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        鋼板樁圍堰下放內(nèi)套箱處理沖刷技術(shù)研究

        2020-06-19 08:52:47凌飛鵬
        西部交通科技 2020年3期

        摘要:文章結(jié)合扶典口西江特大橋工程實(shí)例,介紹了該橋下放單壁鋼圍堰內(nèi)套,澆筑夾倉(cāng)混凝土,并結(jié)合水下壓漿封堵的方式處理圍堰封底混凝土懸空、鋼板樁與封底混凝土脫離、圍堰封底混凝土局部破損等系列問(wèn)題的施工工藝,其經(jīng)驗(yàn)具有一定的可借鑒性。

        關(guān)鍵詞:鋼板樁圍堰;單壁鋼內(nèi)套;夾倉(cāng)混凝土;水下壓漿;封底混凝土

        0 引言

        隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,城市擴(kuò)張,許多跨江跨河的特大型橋梁不斷興建。橋梁水下基礎(chǔ)施工具有不確定性、復(fù)雜性、突發(fā)性等特點(diǎn),是施工單位在橋梁建設(shè)過(guò)程中必須攻克的一道難關(guān),而洪水沖刷的不可控性也讓水下基礎(chǔ)施工難上加難。本項(xiàng)目采取回填后下放單壁鋼內(nèi)套的技術(shù)措施,對(duì)沖刷淘蝕嚴(yán)重的4#、5#墩鋼板樁圍堰進(jìn)行加固處理,該技術(shù)為4#、5#墩水中承臺(tái)施工提供了優(yōu)質(zhì)、安全、高效的施工環(huán)境,對(duì)后續(xù)橋梁水下施工具有一定的可借鑒性。

        1 項(xiàng)目概況

        扶典口西江特大橋全長(zhǎng)1 474 m,主要由1#主橋(145 m+270 m+145 m矮塔斜拉橋)和2#主橋(131 m+198 m+131 m連續(xù)剛構(gòu)橋)及引橋(11×40 m先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁橋)組成。主橋的1#~5#墩為水中墩,結(jié)合主橋承臺(tái)特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)水文、地質(zhì)情況,2#主橋的4#、5#墩采用鋼板樁圍堰施工,其中4#、5#墩承臺(tái)為分離式承臺(tái),承臺(tái)尺寸為13 m×14 m×5 m,兩分離式承臺(tái)間距為1.75 m,考慮承臺(tái)模板安裝空間等,鋼板樁圍堰尺寸向外延伸1 m,尺寸為31.75 m×15 m。

        2 圍堰沖刷情況

        2.1 河床沖刷情況

        經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,4#、5#主墩鋼板樁圍堰受沖刷影響較嚴(yán)重,4#墩封底混凝土底標(biāo)高為-3.5 m,沖刷后迎水面河床標(biāo)高為-11.5 m,迎水面河床沖刷最為嚴(yán)重(如圖1所示),已沖刷至圍堰封底混凝土以下8 m。圍堰的水平方向均有不同程度的沖刷,最大沖刷深度為6.8 m。5#墩覆蓋層底面標(biāo)高為-4.1~-2.8 m,覆蓋層較淺,礫砂層厚度約2.0~3.5 m,鋼板樁底部入巖約20 cm,河床沖刷至巖面便無(wú)法繼續(xù),沖刷僅造成局部鋼板樁與封底混凝土脫離,處理相對(duì)簡(jiǎn)單。因此對(duì)被沖刷最嚴(yán)重的4#墩圍堰進(jìn)行重點(diǎn)分析。

        分析圖1可知:迎水面圍堰底部河床已被掏空,最大掏空高度達(dá)8 m,沖刷面積約占總面積的40%。由于鋼板樁底部覆蓋層被掏空,同時(shí)造成了上游面鋼板樁下沉1.5~4.2 m。此外,上游鋼板樁與封底混凝土側(cè)面脫空于水中,在水流沖擊作用下,封底混凝土有局部破損。

        2.2 沖刷后主要問(wèn)題

        2.2.1 封底混凝土底部掏空

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量,迎水面及圍堰橫橋向兩側(cè)面均有不同程度沖刷,其中迎水面最大沖刷深度為8 m,上游橫橋水平向最大沖刷寬度為8 m,沖刷范圍達(dá)封底總面積的40%。由于封底混凝土被大面積掏空,上游封底混凝土處于懸空狀態(tài)(如圖2所示),并有局部封底混凝土破損,從而導(dǎo)致封底混凝土漏水,施工平臺(tái)安全可靠性無(wú)法保障,存在施工質(zhì)量和安全隱患。

        2.2.2 鋼板樁與封底混凝土脫離

        鋼板樁在長(zhǎng)期受水流沖擊作用下,與封底混凝土脫離,并伴隨河床沖刷加深,存在不同程度下沉,鋼板樁迎水面最大沉降高度為4.2 m,鋼板樁與承臺(tái)封底混凝土間隙漏水嚴(yán)重,導(dǎo)致開展后續(xù)施工工序困難等問(wèn)題。

        2.2.3 承臺(tái)封底混凝土局部破損

        懸空于水中的封底混凝土底板,在水流沖擊作用和圍堰內(nèi)淤泥沉積等荷載的綜合作用下,其懸空部分存在應(yīng)力集中問(wèn)題。應(yīng)力大于容許應(yīng)力時(shí),部分薄弱的圍堰封底混凝土破壞,出現(xiàn)不同程度的漏水現(xiàn)象,封底混凝土上的施工平臺(tái)的安全可靠性也無(wú)法保障,存在安全隱患。

        3 沖刷處理技術(shù)

