吳輝

（湖南省益陽公路橋梁建設有限責任公司，湖南益陽413000）

0 引言

某公路項目2 號橋主橋為單跨70m 的雙層鋼桁梁鋼結構橋，主墩承臺位于河水中，水流湍急但水深較淺，大型水上設備無法進入。水下地質層主要為卵石層和泥巖層，且卵石粒徑較大，滲水嚴重，泥巖層泥巖較硬，因而，采用常規(guī)基坑承臺施工工藝安全風險大。采用何種方式可以經(jīng)濟、合理、安全、環(huán)保地完成深基坑水中承臺的施工，成為大橋的施工難題。該項目采用了深基坑水中承臺引孔鋼板樁圍堰施工技術，最終安全、高效、優(yōu)質地完成了施工任務。

1 工程概況

某橋梁工程主橋兩幅均位于半徑800m 的圓曲線上，左幅橋梁全長498.996m，右幅橋梁全長485.8m。左幅跨徑布置為：（5×30）+（3×70）+（32.598+2×34+32.598）=493.196m，右幅跨徑布置為：（4×30）+（3×70）+（5×30）=480m。單幅橋寬15.5m。該橋主橋上構形式為雙層鋼結構連續(xù)桁架橋，全橋共有承臺29 個，其中主橋26 個，梯道3 個，水中承臺4 個，主要為左幅6#、7#墩，右幅5#、6#墩。具體承臺結構形式見表1[1]。

表1 承臺結構形式一覽表

2 施工技術特點

第一，采用鋼板樁圍堰+內支撐圍檁的方式進行基坑支護。經(jīng)受力計算，主要受力構件為鋼板樁圍堰，在基坑開挖過程中受力較明顯，安全可靠。此外，通過施工實例應用表明，基坑支護效果好，施工安全系數(shù)高。

第二，采用引孔鋼板樁圍堰施工，基坑阻水效果良好，承臺施工處于無水狀態(tài)，施工難度低，承臺成型質量好。

第三，該施工技術不僅有效解決了鋼板樁無法直接穿透泥巖層及大粒徑卵石層的問題，且對比目前潛孔錘、水刀、靜壓植樁機等國內鋼板樁圍堰施工常用的引孔工藝，引孔施工周期可縮短兩至三倍[2]。

第四，采用引孔鋼板樁圍堰施工工藝，鋼板樁和內支撐在承臺施工后拔出可重復利用，成本較低。

第五，采用引孔鋼板樁圍堰施工工藝，對比常規(guī)承臺放坡開挖工藝，土方開挖及回填量大大減少，從而確保承臺施工過程中對周邊河流污染影響降到最低，環(huán)保效果好[3]。

第六，該施工技術適用于不良地質情況下無法直接插打鋼板樁的深基坑淺水位水中承臺施工。

3 工藝原理

該施工技術的工藝原理為，在現(xiàn)有筑島平臺上利用旋挖鉆機對承臺四周一圈進行引孔，孔徑1.0m、孔與孔之間咬合為20～30cm，引孔后，孔內回填砂及粉質土，確保鋼板樁能順利插打,然后利用一臺50t 汽車吊配合90t 震動錘進行鋼板樁圍堰施工[4]。

鋼板樁圍堰完成后，進行分層開挖，同時對圍堰體系進行內支撐安裝，確?；又ёo體系安全、可靠。開挖完成后，根據(jù)常規(guī)承臺施工工藝進行施工。

4 施工工藝操作要點

4.1 施工準備

其一，鋼板樁準備：鋼板樁打入前，應在鋼板樁的鎖口內涂油脂，以方便其打入和拔出。

其二，材料準備：在鋼板樁圍堰施工前，迅速按照材料計劃采購材料并進場。

其三，設備準備：插打鋼板樁前，須檢查振動錘性能。

其四，場地準備：樁基施工完成后，清除承臺范圍內旋挖鉆孔產(chǎn)生的廢渣，將筑島平臺內整平至設定標高[5]。

4.2 鋼板樁引孔施工

4.2.1 設備選型

結合現(xiàn)有機械設備，鋼板樁引孔主要采用現(xiàn)有樁基鉆孔設備：R285RC10 型旋挖鉆機一臺，確保滿足引孔施工需求。

4.2.2 旋挖鉆機引孔

引孔采用旋挖鉆機，成孔直徑1000mm，引孔間距800mm，孔深11.5m。同時，為了防止引孔過程中塌孔，需埋設護筒。鋼板樁引孔應按順序依次引孔至樁底標高，單根樁引孔完成后，應立即向孔內回填砂，回填完成后再進行后續(xù)的孔位成孔。旋挖鉆機引孔孔位布置見圖1[6]。

