殷力立

(中交二航局第四工程有限公司，安徽蕪湖241000)

復(fù)雜條件下CO鎖扣鋼管樁深水圍堰施工

殷力立

(中交二航局第四工程有限公司，安徽蕪湖241000)

介紹和分析了鋼圍堰類型的對比選擇，并針對特有的復(fù)雜條件下CO型鋼管樁圍堰的施工工藝，作了重點(diǎn)闡述，為類似的工程提供參考意見。

鎖扣鋼管樁;圍堰;施工

1 概述

S332安慶至望江改建工程皖河大橋主航道橋?yàn)?45+50+90+50+45)m的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。其中，34#主墩位于深水區(qū)，歷史低水位水深亦達(dá)4 m，下伏土質(zhì)以軟土淤泥層、砂層居多，地質(zhì)條件極差。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及現(xiàn)場實(shí)測，承臺平均開挖深度達(dá)6 m，施工難度極大。

2 圍堰方案比選

根據(jù)施工區(qū)域工程及水位地質(zhì)情況，結(jié)合工藝、工期、成本等綜合考慮，提出以下三種方案進(jìn)行比選。

2.1 鋼板樁圍堰

鋼板樁圍堰在水中承臺施工中經(jīng)常使用，已是一種十分成熟的工藝。但據(jù)水位監(jiān)測預(yù)計(jì)，本圍堰施工期間水位標(biāo)高在+5左右，而圍堰內(nèi)開挖底標(biāo)高為－2.9，內(nèi)外高差最少近8 m，且不排除施工期間水位更高的情形出現(xiàn)。根據(jù)建模驗(yàn)算，采用目前市場上質(zhì)量較好的拉森Ⅳ型鋼板樁無法滿足施工期間的安全要求。另該圍堰內(nèi)部繁瑣的支撐圍檁系統(tǒng)，嚴(yán)重影響承臺開挖工效，不滿足進(jìn)度要求。

2.2 雙壁鋼圍堰

雙壁鋼圍堰穩(wěn)定性好，無(少)內(nèi)支撐，適應(yīng)于深水施工。但雙壁鋼圍堰施工工序繁雜，耗時(shí)較長，不滿足工期要求。另圍堰的定位、接高等均需要大型起重設(shè)備，而主墩處場地有限、施工期間的水位較低等客觀情況均無法適用大型起重設(shè)備，且雙壁圍堰回收率較低。

2.3 鋼管樁圍堰

鎖扣鋼管樁圍堰自身截面強(qiáng)度、剛度大，內(nèi)部支撐較少，可根據(jù)實(shí)際使用要求選用管徑和壁厚，適應(yīng)性更強(qiáng)，回收率高。根據(jù)各種不同工況下的建模驗(yàn)算，采用CO鎖扣鋼管樁圍堰能適應(yīng)施工水域的作業(yè)要求，安全性高，工期可控。

3 鎖扣樁圍堰設(shè)計(jì)

3.1 管樁材料的選定

主墩承臺鋼管樁圍堰結(jié)構(gòu)尺寸59.4×14.7 m。其中主管采用φ820×10 mm鋼管樁，單根長度25 m，管樁鎖口采用CO型，C型鎖口采用φ152× 8 mm鋼管，開槽寬度80 mm，O型鎖口采用φ133× 4.5 mm鋼管。材料均為Q235B。

3.2 內(nèi)支撐的設(shè)計(jì)

圍堰內(nèi)支撐設(shè)計(jì)是關(guān)系到圍堰穩(wěn)定性及后續(xù)承臺開挖施工的關(guān)鍵因素。內(nèi)支撐需能抵抗住開挖過程中外側(cè)的水壓力和土的側(cè)壓力，且安裝位置不能影響墩柱、預(yù)埋構(gòu)件(0#塊、塔吊埋件等)的施工。本圍堰在高度方向設(shè)置三層圍檁(2HN700× 300)，圍檁與鎖口鋼管樁焊成整體。圍檁間對撐采用2HN700×300型鋼，斜撐采用φ720×10 mm鋼管，材料均為Q235B。

3.3 鎖扣樁圍堰的止水

止水效果的好壞直接關(guān)系著承臺施工的效率甚至工程質(zhì)量。在保證陰陽鎖扣焊接飽滿無滲水的情況下，抽水過程中一方面采用細(xì)絲麻布、棉條等材料往鎖扣縫隙側(cè)嵌塞、堵死，另一方面用鋸末加細(xì)砂(或細(xì)煤灰)在漏水外側(cè)撒入，隨水流夾帶至滲水縫隙處自行堵塞。

4 鋼管樁圍堰施工

總體施工工藝流程見圖1。

圖1 鋼管樁圍堰施工工藝流程圖

4.1 鎖扣鋼管樁的吊裝、插打

本圍堰所用鋼管樁為單根25 m，直徑820 mm的無縫鋼管，共計(jì)156根，平均入土深度17 m左右，根據(jù)地勘報(bào)告和受力模擬驗(yàn)算，采用中聯(lián)重科QUY80－80 t履帶吊、上海振中YZPJ120液壓振動錘進(jìn)行鋼管樁的吊裝、插打能滿足要求。

