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定淮淮河大橋深水基礎(chǔ)鋼板樁圍堰設(shè)計和施工

牛曙東（安徽建工集團(tuán)有限公司，安徽合肥230022）

定淮淮河特大橋北岸引橋主墩承臺處于淮河主河道中，根據(jù)地質(zhì)條件和工期要求，采用插打鋼板樁圍堰代替雙壁鋼圍堰進(jìn)行臨時支護(hù)。實施結(jié)果表明：鋼板樁圍堰施工成本低、周期短、占用水面較小、施工風(fēng)險易于控制，避免了雙壁鋼圍堰在吊裝、下沉和焊接過程中各種施工難題，對深水基礎(chǔ)圍堰施工具有借鑒意義。

鋼板樁；圍堰；設(shè)計；施工

1　工程概況

定淮淮河大橋主橋為獨(dú)塔雙索面斜拉橋，跨徑為246m+125m，主跨為分離式鋼箱梁，副跨為分離式混凝土預(yù)應(yīng)力箱梁，基礎(chǔ)采用圓形承臺和群樁基礎(chǔ)；引橋變截面連續(xù)PC現(xiàn)澆箱梁，下部RC實體花瓶墩；北引橋17#、18#橋墩基礎(chǔ)采用4φ 1.5m的鉆孔灌注樁，6.45m×6.45m矩形橋臺。承臺位于淮河主河道中常水位以下，可采用雙壁鋼圍堰或鋼板樁圍堰，圍堰埋深范圍內(nèi)主要為粘土和粉土，可采用鋼板樁圍堰施工，以有效節(jié)約工期和成本。

2　水文地質(zhì)條件

淮河6～8月份為豐水期，11月～翌年2月為枯水期。汛期淮河水位升幅較大，常淹沒兩岸的低洼地區(qū)?；春釉O(shè)計防洪水位為+16.50m，最低通航水位是+10.82m，最高通航水位是+19.16m，枯水期水位一般在+12.5m左右；河床頂面標(biāo)高分別為17#墩：+9.082m；18#墩：+7.062m，施工常水位按+13.0m，最高水位按+14.0m考慮。根據(jù)工程地質(zhì)報告顯示，本基坑圍堰埋深范圍內(nèi)地質(zhì)情況為：①層為軟土，高程在7.0m～ 4.0m，主要是淤泥質(zhì)粉土和粉質(zhì)粘土，呈現(xiàn)深灰色，流塑狀態(tài)；②層為細(xì)沙，高程在4.0m～-7.9m，部分位置還夾有少量粉土和粘土灰色，呈稍密，松散狀態(tài)。

3　鋼板樁圍堰設(shè)計

17#、18#墩承臺底標(biāo)高分別為+5.856m、+4.161m，為滿足施工需求，鋼板樁頂標(biāo)高按施工最高水位+14.0m控制，此水位到兩承臺設(shè)計底標(biāo)高分別為+8.144m、+9.839m，加上50cm片石墊層和1.5mC30水下混凝土封底，水深最大處為11.839m。

定淮淮河特大橋17#、18#墩承臺的幾何尺寸為6.45m×6.45m，根據(jù)施工條件，結(jié)合水深、水流速度、橋位處地質(zhì)情況、承臺幾何尺寸和鋼板樁施工工藝等綜合考慮，17#墩采用長度為12m的鋼板樁，18#墩采用長度為18m、寬0.4m的德國拉森IV型鋼板樁，鋼板樁圍堰的平面幾何尺寸為9.5m×9.5m，鋼板樁入土深度達(dá)樁長0.5倍以上，樁底標(biāo)高分別為17#：+2.0m；18#：-4.0m，17#墩鋼板樁圍堰入粉粘土層，18#墩鋼板樁圍堰入粉土加雜細(xì)砂層。

為了提高圍堰的整體性能，增加抗壓能力，經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，17#、18#圍堰內(nèi)側(cè)圈梁均采用3層工字鋼以圍囹形式支撐（見圖1），其中頂層、中層采用2I32工字鋼進(jìn)行支撐，最下層采用2I40工字鋼，四角均采用工字鋼2I40斜撐，豎向間距為3.0m。為有效提高圍堰抗水壓力和周圍的土壓力，采用φ 300mm鋼管做為內(nèi)支撐，將鋼管外緣兩端與圍囹相撐；經(jīng)計算采用厚度1.5m的C30水下混凝土進(jìn)行圍堰封底，可滿足抗浮穩(wěn)定性要求，在澆筑前鋪0.5m厚度的片石墊層，以保證封底混凝土施工質(zhì)量。

圖1　鋼板樁圍堰（17#墩）布置圖

4　施工工藝

4.1施工工藝流程

施工準(zhǔn)備工作→測量與定位→鋼板樁導(dǎo)向設(shè)置的施工→鋼板樁插打→第一層鋼板樁內(nèi)撐的安裝→水下挖泥→鋪墊層→澆筑封底水下混凝土→抽水→進(jìn)行其余鋼板樁內(nèi)支撐安裝→承臺施工→墩身施工→基坑回填→逐步拆除內(nèi)支撐→鋼板樁拔出。

