王俊海

（中鐵二十四局集團(tuán)西南建設(shè)有限公司，四川成都 610052）

0 引言

當(dāng)前隨著國(guó)家基建的不斷增加，全國(guó)范圍內(nèi)跨各大江河的大橋建設(shè)涌現(xiàn)出來(lái)，而跨河大橋的最大難點(diǎn)就是河中深水基坑圍堰的設(shè)計(jì)，目前根據(jù)不同水文地質(zhì)條件適用于深水基坑的圍堰主要有鋼板樁圍堰、鋼筋混凝土板樁圍堰、咬合樁、連續(xù)墻、鋼套箱圍堰等。不同圍堰類型都有其優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件。本文主要以咬合樁-雙層鋼板樁組合圍堰設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，介紹該設(shè)計(jì)在跨沱江雷音大橋工程的應(yīng)用，為以后類似工程提供設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

1 項(xiàng)目概況

雷音大橋主橋跨越沱江，單幅橋面寬度18m，主橋采用95m+175m+95m剛構(gòu)連續(xù)梁結(jié)構(gòu)跨過(guò)沱江。大橋主墩位于水中，主墩基坑周長(zhǎng)161m，面積1465m2，基坑開挖深度最深約為8.1m，承臺(tái)厚度為6m（底標(biāo)高為337.608m），河床面標(biāo)高為345.5～346.5m，其地質(zhì)顯示及現(xiàn)場(chǎng)勘探在345.5m標(biāo)高為裸露基巖，且在資陽(yáng)沱江汛期近10年來(lái)每年汛期一般在6—9月為主沱江水位隨季節(jié)變化較大，常水位約4.3m，汛期水位約10m。施工區(qū)周圍無(wú)須要保護(hù)的建（構(gòu)）筑物和地下管線，基坑與四周邊建筑物距離較遠(yuǎn)，對(duì)基坑無(wú)影響。

2 圍堰選擇

由于施工點(diǎn)處于沱江江心，常年水位較高，流速較快河床以上需要兼顧防水和防沖刷；河床以下基坑達(dá)8.1m為強(qiáng)-中風(fēng)化基巖且裂隙較發(fā)育，需要加強(qiáng)措施防止開挖失穩(wěn)。基于以上復(fù)雜條件現(xiàn)存單一圍堰類型已無(wú)法同時(shí)滿足河床以上防水防沖刷和河床以下邊坡防護(hù)的要求，因此考慮河床上下分別防護(hù)并組合。

河床以上：根據(jù)工點(diǎn)處河水大于4m、河床為中風(fēng)化泥巖、覆蓋層較厚的特點(diǎn)結(jié)合表1的適用條件分析并對(duì)比經(jīng)濟(jì)和工期的要求，發(fā)現(xiàn)只有鋼板樁圍堰適用，再考慮汛期圍堰剛度要求決定采用雙層鋼板樁加固。

表1 圍堰及其適用條件

河床以下：河床以下開挖基坑防護(hù)主要有咬合樁和連續(xù)墻兩種，從結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性上兩者都滿足要求，從施工上咬合樁施工靈活多變，連續(xù)墻施工在河中平臺(tái)搭設(shè)安全性差、導(dǎo)向墻施工困難。因此結(jié)合理論與施工要求本處防護(hù)咬合樁更為適用。

結(jié)合河床上下分別防護(hù)的要求和綜合分析決定采用咬合樁-雙層鋼板樁組合圍堰進(jìn)行承臺(tái)施工。

3 工藝流程

總體施工流程如下：施工準(zhǔn)備→測(cè)量定位→內(nèi)外層導(dǎo)向樁鋼管樁插打→安裝導(dǎo)向架→依次插打內(nèi)外層鋼板樁（從上游往下游進(jìn)行）→兩層鋼板樁之間混凝土封底→施工鉆孔平臺(tái)→圍堰內(nèi)鋼筋混凝土咬合樁施工→第一道鋼板樁內(nèi)支撐（含橫撐）→排水→第二道鋼板樁內(nèi)支撐（含橫撐）→排水→堵漏→鑿除咬合樁樁頭→施工冠梁→承臺(tái)基礎(chǔ)開挖施工。

4 施工工藝參數(shù)