在插打首根樁之前，需進(jìn)行導(dǎo)向牛腿和定位架的安裝。利用鉆孔平臺周邊鋼管樁焊接導(dǎo)向牛腿，并根據(jù)管樁結(jié)構(gòu)焊接定位架，首根樁就順著定位導(dǎo)向架往下插打。插打過程中用兩臺經(jīng)緯儀(或全站儀)從不同方向進(jìn)行觀測，確保首根樁的垂直度(1%以內(nèi))，斜度超限時(shí)及時(shí)調(diào)整。本圍堰的設(shè)防水位控制在+9.5 m，因此鎖扣樁樁頂標(biāo)高控制在+10左右。

值得強(qiáng)調(diào)的是，鎖扣鋼管樁在振動作用下下沉過程中，履帶吊的吊鉤應(yīng)使用保持受力，以便控制下沉速度和垂直度，在鋼管樁入土深度超過50%后，才能加速下沉，但吊鉤仍應(yīng)保持受力狀態(tài)。需嚴(yán)格控制樁頂標(biāo)高，不得低于設(shè)防水位，亦不得高于+10的設(shè)計(jì)高度。

首根樁插打結(jié)束，各方驗(yàn)收合格后，其余各樁就以這根樁為基準(zhǔn)進(jìn)行插打。

4.2 圍堰合攏

如前所述，鎖扣樁總根數(shù)156根，在插打至155后，合攏缺口已定形，可以具體確定合攏樁的類型和鎖扣類型。實(shí)際施工時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，合攏缺口無法使用現(xiàn)有的φ820鎖扣樁。在具體量測合攏口尺寸后，現(xiàn)場決定采用φ600×8配合工字鋼(I12)鎖扣進(jìn)行合攏。事實(shí)證明，該合攏方式是切實(shí)可行的，圍堰實(shí)現(xiàn)了完美合攏。

4.3 圍堰內(nèi)抽水吸砂、內(nèi)支撐施工

施工期間皖河水位保持在+4～+5之間，據(jù)此情況，抽水吸泥及內(nèi)支撐的安裝按照如下步驟進(jìn)行。

(1)圍堰內(nèi)抽水至+2 m，在+2.586 m處安裝第二道內(nèi)支撐(第一層圍檁待封底澆筑完成后安裝);

(2)圍堰開挖至－0.5 m，在0 m處安裝臨時(shí)支撐;

(3)開挖至封底標(biāo)高并澆筑封底混凝土;

(4)待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，將0 m處臨時(shí)支撐拆除，在+6.586處安裝第一層支撐;

(5)鑿樁頭，施工承臺，墩身出水。

5 鋼管樁圍堰拆除

圍堰拆除其實(shí)就是圍堰安裝的逆過程，按照如下步驟進(jìn)行:

(1)往圍堰內(nèi)回水，逐層拆除對應(yīng)的圍檁和內(nèi)支撐。切忌“越級”拆除。

(2)從合攏樁開始，按照鎖扣鋼管樁插打的逆方向進(jìn)行振拔。所用機(jī)械設(shè)備與插打時(shí)相同。

6 結(jié)語

CO鎖扣鋼管樁圍堰在皖河這種復(fù)雜地質(zhì)條件下的成功應(yīng)用表明，其作為一種新穎的圍堰結(jié)構(gòu)形式，和其他圍堰相比，存在明顯的優(yōu)點(diǎn)。截面剛度大、抗彎性、抗?jié)B性好，適應(yīng)性廣等集諸多優(yōu)點(diǎn)于一身鋼管樁圍堰，必定會在日后的工程建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。

［1］安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司.《S332安慶至望江改建工程(皖河大橋段)兩階段施工圖設(shè)計(jì)文件》［M］.合肥，2013.

［2］王海飛，李飛，夏亞飛.復(fù)雜地質(zhì)條件下組合圍堰施工［J］.北京.探礦工程，2011，38(3):33－36.

［3］郭文杰，方召欣.鎖扣鋼管樁圍堰在復(fù)雜地質(zhì)條件下橋梁深基坑支護(hù)中的應(yīng)用［J］.北京.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2014，42(7):76－78.

A dissertation on the construction technology of the CO locking steel pipe pile of deep－water cofferdam under complex conditions

YIN Li－li
(The Fourth Engineering Co.，Ltd，the Second Navigational Matters Engineering Bureau of CCCC，Wuhu，Anhui 241009，China)

The paper introduces and analyzes the comparison and selection of steel cofferdam type and introduces the construction technology of C－O type steel pipe pile cofferdam under the specific complex condition，and provides reference for similar projects.

steel pipe pile;cofferdam;construction

U445

C

1008－3383(2017)04－0092－02

2016－08－05

殷力立(1986－)，男，助理工程師，研究方向:大跨徑橋梁施工技術(shù)研究。.