        3.1 沖刷處理工藝

        在鋼板樁圍堰上游插打鋼管樁,減小水流沖刷作用。在完成上游插打鋼管樁的工序后,采用風(fēng)化石對(duì)圍堰掏空部分進(jìn)行回填包邊壓腳,同時(shí)在鋼板樁圍堰內(nèi)側(cè)下放高度為3 m的單壁鋼圍堰,并在單壁鋼圍堰與鋼板樁圍堰間澆筑夾倉(cāng)混凝土,達(dá)到強(qiáng)度后抽水進(jìn)行圍堰排水處理。施工工藝流程如圖3所示。單壁鋼圍堰二次封底如圖4所示。

        3.2 具體施工方法

        3.2.1 圍堰迎水面阻水處理

        在4#墩鋼板樁圍堰迎水面棧橋上游位置插打一排V型鋼管樁,與棧橋夾角為30°,插打順序從圍堰迎水面中間開始,超出圍堰邊緣兩側(cè)5 m位置結(jié)束。阻水樁施工完成后,在圍堰封底混凝土掏空部位回填風(fēng)化石至3.0 m標(biāo)高,進(jìn)行包邊壓腳處理。回填前在圍堰頂安裝擋泥板,防止回填土掉入圍堰內(nèi),增加后期抽砂清淤工程量(如圖5所示)。

        3.2.2 單壁鋼圍堰現(xiàn)場(chǎng)拼裝及下放工藝

        (1)搭設(shè)單壁鋼圍堰拼裝平臺(tái)

        在鋼板樁8.5 m標(biāo)高位置上焊接[XC西部I.TIF;%90%90]32a型鋼作為牛腿,并使用工字鋼連接,作為單壁鋼圍堰拼裝平臺(tái)。需嚴(yán)格控制牛腿在同一標(biāo)高,保證單壁鋼圍堰拼接精度。

        (2)單壁鋼圍堰拼裝

        單壁鋼圍堰在場(chǎng)外分節(jié)塊加工,采用運(yùn)輸船轉(zhuǎn)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng),吊運(yùn)至牛腿平臺(tái)上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝焊接。拼接從一端開始,先點(diǎn)焊固定,逐步拼接至對(duì)角處合攏再進(jìn)行滿焊,拼裝完成后安裝單壁鋼圍堰圍檁及內(nèi)支撐。

        (3)單壁鋼圍堰下放

        單壁鋼圍堰下放前采用4臺(tái)25 t汽車吊,并結(jié)合精軋螺紋鋼吊點(diǎn)控制,進(jìn)行同步下放。

        3.2.3 圍堰間夾倉(cāng)混凝土灌注工藝

        夾倉(cāng)灌注采用剪球法[2],順序遵循先低處后高處的原則(先將低處混凝土灌高,避免高處灌注的混凝土往低處流,使導(dǎo)管底口脫空而進(jìn)水或?qū)Ч苈裆钸^(guò)淺),從下游向上游面進(jìn)行灌注。

        4 圍堰內(nèi)降水及滲水處理工藝

        4.1 圍堰內(nèi)降水工藝

        夾倉(cāng)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,利用高功率水泵進(jìn)行圍堰內(nèi)降水,直至圍堰內(nèi)水位滿足施工要求。

        4.2 圍堰封底混凝土漏水處理工藝

        抽水至圍堰底后,進(jìn)行樁頭破除、淤泥清理等工序。此時(shí),圍堰內(nèi)仍有細(xì)部滲水,為進(jìn)一步優(yōu)化圍堰施工環(huán)境,保證承臺(tái)施工質(zhì)量,利用承臺(tái)墊層澆筑排水暗溝。施工方法為采用兩塊C10槽鋼在滲水部位兩側(cè)搭設(shè)導(dǎo)流線路,在導(dǎo)流線路兩側(cè)澆筑C30混凝土墊層,達(dá)到強(qiáng)度后在槽鋼上部覆蓋δ=2 cm厚度鋼板,形成導(dǎo)流盲溝。

        5 結(jié)語(yǔ)

        本文研究了防沖刷施工技術(shù)工藝:在圍堰上游插打鋼管樁,阻斷水流對(duì)鋼板樁和鋼板樁覆蓋層的直接沖刷作用;回填風(fēng)化石,保障封底混凝土懸空部位重新填充;下放單壁鋼圍堰內(nèi)套及后澆筑圍堰間夾倉(cāng)混凝土的工藝,進(jìn)一步加固了鋼板樁圍堰的效果,解決了鋼板樁與封底混凝土脫離、封底混凝土局部破損冒水等問(wèn)題。該技術(shù)保障了施工平臺(tái)安全可靠,為確保后續(xù)施工質(zhì)量和施工安全創(chuàng)造了良好的施工環(huán)境。

        該防沖刷施工技術(shù)具有可操作性強(qiáng)及工序安排科學(xué)、簡(jiǎn)便、高效等特點(diǎn),對(duì)受沖刷較大的圍堰施工具有一定的借鑒意義。

        [1]李迎九.鋼板樁圍堰施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè),2011(2):76-79,84.

        [2]鄰連會(huì).混凝土水中灌筑新工藝[J].鐵道建筑,1988(7):39.

        [3]周水興,何兆益,鄒毅松.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社,2001.

        [4]G D 63-2007,公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

        [5]GB 50666-2011,混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].

        [6]G/T F50-20011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

        [7]GB 50017-2016,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

        作者簡(jiǎn)介:凌飛鵬(1980—),高級(jí)工程師,主要從事公路與橋梁施工技術(shù)研究工作。

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