4.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)施工

支護(hù)結(jié)構(gòu)施工平面和立面分別如圖1、圖2所示。

圖1 平面（單位：mm）

圖2 立面

圍堰尺寸為49.4m（長(zhǎng)）×28m（寬）。

鋼板樁型號(hào)為：SP-Ⅲ型拉森鋼板樁，寬40cm，單根長(zhǎng)9m。

圍檁布置方式：36工字鋼雙拼布置。

鋼板樁打入深度：嵌入強(qiáng)風(fēng)化泥巖1.5m，錨固深度為1.5m。

外層導(dǎo)向鋼管樁：φ630mm×10mm，采用引孔栽樁，深度為入巖3m，引孔直徑1.6m。

內(nèi)層導(dǎo)向鋼管樁：φ529mm×8mm。

內(nèi)、外層導(dǎo)向架：雙拼36工字鋼。

圍堰內(nèi)支撐：φ529×12mm。

圍堰內(nèi)斜：雙拼18槽鋼。

兩層鋼板樁之間內(nèi)支撐：φ325mm×8mm。

雙層鋼板樁間距順橋向2m，橫橋向2.27m，封底混凝土高度2.0m。

鋼板樁圍檁的支撐包括內(nèi)支撐及斜（角）撐，采用兩層布置。距離圍堰頂1.4m設(shè)置第一道內(nèi)支撐梁、第二道內(nèi)支撐梁距離第一道支撐4m。

咬合樁：在基坑一周鋼板樁內(nèi)側(cè)按直徑0.8m平均樁長(zhǎng)11m咬合20cm進(jìn)行布置，采用沖擊鉆成孔。在咬合樁頂部設(shè)置1.4m寬1.0m高的混凝土冠梁及鋼管內(nèi)支撐[1]，鋼管內(nèi)支撐布置形式同鋼板樁圍堰內(nèi)支撐。

4.2 基坑降排水

咬合樁-雙層鋼板樁圍堰為支護(hù)結(jié)構(gòu)及止水帷幕的雙重作業(yè)，在完成鋼板樁級(jí)咬合樁施工后進(jìn)行基坑內(nèi)降水，降水與內(nèi)支撐配合逐層進(jìn)行，降一段進(jìn)行一段內(nèi)支撐作業(yè)，完成后再繼續(xù)降水直到最后一層內(nèi)支撐完成。在承臺(tái)施工過(guò)程中要隨時(shí)檢查圍堰是否存在漏水及基坑內(nèi)的水位情況，如果存在圍堰漏水需要及時(shí)進(jìn)行堵漏，基坑內(nèi)設(shè)置集水坑要隨時(shí)進(jìn)行抽水作業(yè)。

5 主要施工方法

5.1 引孔栽樁鋼管樁安裝導(dǎo)向架

圍堰外側(cè)按7.5～9.0m間隔布置一根630mm×10mm鋼管樁，采用沖擊鉆引孔栽樁法施工鋼管樁，嵌入巖石厚度3m，樁底采用C30水下混凝土埋設(shè)。承臺(tái)圍堰外一周按引孔栽樁法完成后，采用36號(hào)工字鋼雙拼在鋼管頂面以外側(cè)為邊平放連接形成整體，作為鋼板樁搭設(shè)的導(dǎo)向定位架[2]。

5.2 依次插打鋼板樁（從上游往下游進(jìn)行）及護(hù)腳混凝土澆筑

鋼板樁采用2臺(tái)振動(dòng)錘進(jìn)行同時(shí)施工（在水中側(cè)采用浮吊配合DZ-60型振動(dòng)錘施工，棧橋側(cè)用50t吊裝設(shè)備配合DZ-60型振動(dòng)錘），整體起吊振動(dòng)錘和鋼板樁，利用自重順鎖口下插，利用導(dǎo)向架支撐做為定位樁，然后測(cè)量觀測(cè)鋼板樁垂直度和平面位置，滿足要求后開啟振動(dòng)錘一邊振動(dòng)，一邊插打下沉，矩形圍堰先插上游邊，在下游合攏。在矩形轉(zhuǎn)角處需插打角樁[3]。

5.3 插打內(nèi)層鋼板樁及側(cè)封底混凝土施工

內(nèi)層鋼板樁主要作用為與鋼板樁形成內(nèi)外模板，便于鋼板樁內(nèi)側(cè)封底。內(nèi)層鋼板樁距離外層鋼板樁間距為橫橋向2.27m，縱橋向2.0m；施工先進(jìn)行振動(dòng)插打529mm×8mm鋼管樁，然后布置36號(hào)工字鋼雙拼在鋼管頂面以外側(cè)為邊平放連接形成整體，作為鋼板樁打設(shè)的導(dǎo)向定位架，然后進(jìn)行插打內(nèi)層鋼板樁封閉合攏。內(nèi)層鋼板樁插打完畢，進(jìn)行對(duì)兩層鋼板樁內(nèi)雜渣清理，采用長(zhǎng)臂挖機(jī)及大功率12～20立方空壓機(jī)配合砂石泵進(jìn)行吸泥，將兩側(cè)鋼板樁內(nèi)覆蓋層泥沙清理干凈。清理完畢后進(jìn)行鋼板樁水下混凝土封底施工?；炷练獾撞课皇莾蓪永摪鍢吨g間隙，混凝土封固高度2.0m，采用C30水下混凝土。

