柯浩斌

(合誠工程咨詢集團(tuán)股份有限公司，福建 廈門 361000)

1 工程概況

佛曇灣特大橋位于福建省漳州市，跨越佛曇港岱嵩灣，與外海相接，起點(diǎn)位于整美村，終點(diǎn)位于后社村渡頭，橋長2 501.2 m，主橋上部采用三跨(77 m+140 m+77 m)變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，跨北港航道，引橋?yàn)?0 m標(biāo)準(zhǔn)跨徑裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁，跨南港航道為4×40 m T梁。

18#、19#主墩左右幅各設(shè)計(jì)1個(gè)承臺(tái)，共計(jì)4個(gè)，承臺(tái)長13.2 m、寬13.2 m、高4 m，左右幅承臺(tái)間距為3.3 m。每個(gè)承臺(tái)下有3排樁基礎(chǔ)，每排3根，為直徑2 m、樁長60 m的鉆孔灌注樁。承臺(tái)標(biāo)高參數(shù)為底標(biāo)高-3.42 m、頂標(biāo)高+0.58 m。

佛曇灣的潮流屬半日潮流，海流具有明顯的往復(fù)流特征。佛曇灣潮汐現(xiàn)象顯著，潮差達(dá)到6 m。經(jīng)勘察查明，橋位區(qū)未見威脅橋梁安全的不良地質(zhì)現(xiàn)象，18#中砂層厚度為18.73 m，19#中砂層厚度為2.54 m，淤泥質(zhì)黏土層厚9.7 m。

2 鋼板樁圍堰施工方案

圖1為18#墩圍堰設(shè)計(jì)圖。

圖1 18#墩圍堰設(shè)計(jì)

鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)方案，經(jīng)檢算滿足要求，將主墩左右幅承臺(tái)設(shè)置為一個(gè)整體式圍堰，平面幾何尺寸為32.8 m×16.4 m，圍堰距離承臺(tái)混凝土邊的距離為1.5 m，滿足作業(yè)空間需求。圍堰鋼板樁選用拉森VI型，18#圍堰選用15 m長鋼板樁，入土深度為6.98 m；19#圍堰選用18m長鋼板樁，入土深度為9.98 m。18#、19#圍堰封底混凝土厚度2.5 m。圍堰設(shè)計(jì)兩道內(nèi)支撐，分別設(shè)置在標(biāo)高為+4.1 m、+1.1 m的位置，如圖1所示。圍檁采用2I45A工字鋼，內(nèi)部斜撐采用直徑529 mm，壁厚8 mm的鋼管進(jìn)行支撐。

3 鋼板樁圍堰施工工藝

3.1 施工準(zhǔn)備

改造原海上樁基施工平臺(tái)，與鋼棧橋共同構(gòu)成鋼板樁圍堰作業(yè)平臺(tái)，其剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性經(jīng)過計(jì)算確認(rèn)，同時(shí)做好作業(yè)平臺(tái)四周的圍護(hù)。工程所需的鋼管、鋼板樁、型鋼、堵漏材料等準(zhǔn)備就緒。鋼板樁進(jìn)場后要進(jìn)行檢查、清理、整修，做到樁體順直、寬度一致并存放得當(dāng)[1]。用一塊長2.0 m、鎖口細(xì)部結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的同類型、同規(guī)格的鋼板樁作為檢驗(yàn)平車，卷揚(yáng)機(jī)拉動(dòng)檢驗(yàn)平車檢查進(jìn)場鋼板樁全長范圍內(nèi)的鎖口通過能力。鋼板樁兩側(cè)鎖口涂混合油，減小插打時(shí)的摩擦阻力。對(duì)振動(dòng)錘、履帶吊等主要機(jī)械設(shè)備的完備性、性能情況等進(jìn)行全面檢查。

3.2 鋼板樁圍堰施工工藝流程

鋼板樁圍堰施工工藝流程如圖2所示。

圖2 鋼板樁圍堰施工工藝流程

3.3 鋼板樁圍堰施工方法

3.3.1 導(dǎo)向架設(shè)置

在外圍原鋼平臺(tái)鋼管樁上焊接延伸出去的型鋼，通過坐標(biāo)放樣法，放出圍堰和承臺(tái)的縱橫軸線、邊線及四角位置，作為施工導(dǎo)向架的控制線。利用原有樁基鉆孔平臺(tái)的鋼管樁作為導(dǎo)樁，在導(dǎo)樁上焊接雙拼10#槽鋼的水平支撐，各水平支撐頂在同一標(biāo)高水平面上。直接利用樁體直順的鋼板樁作為導(dǎo)梁，如圖3所示，在水平支撐上進(jìn)行安裝。調(diào)整導(dǎo)梁的軸線偏位，控制好內(nèi)邊凈距，將導(dǎo)梁與水平支撐焊接牢固。

