然后依次向兩邊進(jìn)行，最后在下游角樁附近進(jìn)行合攏。

鋼板樁插打前利用鉆孔平臺(tái)，在定位樁上焊接工字鋼作為鋼板樁導(dǎo)向架。在插打前幾根鋼板樁前，先按鋼板樁寬度在導(dǎo)向架上畫出每根鋼板樁的邊線，然后再焊接長(zhǎng)約4m的導(dǎo)向桁架，在導(dǎo)向架上、下邊上設(shè)置限位裝制，大小比鋼板樁每邊放大1cm。鋼板樁插打?qū)蚣苁疽馊鐖D2。

圖2 鋼板樁插打?qū)蚣苁疽鈭D

（1）為了確保每片鋼板樁插打后的平面位置，第一片鋼板樁是插打的關(guān)鍵，插打前在導(dǎo)向架上設(shè)置限位裝制，大小比鋼板樁每邊放大1cm。插打時(shí)，邊插邊將吊鉤緩慢下放，這時(shí)在相互垂直的兩個(gè)方向用錘球進(jìn)行觀測(cè)，以確保鋼板樁插正、插直；

（2）通過(guò)檢測(cè)，確定首根鋼板樁插打合格后，以此樁為基準(zhǔn)，再向兩側(cè)插打每一根鋼板樁到設(shè)計(jì)位置。整個(gè)施工過(guò)程中，要用錘球始終控制每片樁的垂直度，及時(shí)調(diào)整；

（3）每一片鋼板樁先利用自重下插，當(dāng)自重不能下插時(shí)，才進(jìn)行加壓；

（4）鋼板樁插打至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，立即與導(dǎo)向架進(jìn)行焊接，以抵抗水流沖擊；

（5）插打過(guò)程中，須遵守“插樁正直，分散即糾，調(diào)整合攏”的施工要點(diǎn)。

為保證拉森鋼板樁在施工過(guò)程中能順利插拔，并增加拉森鋼板樁在使用時(shí)防滲性能。每根板樁鎖口都須均勻涂以混合油，其體積配合比為黃油：干鋸沫=5：3。圍堰合攏后，經(jīng)常觀測(cè)圍堰四周的沖刷狀況，采取堆碼砂袋的措施來(lái)減少潮水對(duì)圍堰外測(cè)的沖刷，確保圍堰施工的安全。

4.3 內(nèi)支撐安裝

鋼板樁插打施工完后即進(jìn)行內(nèi)支撐的安裝施工。主墩圍堰內(nèi)支撐按設(shè)計(jì)下料后在墩位處拼裝、焊接，待檢驗(yàn)合格后，圍堰內(nèi)抽水至+1.5m，按設(shè)計(jì)位置在鋼板樁上焊接牛腿后，在+2.185m處安裝預(yù)制好的內(nèi)支撐，內(nèi)支撐采用φ530×8mm的鋼管。

圍檁在吊裝前首先在安裝位置下方焊接承受圍檁自重的臨時(shí)短型鋼牛腿，然后吊圍檁就位。并按照設(shè)計(jì)要求安裝鋼管樁支撐，對(duì)圍檁型鋼和支撐接頭位置用三角加勁板焊接，圍囹支撐采用雙面焊，同時(shí)加強(qiáng)焊縫質(zhì)量檢查，形成穩(wěn)定的內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)。

圖3圍囹結(jié)構(gòu)圖

4.4 圍堰拆除

4.4.1 支撐拆除

主墩澆筑承臺(tái)第一次2m高的混凝土，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，在+1.0m處焊接圍囹，將支撐轉(zhuǎn)換至承臺(tái)，同時(shí)向圍堰內(nèi)注水至+1.0m處，拆除第一道內(nèi)支撐，進(jìn)行第二次承臺(tái)澆筑，澆筑高度為2.5m。