5.4 施工咬合樁鉆孔平臺(tái)

鉆控平臺(tái)采用下部振打2400mm×20mm鋼護(hù)筒，橫向間距5.6～7.0m，縱向間距7.8m，入巖深度平均約為2m，縱橫向均在水面以上使用16工字鋼設(shè)置橫撐及斜撐進(jìn)行滿焊聯(lián)結(jié)，在焊接節(jié)點(diǎn)處增加200mm×100mm×10mm的鋼板單面滿焊在鋼管上；鋼管樁橫撐及斜撐施工完成后，及時(shí)在鋼管樁樁頂安裝雙拼45b工字鋼縱向墊梁，墊梁上安裝一層貝雷梁，然后采用橫向分配I16型工字鋼，縱向分配I16型工字鋼，焊接成骨架，尺寸為3m×6m，上面焊接厚8mm的花紋鋼板，做成3m×6m的鋼橋面板進(jìn)行鋪筑，形成鉆孔平臺(tái)，鉆孔平臺(tái)高度同鋼棧橋面同高，尺寸為42m×19m，鉆孔平臺(tái)與鋼棧橋之間設(shè)置6m寬的連接通道[4]。

5.5 圍堰內(nèi)鋼筋混凝土咬合樁施工

咬合樁采用2臺(tái)旋挖鉆機(jī)在鉆孔平臺(tái)上進(jìn)行施工，根據(jù)設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量定位，然后利用振動(dòng)錘進(jìn)行安設(shè)鋼護(hù)筒，鉆機(jī)就位；咬合樁鉆孔每施工8根為一澆筑段，達(dá)到規(guī)范要求后采用導(dǎo)管進(jìn)行水下C35混凝土灌注，然后進(jìn)行下一節(jié)段的施工，按此方法逐步完成整個(gè)圍堰內(nèi)鋼筋混凝咬合樁的施工[5]。

5.6 圍堰抽水與支撐

封底混凝土達(dá)到75%強(qiáng)度后在水面上安裝第一層圍檁及內(nèi)支撐，高度距離圍堰頂部1.4m，圍檁采用雙拼I36工字鋼，內(nèi)支撐采用529mm×12mm鋼管，十字形布置內(nèi)支撐，端部采用雙拼18槽鋼作為牛腿進(jìn)行支撐；在兩層鋼板樁之間采用325mm×8mm鋼管進(jìn)行支撐。

第一層內(nèi)支撐完成后進(jìn)行圍堰內(nèi)抽水，抽水速度控制在50cm/h范圍內(nèi)。待圍堰內(nèi)抽水至第一層內(nèi)支撐以下4.5m停止抽水，進(jìn)行第二道內(nèi)支撐的安裝；第二道內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)與第一層一致，施工完第二道內(nèi)支撐后將圍堰內(nèi)水抽排干凈，對(duì)兩層鋼板樁之間間隙也進(jìn)行抽排干凈，設(shè)置集水坑及時(shí)抽排滲漏水；對(duì)圍堰內(nèi)進(jìn)行檢查是否存在漏水情況進(jìn)行及時(shí)堵漏。

5.7 鑿除咬合樁樁頭及施工冠梁

圍堰內(nèi)抽水完成后先進(jìn)行圍堰內(nèi)表層的泥沙清理，形成工作面；由于咬合樁采用水下混凝土灌注，樁基頂部的混凝土多為浮漿及裹挾泥渣，不能滿足強(qiáng)度要求，所以對(duì)咬合樁樁頂1.0m范圍內(nèi)的混凝土進(jìn)行鑿除，在樁頭鑿除時(shí)對(duì)于咬合樁與鋼板樁之間的泥渣一起進(jìn)行清理干凈，然后再進(jìn)行支模對(duì)咬合樁樁頂施工1.0m高的混凝土冠梁，冠梁寬度為1.4m，冠梁施工完成后進(jìn)行基坑開挖工作。

6 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合跨沱江雷音大橋圍堰施工的實(shí)踐案例，咬合樁-雙層鋼板樁組合圍堰在江河深開挖基坑施工中結(jié)合了各自的優(yōu)點(diǎn)形成一個(gè)有機(jī)整體，組合體具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)、防水性能好的特點(diǎn)。相較于其他單類型圍堰更突出表現(xiàn)在能夠適應(yīng)水深、流速快、開挖深度大等不同不良因素組成的復(fù)雜施工環(huán)境，并且組合圍堰因其組合選擇的多樣性能夠形成最優(yōu)組合以適應(yīng)不同復(fù)雜環(huán)境。該方案的成功實(shí)施為以后深水基坑圍堰施工提供新的方法和思路，為咬合樁-雙層鋼板樁組合圍堰施工提供合理性支撐，同時(shí)為其他組合圍堰的選擇提供理論基礎(chǔ)和思維方向。