姚文成 楊再沂 羅梅芳

中交第二航務(wù)工程局有限公司 湖北 武漢 430014

隨著我國基建的蓬勃發(fā)展，我國修建了不少跨越江河湖海的橋梁工程。橋梁水中基礎(chǔ)往往處于水文、地質(zhì)條件復(fù)雜的環(huán)境中，其主要施工工藝分為兩種：即“鉆孔平臺+鋼圍堰”施工方法和“筑島”施工方法。其中最常見的是“鉆孔平臺+鋼圍堰”施工法，對于水中基礎(chǔ)遠(yuǎn)離岸邊的橋梁工程，該工藝比較適用[1]。由于該工藝需要分別設(shè)置鉆孔平臺和鋼圍堰，導(dǎo)致該工藝存在材料成本高、施工周期長等缺點；“筑島”施工方法施工簡單快捷，但大面積的填筑施工，對河道的過水?dāng)嗝鎵嚎s嚴(yán)重，同時后期基礎(chǔ)施工完畢后，對于筑島材料的清除工程量大且清除困難，且該方法對于河道環(huán)境污染面較大，施工現(xiàn)場的文明施工方難以保證。

1 結(jié)構(gòu)特點

（1）經(jīng)濟(jì)性好。無需搭設(shè)鉆孔鋼平臺，節(jié)約大量鋼結(jié)構(gòu)材料。

（2）工效高。能快速形成水中橋梁樁基施工的作業(yè)平臺，加快了施工進(jìn)度，同時筑島支護(hù)結(jié)構(gòu)與承臺深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合使用，省去了再次單獨施工深基坑支護(hù)樁的大部分時間，提高了施工效率。

（3）安全性高。以組合圍堰解決水中鉆孔平臺的問題，結(jié)構(gòu)簡單、安全、方便人員操作[2]。

（4）可操作性強?，F(xiàn)場施工設(shè)備不受場地影響，靈活方便。

（5）環(huán)保實用。相較于普通“筑島”施工法，本工法降低了筑島填筑的工程量，同時減輕了對河道過水?dāng)嗝娴膲嚎s，此外筑島填料分兩階段挖除，可快速將河道或水域中的筑島填料清除干凈，環(huán)保實用[3]。

（6）適用性廣。無論是跨越大江大河還是湖泊水域，橋梁基礎(chǔ)必定會有部分位于岸邊或者河灘處，本工法對于橋梁基礎(chǔ)施工針對性強，適用范圍廣。

2 工藝原理

本工法施工是在合理規(guī)劃橋梁基礎(chǔ)施工平面布置的基礎(chǔ)上，在施工區(qū)域外圍設(shè)置“C”字形筑島支護(hù)樁形成封閉空間，便于筑島施工過程中的擋土擋水，封閉空間內(nèi)選用合適的填料進(jìn)行筑島施工，形成類似于陸地的作業(yè)平臺，便于樁基施工。樁基施工完成后，在已有的“C”字形筑島支護(hù)樁基礎(chǔ)上，再施工一排與河流方向平行的基坑支護(hù)樁，使得筑島支護(hù)樁和基坑支護(hù)樁形成封閉空間，即承臺深基坑圍堰。待圍堰施工完成后，進(jìn)行承臺土體開挖和圍堰內(nèi)支撐安裝，當(dāng)基坑內(nèi)開挖至基底后，進(jìn)行封底混凝土及承臺施工[4]。待承臺施工完成后，進(jìn)行墩柱施工，當(dāng)墩柱施工高度超過筑島支護(hù)樁后，將筑島支護(hù)樁、基坑支護(hù)樁和筑島邊線圍成的空間內(nèi)的筑島填料挖除，保證筑島填料不會對河道造成污染。圍堰內(nèi)邊注水邊至下而上拆除基坑內(nèi)支撐，當(dāng)封閉空間內(nèi)外水位平衡后拆除筑島支護(hù)樁和基坑支護(hù)樁。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

①測量放樣；②插打定位樁、安裝導(dǎo)向架；③插打C字型筑島支護(hù)樁；④填土筑島；⑤樁基施工；⑥插打封閉基坑支護(hù)樁；⑦基坑開挖及封底砼澆筑；⑧（安裝圍檁、內(nèi)支撐等）；⑨下部結(jié)構(gòu)施工；⑩鋼板樁拆除。