4.4.2 拉森鋼板樁拔除

承臺(tái)澆筑完成，保持圍堰內(nèi)外水位差為零時(shí)，拆除圍堰支撐后即可進(jìn)行鋼板樁的拔除。拔除工作先由下游方向開(kāi)始，對(duì)稱施工至上游方向，拔樁起點(diǎn)應(yīng)離開(kāi)角樁5根以上，可根據(jù)沉樁時(shí)的情況確定拔樁起點(diǎn)。

鋼板樁拔除時(shí)先用振動(dòng)錘夾住拉森鋼板樁頭部振動(dòng)1min～2min，使拉森鋼板樁周圍的土松動(dòng)，產(chǎn)生“液化”，減少土對(duì)樁的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。

5 圍堰內(nèi)鋼平臺(tái)施工

主墩承臺(tái)鋼板樁圍堰施工完成后即可開(kāi)始圍堰內(nèi)抽水工作，保持在設(shè)計(jì)的施工水位后，進(jìn)行底模施工，經(jīng)過(guò)抽水后圍堰水位達(dá)到設(shè)計(jì)水位時(shí)，在鋼護(hù)筒上焊接設(shè)計(jì)的牛腿，接著在牛腿上安裝底模龍骨，順序安裝分配梁，待分配梁與龍骨焊接整體后，開(kāi)始安裝鋼底模。

5.1 牛腿安裝

牛腿按設(shè)計(jì)尺寸先在鋼結(jié)構(gòu)加工場(chǎng)下料、焊接。采用吊機(jī)起吊安裝。每個(gè)鋼護(hù)筒上對(duì)稱焊接四個(gè)牛腿，牛腿采用δ=20mm鋼板焊接制作，牛腿焊接前必須先打坡口，采用雙面焊，在焊接牛腿時(shí)必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行焊接，確保牛腿位置準(zhǔn)確。

圖4 主墩牛腿結(jié)構(gòu)圖

5.2 承重梁（龍骨）安裝

在牛腿上安裝承重梁（龍骨），主墩承臺(tái)龍骨橫橋向?yàn)殡p拼32b cm槽鋼，順橋向?yàn)殡p拼28b cm槽鋼；龍骨分段在加工場(chǎng)制作，制作好后用運(yùn)輸車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，分段吊裝安裝，安裝時(shí)先分段安裝橫橋向的龍骨，再安裝順橋向的龍骨。如下圖：

圖5 主墩承重梁（龍骨）圖

5.3 分配梁及底模安裝

分配梁采用I12 cm工字鋼，順橋向布設(shè)，間距30cm，底模采用鋼板與分配梁焊接，分配梁盡量采用整根通長(zhǎng)原料。接頭必須錯(cuò)開(kāi)布置，同一斷面上接頭率不大于50%。

圖6 主墩承臺(tái)圍堰施工圖

7 鋼板樁圍堰檢算

圍堰設(shè)置一道圍檁結(jié)構(gòu)，標(biāo)高為+2.185m，圍檁設(shè)置位置需滿足鋼板樁受力需要，同時(shí)需盡可能規(guī)避對(duì)承臺(tái)施工的影響。

鋼板樁入土深度的計(jì)算工況為：內(nèi)支撐安裝后，圍堰內(nèi)抽水至-2.0m；

在計(jì)算時(shí)，鋼板樁計(jì)算長(zhǎng)度按等值梁法確定，從主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力相等的反彎矩截面（即凈土壓力為零或彎矩為零）截?cái)嘈纬傻戎盗海?jì)算支撐反力和鋼板樁彎矩。反力通過(guò)m法建模確定。通過(guò)計(jì)算確定鋼板樁底距離圍堰基底深度9.5m，總長(zhǎng)24m。

6 施工工藝流程

鋼板樁圍堰施工承臺(tái)施工工藝流程見(jiàn)圖7。

圖7 施工工藝流程

7 鋼板樁圍堰施工注意事項(xiàng)

（1） 施工過(guò)程中水位的變化對(duì)圍堰結(jié)構(gòu)受力影響十分巨大，在施工過(guò)程中應(yīng)密切注意水位和潮水位的變化，及時(shí)向圍堰內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)水或抽水，保持水頭高差不超過(guò)設(shè)計(jì)值。

