劉海奇

（貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州貴陽 550001）

0 引言

某公路工程2號橋主橋結構形式為單跨雙層鋼桁梁鋼結構橋，設計跨徑為70m，主墩承臺處于水下，地質(zhì)狀況較為復雜，卵石層及泥巖層較厚，并且卵石粒徑較大，存在較大的滲水問題，通過傳統(tǒng)施工技術無法完成承臺施工，且危險性較高。結合實際工程案例，該項目采用深基坑水中承臺引孔鋼板樁圍堰施工技術，取得了顯著成效。

1 工程概況

某橋梁工程主橋兩幅，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。主橋上構形式為雙層鋼結構連續(xù)桁架橋，該橋全橋共有承臺29個，其中主橋26個，梯道3個，其中水中承臺4個，主要為左幅6#、7#墩，右幅5#、6#墩。具體承臺結構規(guī)格為（長×寬×高）0.3m×10.3m×2.5m。

2 工藝原理

該技術工藝原理主要是通過在筑島平臺采用旋挖鉆機對承臺周圍實施引孔，孔徑為1.0m、孔間搭接20～30cm、采用跳樁的方式施工，待引孔完成后及時在孔內(nèi)回填砂和粉質(zhì)土，用來替換卵石層和硬質(zhì)泥巖層，保證插打施工順利開展，然后采用50t吊車和90t振動錘實施鋼板樁圍堰施工。

圍堰施工完畢后采用分層開挖的方式進行土方開挖，待首層土方挖土完成后，及時進行圍堰內(nèi)支撐系統(tǒng)搭設，從而有效提升基坑的安全性和可靠性。待土方開挖至設計標高后，立即采用常規(guī)方式進行承臺施工。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

（1）鋼板樁準備

鋼板樁進行插打前必須在鎖口位置均勻涂刷黃油，以提高潤滑程度，便于打入及拔出；同時將鋼板樁底部凹槽封閉，以有效防止土體進入。在進行堆放時要嚴格按規(guī)范要求將其堆放在平整堅實的區(qū)域，底部加設墊木，確保高度不高于5層。

（2）材料準備

施工前，根據(jù)施工方案及現(xiàn)場條件及時組織材料進場。

（3）設備準備

鋼板樁插打前，應全面檢查振動錘；振動錘是鋼板樁施工的主要設施，施工前必須安排專人進行細致檢查，確保設備各項性能符合標準要求。

（4）場地準備

鋼板樁施工完成后，及時清理承臺施工區(qū)域的廢渣，并將筑島平臺按照設計標高進行場地平整。

3.2.2 鋼板樁引孔施工

（1）設備選型

根據(jù)現(xiàn)場機械布置情況，鋼板樁引孔施工通過現(xiàn)場樁基鉆孔機械完成，R285RC10型旋挖鉆機一臺，保證達到引孔施工的基本要求。

（2）旋挖鉆機引孔

通過旋挖鉆機完成引孔施工，成孔孔徑為1 000mm，中心間距800mm，深度11.5m，為在施工中有效避免塌孔，要埋設鋼護筒。根據(jù)標準要求依次引孔至設計標高位置，每完成一個引孔及時進行回填處理，待前一孔位成孔后再進行下一樁孔引孔施工。旋挖鉆機引孔孔位布置見圖2。

圖2 旋挖鉆機引孔孔位布置圖（單位：cm）

（3）引孔施工順序

先埋設1、2號鋼護筒，鉆孔至預定位置對1、2號孔實施回填，然后將護筒移動至4、5號孔位，埋設3號鋼護筒，對3號孔實施引孔施工。待回填完3～5個孔位后正式進行鋼板樁插打，按照上述方式逐步完成承臺周圍引孔和插打施工。實際引孔施工順序如圖3所示。

圖3 旋挖鉆機引孔順序圖

（4）引孔灌砂及灌干土施工

根據(jù)圖3順序進行引孔施工，待引孔完畢后及時進行樁基回填，選擇粒徑不超過10cm的砂和粉質(zhì)土進行回填施工。深度控制在12m，樁基底部3m范圍用砂回填，剩余9m可采用粉質(zhì)干性土填至樁基頂部。回填完成后及時進行鋼板樁插打施工。引孔后樁基回填示意圖見圖4：

圖4 引孔后樁基回填示意圖（單位：cm）

3.2.3 插打鋼板樁

（1）設備選擇

選擇50t吊車全程配合90t振動錘實鋼板樁插打施工，擬選用功率為90kW的振動錘。

（2）鋼板樁圍堰體系設計

承臺施工選擇長度為12m的拉森Ⅳ型鋼板樁，材質(zhì)為SY295，圍堰截面尺寸為12.5m×12.5m，中間分別設置一道內(nèi)支撐和兩道圍檁，封底形式為干封底施工。承臺處于設計水位下方，鋼板樁底端為強風化泥巖，采用填充泥夾土的方式形成筑島。結合力學計算得出的側土壓力及支撐體系的具體類型構建MIDAS模型，底端運用滑動絞支座，鋼板樁和土體連接部位采用彈性連接，對外側施加主動土壓力，通過具體計算，該鋼板樁圍堰承載性能達到設計標準，具有較高的安全性。

（3）定位架制作

為有效保證鋼板樁插打施工的高效性、準確性和安全性，結合現(xiàn)場施工原材I36b工字鋼，通過組合2I36b工字鋼與板連接形成整體，用作鋼板樁插打定位架。

3.2.4 基坑開挖及內(nèi)支撐

（1）吊盤制作。由于項目施工現(xiàn)場及周邊區(qū)域無加長臂挖掘機，加長臂挖機施工效率低，費用高。鑒于此種狀況，決定應用δ6mm鋼板和[12槽鋼焊制土方吊盤，配備50t汽車吊和小型60挖掘機實施土方開挖并清運。