圖3 導(dǎo)向架

3.3.2 插打鋼板樁

第一根鋼板樁的準(zhǔn)確定位和垂直度的控制直接影響后續(xù)鋼板樁的插打和鋼板樁圍堰的整體施工質(zhì)量。鋼板樁的插打應(yīng)選擇在水位較低時(shí)進(jìn)行，首先測出樁位中心位置，設(shè)置導(dǎo)向定位框，插設(shè)時(shí)需留置一定的預(yù)留量，精確復(fù)測，不能滿足要求時(shí)拔出返工，直到符合要求為止。采用吊車吊起振動(dòng)錘，夾樁、移樁、定位，然后沉樁，先自由沉樁，再用振動(dòng)錘施力。插樁穩(wěn)定后頂緊橫向卡板約束鋼板樁。先間歇開啟振動(dòng)錘，控制較小的沉降位移，跟蹤檢查，保持鋼板樁豎直下沉。在鋼板樁入土深度達(dá)到3 m后方可進(jìn)行連續(xù)振動(dòng)下沉。

順著導(dǎo)梁依次逐根進(jìn)行鋼板樁插打。鋼板樁起吊，人工扶持對(duì)槽，沿著前一根鋼板樁的鎖口下插，插樁到位后加塞固定，啟動(dòng)振動(dòng)錘分次沉設(shè)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。全程跟蹤檢查，鋼板樁發(fā)生小范圍偏斜時(shí)可用倒鏈進(jìn)行糾偏。當(dāng)偏斜過大無法用拉擠的方法予以校正時(shí)返工處理。采用帶有液壓夾樁裝置的D60振拔錘，與鋼板樁剛性連接性能好，有效克服樁身下沉的摩阻力，下沉速度較快且未發(fā)生樁尖上卷的情況，鎖扣咬合良好，保證了防水性能，同時(shí)減少鋼板樁的損耗[2]。打樁時(shí)在樁頂安裝樁帽，起到保護(hù)樁頭的作用，利于鋼板樁全截面受力，避免樁尖變形，造成后期鋼板樁回收困難。

鋼板樁圍堰的合龍口設(shè)置在角樁處。嚴(yán)格做好與合龍口臨近的10根樁的垂直度和偏位的控制，減小偏差對(duì)合龍的影響，確保合龍?zhí)巸蛇厴渡碡Q直、平行。在插打至最后4根樁時(shí)，測量缺口的上下寬度，準(zhǔn)確計(jì)算合龍樁的角度和外徑尺寸，加工適用的鋼板樁現(xiàn)場插打，實(shí)現(xiàn)順利合龍。

3.3.3 內(nèi)支撐的設(shè)置

兩層內(nèi)部支撐根據(jù)不同工況及受力檢算結(jié)果要求，分兩次設(shè)置：第一層內(nèi)支撐在鋼板樁圍堰合龍后立即設(shè)置，以提高鋼板樁圍堰在抽水過程中的整體受力效果。在封底混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后圍堰降水，設(shè)置第二層圍檁和內(nèi)支撐。在進(jìn)行鋼板樁圍堰內(nèi)降水時(shí)，鋼板樁承受較大的內(nèi)、外水壓差，利用已完成設(shè)置的第一層內(nèi)支撐的支撐，進(jìn)行降水至第二層內(nèi)支撐標(biāo)高處，安裝完成第二層內(nèi)支撐，完成設(shè)置后繼續(xù)抽水至圍堰底。

在鋼板樁圍堰內(nèi)壁測定圍檁底標(biāo)高位置，焊接三角支撐，三角支撐采用Φ529×8 mm鋼管制作，控制三角支撐的頂面標(biāo)高應(yīng)在同一水平面上。圍檁采用2I45A工字鋼，吊車吊入水平安放，連接固定，保證圍檁與鋼板樁密貼。吊車配合人工安裝水平支撐，撐梁中心對(duì)準(zhǔn)圈梁軸線，確保不偏壓。把水平支撐和圍檁焊接固定，實(shí)現(xiàn)對(duì)頂對(duì)拉效果。

3.3.4 圍堰內(nèi)清淤除土及封底

圍堰內(nèi)清淤作業(yè)采用泥漿泵配合高壓射水，為保證圍堰受力穩(wěn)定，減少內(nèi)外水壓差，在清淤的同時(shí)用抽水機(jī)對(duì)圍堰內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)水，把內(nèi)外水頭高差控制在50 cm內(nèi)，確保圍堰安全。清淤達(dá)到設(shè)計(jì)底標(biāo)高后整平圍堰底，清理鋼板樁槽口、樁基混凝土四周的淤泥、雜物，在堰底拋設(shè)一層碎石。