（2）鋼板樁在淤泥質(zhì)地段擠進(jìn)過(guò)程中，受到淤泥中石塊或不明障礙物等的不均勻側(cè)向擠壓作用力，容易發(fā)生偏斜。應(yīng)采用以下措施進(jìn)行糾偏：在發(fā)生偏斜位置將拉森鋼板樁往上拔1.0～2.0m，然后再往下錘進(jìn)，如此上下往復(fù)振拔數(shù)次，可使大的石塊等不明障礙物被振碎或使其發(fā)生位移，讓拉森鋼板樁的位置得到糾正，減小鋼板樁的傾斜度；

（3）鋼板樁沿軸線傾斜度較大時(shí)，采用異形樁來(lái)糾正，異形樁一般為上寬下窄，及寬度大于或小于標(biāo)準(zhǔn)寬度的板樁。異形樁可根據(jù)實(shí)際傾斜度進(jìn)行焊接加工，傾斜度較小時(shí)也可用卷?yè)P(yáng)機(jī)或手拉葫蘆和鋼索將樁反向拉住再錘擊；

（4）施工時(shí)的防滲漏措施。鋼板樁滲漏一般出現(xiàn)在鎖口位置，因此施工過(guò)程中重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)鎖口的檢查。對(duì)于索口變形的鋼板樁，應(yīng)調(diào)正后使用。施打前在拉森鋼板樁鎖口內(nèi)抹黃油混合物油膏以防止鋼板樁的漏水；施打時(shí)控制好垂直度，防止相互傾斜的鋼板樁之間索口無(wú)法密貼，不得強(qiáng)行施打，損壞鎖口；

（5）施工后的小滲漏處理。抽水后發(fā)現(xiàn)鋼板樁鎖口漏水，但不太嚴(yán)重時(shí)，抽水時(shí)觀察是哪條縫出現(xiàn)漏水，利用漏水處水壓差降產(chǎn)生吸力的原理，在漏水處鋼板樁上迅速溜下一袋干細(xì)砂或鋸木屑、粉煤灰（煤碴）等填充物，在吸力的作用下，填充物會(huì)被吸入接縫的漏水處，將漏水通道堵塞，有效的減少漏水量；

（6）施工后的大滲漏處理。抽水后發(fā)現(xiàn)鋼板樁鎖口漏水較為嚴(yán)重時(shí)，在拉森鋼板樁圍堰滲漏外側(cè)堵砂袋或內(nèi)側(cè)用板條、棉絮、麻絨等在板內(nèi)側(cè)嵌塞。必要時(shí)派潛水員將漏水處用棉條從水面堵塞至河床面。若漏水嚴(yán)重堵漏困難時(shí)，在鋼板樁外側(cè)鋪設(shè)彩條布，彩條布上端固定在鋼板樁頂面，下端鋪設(shè)至河床面，然后派潛水員下水利用型鋼、石塊鋪壓穩(wěn)定后再拋填部分砂袋。

（7） 在施工過(guò)程中，密切觀察沖刷深度，及時(shí)在圍堰外側(cè)堆碼砂袋，防止沖刷，確保在施工過(guò)程中鋼板樁圍堰的穩(wěn)定和安全。

8 結(jié)束語(yǔ)

鋼板樁圍堰在東沙大橋主墩承臺(tái)施工中得到成功的應(yīng)用，實(shí)踐證明效果良好，加快了施工進(jìn)度，保證了結(jié)構(gòu)安全，節(jié)約了成本。圍堰內(nèi)采用水泵抽水，保證水位高度，依靠鋼平臺(tái)完全按照陸地承臺(tái)施工工藝施作，保證了承臺(tái)的施工質(zhì)量。較吊箱圍堰施工承臺(tái)節(jié)約了工期，確保了整個(gè)工程的進(jìn)度。取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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