4.2施工注意事項

4.2.1設(shè)備選擇

根據(jù)現(xiàn)場情況，采用DZ90型振動錘，要求其夾板牙齒不能有太多磨損。施工前應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真檢查，確保滿足施工要求。

4.2.2導(dǎo)向架安裝

首先，根據(jù)鋼板樁圍堰設(shè)計尺寸，在其外圍插打定位樁，定位樁選用Ф 60cm、壁厚8mm的鋼管樁，在定位樁上焊接2[10水平支撐，水平支撐的頂標(biāo)高均應(yīng)相同，在水平支撐上焊接兩根工字鋼作為導(dǎo)向架進(jìn)行施工。

4.2.3鋼板樁插打

鋼板樁建議首先進(jìn)行全圍堰插打合攏，然后再逐片打到設(shè)計標(biāo)高。由于淮河內(nèi)不存在潮汐現(xiàn)象，一般先在上游插打，在下游合攏，鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)平面見圖2。鋼板樁在插打過程中采用全站儀進(jìn)行控制，確保樁垂直度偏差在1%以內(nèi)。

圖2　鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)平面圖

為了防止泥沙進(jìn)入鋼板樁的鎖扣內(nèi)，用木栓塞住鋼板樁鎖口。鋼板樁長度不夠需進(jìn)行焊接加長時，應(yīng)將有接頭的與無接頭的間隔使用樁，且保證水平接頭錯開2m以上。

為加強(qiáng)鋼板樁防滲能力，且減少插打摩阻力，可在組樁的外側(cè)鎖口涂混合油膏（干鋸末∶瀝青∶黃油∶干粘土=1∶1∶1∶0.5）或黃油。

4.2.4封底混凝土施工

鋼板樁插打合攏到設(shè)計標(biāo)高后，進(jìn)行水下清淤（吸泥），清淤滿足設(shè)計要求后對鋼板樁壁和灌注樁壁進(jìn)行射水沖洗，然后通過潛水清基，整平基面處理，以保障混凝土封底滿足設(shè)計要求。

以樁基鋼護(hù)筒為支撐搭設(shè)封底混凝土施工平臺，縱橫向各取4排澆筑導(dǎo)管進(jìn)行布設(shè)，控制導(dǎo)管下口懸空20～30cm，澆筑時從低處往高處，從一側(cè)向另一側(cè)進(jìn)行，并確保混凝土的表面大致水平。

在澆注將近結(jié)束時，重點對導(dǎo)管、護(hù)筒四周及鋼板樁壁等部位進(jìn)行高程的測量，確保達(dá)到承臺底面標(biāo)高以下20cm左右，剩余混凝土墊層在已澆筑的混凝土強(qiáng)度滿足要求后，對其抽水、沖洗干凈后進(jìn)行澆筑。

4.2.5安裝內(nèi)支撐

鋼板樁合龍后，封底混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的50%后，可抽水并架設(shè)圍囹和內(nèi)支撐。內(nèi)支撐自上而下設(shè)置，為確保圍堰內(nèi)支撐的施工安全，應(yīng)做到安裝內(nèi)撐與抽水交替進(jìn)行，本基坑的鋼板樁圍堰設(shè)置3道內(nèi)支撐，施工順序為：施工第一道圍囹→施工第一道支撐→抽水到第二道內(nèi)支撐→施工第二道圍囹→施工第二道支撐→抽水到第三道內(nèi)支撐→施工第三道圍囹→施工第三道內(nèi)支撐→抽水至基坑底面。

4.2.6抽水、堵漏

鋼板樁圍堰抽水過程中要加強(qiáng)鋼板樁的止水堵漏措施，尤其第一次抽水較為關(guān)鍵，需配置足量的水泵進(jìn)行強(qiáng)降水，抽水機(jī)排水量不得小于圍堰滲水量的1.5倍。在抽水時，如發(fā)現(xiàn)較為明顯的滲漏，采用細(xì)沙和木屑在鋼板樁外側(cè)拋灑，利用水流將其帶入縫隙內(nèi)，從而達(dá)到堵漏作用。

5　結(jié)語

①常規(guī)橋梁深水基礎(chǔ)施工，在地質(zhì)條件許可條件下，采取鋼板樁圍堰比雙壁鋼圍堰方案，工藝更簡單，具有成本低、周期短、安全風(fēng)險小等優(yōu)勢。

②鋼板樁圍堰的四角應(yīng)設(shè)置角樁，鋼板樁插打過程中嚴(yán)格控制每根鋼板樁的垂直度偏差在1%以內(nèi)，及時做好止水堵漏措施。

③為確保圍堰內(nèi)支撐的施工安全，圍堰內(nèi)支撐的安裝應(yīng)做到自上而下，且安裝內(nèi)撐與抽水交替進(jìn)行。

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U443.16+2

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1007-7359(2016)03-0160-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.058

牛曙東（1963-），男，高級工程師，主要從事工程施工管理工作。