在澆筑封底混凝土前，需全面檢查鋼板樁及內(nèi)支撐的狀況。封底混凝土澆筑采用灌注樁施工用的導(dǎo)管進(jìn)行水下灌注。在圍堰四個(gè)角位置各安置一根導(dǎo)管，吊車吊裝一根導(dǎo)管在中間區(qū)域澆筑，布設(shè)的澆筑點(diǎn)滿足混凝土的影響區(qū)域相互重疊，不出現(xiàn)空白區(qū)域的要求，采取先四周再中間的順序進(jìn)行，水下混凝土的灌注要求與灌注樁基混凝土相同。施工過程工中加強(qiáng)混凝土面的上升高度、流動(dòng)半徑的測量和檢查，保證混凝土面的高程和平整度滿足要求。封底混凝土的導(dǎo)管口控制在距離底面15 cm左右。

3.3.5 圍堰內(nèi)抽水堵漏

在封底混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%后開始進(jìn)行圍堰內(nèi)抽水，嚴(yán)格控制抽水的速度和圍堰內(nèi)水頭高度，按先支撐后降水的原則完成第二層圍檁和內(nèi)支撐的設(shè)置后，抽水至作業(yè)面，破樁頭進(jìn)行承臺(tái)施工。在鋼板樁圍堰的抽水過程中，鋼板樁與圍檁應(yīng)始終密貼，縫隙用硬木楔塞緊，確保鋼板樁圍堰整體受力均勻。采用兩臺(tái)水泵同時(shí)進(jìn)行抽水作業(yè)，在抽水過程中觀測到較小的漏水，迅速在鋼板樁外漏水的位置上撒下木屑、粉煤灰等填充物，在內(nèi)外水壓差產(chǎn)生的吸力作用下，堵料迅速進(jìn)入縫隙膨脹堵塞漏水通道，起到堵漏的作用。抽水后仍然漏水嚴(yán)重的派潛水員用棉條嵌塞。

3.3.6 承臺(tái)施工

鋼板樁圍堰為承臺(tái)施工預(yù)留了足夠的作業(yè)空間，且在完成封底及抽水堵漏的工作后，承臺(tái)鋼筋加工及安裝、模板安裝和混凝土澆筑等均為無水作業(yè)的常規(guī)工藝，有力保障了承臺(tái)的施工質(zhì)量，同時(shí)也加快了施工進(jìn)度。

3.3.7 鋼板樁圍堰拆除

承臺(tái)完成后即可進(jìn)行鋼板樁圍堰的拆除，內(nèi)支撐及圍檁采用邊回水邊拆除的方式進(jìn)行，直至回水到與圍堰內(nèi)外側(cè)水位齊平。內(nèi)支撐拆除完成后開始拔除鋼板樁。拔樁時(shí)盡量使鋼板樁下部混凝土脫離，然后再進(jìn)行拔樁。先略錘擊振動(dòng)各拔高1～2 m，然后按次序?qū)⑺袖摪鍢栋?～2 m，使其松動(dòng)后再依次逐根拔除。

3.3.8 位移和變形監(jiān)測

對(duì)鋼板樁圍堰施工實(shí)施監(jiān)測，動(dòng)態(tài)控制高程和變形。在鋼板樁樁頂布置監(jiān)控點(diǎn)，每隔兩片鋼板樁布置一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。待鋼板樁合龍后每天觀測兩次，上午、下午各一次。在內(nèi)部支撐施工完成后每天觀測一次，直至鋼板樁內(nèi)部支撐全部拆除后方可停止觀測。同時(shí)聘請(qǐng)第三方專業(yè)監(jiān)測單位對(duì)鋼板樁變形、鋼支撐軸向力等進(jìn)行有效監(jiān)控，確保鋼板樁圍堰施工安全。

4 結(jié)束語

與傳統(tǒng)封閉鋼板樁圍堰比較，拉森鋼板樁圍堰施工技術(shù)具有效率高、變形小、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等明顯優(yōu)勢(shì)，在潮汐環(huán)境下的水中承臺(tái)施工有較強(qiáng)的適用性。該工法在佛曇灣特大橋工程中的實(shí)例應(yīng)用中，把對(duì)周邊海上養(yǎng)殖、航道等的影響降到了最低，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益明顯，具有一定的參考價(jià)值。

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