（2）基坑開挖采用分層開挖，隨挖隨撐的方式進行施工。承臺挖土深度為6.6m，根據(jù)相關規(guī)范及設計要求分兩層實施土方開挖。首層開挖完成后及時搭設圍檁及內(nèi)支撐，待首道支撐搭設完成后開始下層土方開挖，開挖及施工過程實時監(jiān)測基坑邊坡變形和位移情況。

3.2.5 承臺結構施工

承臺基坑開挖完畢后及時進行第二道圍檁及內(nèi)支撐搭設，搭設完成后基坑內(nèi)部支撐系統(tǒng)整體完成。后續(xù)施工流程與普通承臺施工方式相同，在實際施工中對基坑變形及位移進行全面跟蹤監(jiān)測。

3.2.6圍檁拆除及鋼板樁拔除

（1）內(nèi)支撐拆除。待水中承臺及相關施工工序全部完成后，按照自下而上的順序完成內(nèi)支撐拆除工作。

（2）鋼板樁拔除。待圍堰內(nèi)部支撐體系全部拆完后，依次拔出鋼板樁。在具體進行鋼板樁拔除前，要結合現(xiàn)場實際狀況全面分析拔樁時間及順序，防止因拔樁振動或夾帶土體過多造成地面下沉，對施工完成的地下結構造成不利影響。

（3）拔樁時為避免夾帶土體，在拔出過程中可適當進行振動，盡可能使樁身土體分離。同時，拔樁過程中要密切關注樁機運行情況，當拔出較難時，要立即暫停拔樁，可通過先往下錘擊的方式使樁身出現(xiàn)松動，然后再進行拔樁，重復多次便可將樁順利拔出。

4 質(zhì)量控制

4.1 質(zhì)量控制標準

鋼板樁引孔成孔質(zhì)量偏差量見表1：

表1 鋼板樁引孔成孔質(zhì)量偏差量

4.2 質(zhì)量保證措施

（1）重視前期工作，根據(jù)現(xiàn)場工況設計適宜的施工方案；工程質(zhì)量控制主要是對施工過程的監(jiān)管，必須加強過程控制，強化施工現(xiàn)場管理。

（2）完善后評價機制，嚴格工程交工驗收程序。推行施工精細化管理：按照施工設計規(guī)范對施工程序、關鍵工藝、隱蔽工程施工等內(nèi)容進行檢查；檢查是否出現(xiàn)違規(guī)施工；定期查驗施工設備的使用情況，確保其性能滿足施工需要；檢查現(xiàn)場施工材料的質(zhì)量、種類及施工工藝是否達標。

（3）根據(jù)相關施工規(guī)范及現(xiàn)場實際施工條件制定施工方案，合理配置施工機械設備，并對材料進場嚴格控制；強化鋼板樁插打質(zhì)量和引孔質(zhì)量控制。

（4）鋼板樁插打施工要嚴格控制樁位高程，允許偏差為±100mm，入土較慢時要全面分析原因，并進行適當調(diào)整。

（5）嚴格控制圍檁、吊盤等設施的質(zhì)量，在施工時實時進行質(zhì)量檢查，有效保證施工安全。

（6）強化質(zhì)量檢查工作，定期組織質(zhì)量驗收和檢查，通過科學、先進的質(zhì)檢手段嚴格控制施工質(zhì)量，對檢查過程中發(fā)現(xiàn)的問題，監(jiān)督相關人員及時整改，從根本上確保施工質(zhì)量。

5 結論

該橋梁工程共有四個水中承臺，采用承臺引孔鋼板樁圍堰施工技術科學高效地完成了水中承臺的引孔施工，與其他施工方式相比，其具有施工效率高、周期短、造價低等優(yōu)點。該技術科學完成了不良地質(zhì)狀況下水中深基坑承臺的施工，同時為后續(xù)類似橋梁工程施工提供了強有力的經(jīng)驗借鑒，具體優(yōu)勢如下：

（1）實施鋼板樁圍堰+內(nèi)支撐圍檁組合形式對基坑實施全面支護，通過受力分析鋼板樁圍堰為主要承載結構，在進行基坑土方開挖時承載性能顯著，具有較高的安全性。此外，根據(jù)實際工程使用效果表明支護性能優(yōu)良，大幅提高了施工安全系數(shù)。

（2）應用引孔鋼板樁圍堰施工技術，有效增強了基坑防水性能，使承臺處于干作業(yè)環(huán)境，降低了施工難度，提升了承臺施工質(zhì)量。

（3）該技術的成功應用，全面克服了鋼板樁不能穿透泥巖層及大粒徑卵石層的技術難題，同時，相比傳統(tǒng)的引孔施工工藝，大幅縮短了施工周期。

（4）應用引孔鋼板樁圍堰施工技術，在承臺施工完成后，可及時進行鋼板樁及內(nèi)支撐的拆除，實現(xiàn)了資源的循環(huán)使用，降低了施工成本。

（5）引孔鋼板樁圍堰施工技術與傳統(tǒng)的承臺放坡土方開挖方式相比，有效減少了土方挖填量，減少了承臺施工對周圍環(huán)境的破壞，同時，施工全程無建筑垃圾產(chǎn)生，所用材料可循環(huán)使用，具有較強的環(huán)保性和經(jīng)濟性。