圖1 旋挖鉆機引孔孔位布置圖

4.2.3 引孔施工順序

先安裝1、2 號護筒，鉆孔至設計深度后將1、2 號孔位進行灌砂及填土，填至樁頂面。而后拔出護筒移至4、5 號孔位，再安裝3 號孔位護筒，進行3 號孔位引孔施工。其中，灌砂及填土完成3～5 根后開始插打鋼板樁，依次循環(huán)至承臺四周全部引孔及鋼板樁插打完成。旋挖鉆機引孔順序見圖2[7]。

圖2 旋挖鉆機引孔順序圖

4.2.4 引孔灌砂及灌干土施工

按引孔施工順序完成引孔作業(yè)后，在拔護筒前必須對樁基進行回填作業(yè)，回填采用裝載機或挖機進行，回填砂及粉質干土必須保證無大顆粒卵石或石塊（粒徑≤10cm）。回填深度為12m。回填完成后應及時進行鋼板樁插打作業(yè)。引孔后樁基回填見圖3。

圖3 引孔后樁基回填示意圖

4.3 插打鋼板樁

4.3.1 設備選型

鋼板樁插打采用50t 汽車吊配合90t 振動錘進行，擬采用能量較大的90kW 振動錘。

4.3.2 鋼板樁圍堰體系設計

承臺施工采用12m 長拉森Ⅳ型鋼板樁，圍堰平面尺寸為12.5m×12.5m，設一道內支撐、兩道圍檁，采用干法封底工藝。承臺位于施工水位以下，鋼板樁底部位于強風化泥巖中，通過填筑回填泥夾土形成筑島。根據(jù)理正巖土計算的側土壓力和支撐的結構形式建立MIDAS 整體模型。經(jīng)計算分析，該鋼板樁圍堰滿足要求，安全、可靠。

4.3.3 鋼板樁插打定位架設計

為了確保鋼板樁插打準確、不偏移，提高施工效率，根據(jù)現(xiàn)有施工材料I36b 工字鋼，采用雙拼2I36b 工字鋼通過連接板連接、固定，形成定位架。定位架現(xiàn)場應用見圖4。

圖4 定位架現(xiàn)場應用圖

4.4 基坑開挖及內支撐

4.4.1 土方吊斗設計

因該項目所在地周邊無長臂挖機可用，且長臂挖機效率較低、成本高，所以采用δ6mm 鋼板及12 槽鋼組拼制作土方吊斗，配合50t 吊車、小挖機完成第二層土方開挖及轉運。

4.4.2 基坑分層開挖、內支撐施工

承臺開挖深度為6.6m，分兩層開挖，基坑施工過程中，應隨時對基坑位移進行監(jiān)測。水中承臺深基坑第二層土體開挖現(xiàn)場見圖5。

圖5 水中承臺深基坑第二層土體開挖

4.5 承臺結構施工

承臺基坑開挖完成后，安裝第二層圍檁，基坑支撐體系基本完成。后續(xù)根據(jù)常規(guī)承臺施工工藝施工承臺，施工過程中，應定時對監(jiān)控位移進行監(jiān)測。

4.6 圍檁拆除及鋼板樁拔除

水中承臺及墩柱全部施工完成后，先由下至上拆除內支撐。在承臺施工完成后，保留承臺鋼板樁圍堰，進入墩柱施工，一直到墩柱施工高度高出筑島圍堰標高后，再拆除圍檁內撐及鎖口鋼板樁圍堰。待圍堰內支撐拆除完成后，再逐根拔除鋼板樁。

5 材料與設備

5.1 材料

該施工技術所使用的主要材料見表2。

表2 主要材料表

5.2 設備及工裝

該施工技術需使用的主要設備及工裝見表3。

表3 主要設備及工裝表

6 結論

該橋梁工程共有4 個水中承臺。采用深基坑水中承臺引孔鋼板樁圍堰施工技術進行水中承臺引孔施工，對比其他施工工藝周期短、成本更低。該施工技術結合了施工環(huán)境條件，探索了一種在不良地質情況下，水中深基坑開挖的施工方法，利用現(xiàn)有設備，無需額外投入其他大型設備。其一，該方法不僅實現(xiàn)了不良地質情況下水中深基坑承臺的順利施工，而且所采用的材料均可重復利用，保障了施工的安全、環(huán)保及進度要求。其二，該橋梁工程下部結構施工中，對該橋主墩水中承臺基坑開挖施工方法進行了探索，采用該施工技術進行引孔鋼板樁圍堰施工，避免了大型設備的投入，有效解決了在地質條件不良、常規(guī)施工方法無法直接插打鋼板樁、無法大面積開挖的情況下的施工難題，大大降低了基坑施工的安全風險，安全、經(jīng)濟、高效地完成了施工任務。