3.2 操作要點

3.2.1 測量放樣

根據(jù)橋梁基礎(chǔ)布置形式及所需要的施工區(qū)域大小，結(jié)合現(xiàn)場棧橋位置等因素，確定筑島邊線，并做出標(biāo)識。

3.2.2 插打定位樁、安裝導(dǎo)向架

在導(dǎo)向架長度范圍，打設(shè)定位鋼板樁。用機械手夾起鋼板樁至測量放線位置后開始振動，將定位鋼板樁插打至設(shè)計標(biāo)高。鋼板樁插打起始階段，采用雙側(cè)導(dǎo)向架，為方便鋼板樁能順利插入導(dǎo)向框架，兩側(cè)導(dǎo)向架間的凈間距比鋼板樁尺寸大20mm，即每邊各放大10mm；后續(xù)階段則采用單側(cè)導(dǎo)向架進(jìn)行施工[5]。

圖1 雙側(cè)導(dǎo)向架示意圖

圖2 單側(cè)導(dǎo)向架示意圖

3.2.3 插打C字型筑島支護(hù)樁

第一根鋼板樁插打時，在相互垂直的兩個方向用鉛錘進(jìn)行觀測，以確保鋼板樁插正、插直。施打完成后，測量鋼板樁的平面位置，滿足依次施打其余鋼板樁[6]。

機械手夾起鋼板樁插入前一根板樁鎖扣，施打鋼板樁至設(shè)計標(biāo)高。逐根插打至合攏?？紤]圍堰合攏的精確度等因素，前一部分鋼板樁逐根直接插打至設(shè)計標(biāo)高，后一部分（約合攏點附近10根左右）先插打合攏再插打至設(shè)計標(biāo)高[7]。

3.2.4 填方筑島

待C字型筑島支護(hù)樁完成后，在其封閉范圍內(nèi)填砂性土筑島。測量人員隨時觀測鋼板樁的變形，位移情況，尤其是當(dāng)填土臨近鋼板樁時。此時，可放緩填土速度，同時輔以抽水。填筑筑島填料至超過水面標(biāo)高，以形成干作業(yè)施工平臺。

3.2.5 樁基施工

待島完成后，開始進(jìn)行樁基施工。樁基施工產(chǎn)生的泥漿采用專用泥漿車運送至指定場所進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)后方可排放，禁止泥漿隨意排放。

圖3 樁基施工平面示意圖

3.2.6 插打封閉基坑支護(hù)樁

待樁基施工完成后，施工靠岸側(cè)與河流平行的基坑支護(hù)樁，使得基坑支護(hù)樁和筑島支護(hù)樁形成封閉空間，保證承臺施工的干作業(yè)環(huán)境。插打方法與筑島支護(hù)樁相同。

3.2.7 基坑開挖及封底混凝土澆筑

待基坑支護(hù)樁施工完成后，采用挖機開挖至每層圍檁下50cm，進(jìn)行支撐系統(tǒng)的運行和安裝。在掘進(jìn)過程中，加強對鋼樁變形的控制，發(fā)現(xiàn)異常情況，并在繼續(xù)挖掘前及時停止查明原因的作業(yè)。

開挖至設(shè)計標(biāo)高，用高壓水監(jiān)測器沖洗混凝土觸手可及范圍內(nèi)的鋼樁，確保混凝土與鋼樁的有效附著力，及時將混凝土灌入底部。

采用4臺水泵基坑的內(nèi)水排至坑外。封閉混凝土澆筑時，設(shè)置排水溝，并在四角預(yù)埋鋼管作為集水井，用于坑內(nèi)滲水的匯集外排。

3.2.8 下部結(jié)構(gòu)施工

當(dāng)基坑封底混凝土澆筑完成后，破除樁頭后進(jìn)行樁基檢測，待樁基檢測合格后進(jìn)行承臺施工[8]。待承臺施工完成后封閉空間內(nèi)的筑島填料回填至承臺的頂部，隨后進(jìn)行承臺頂部的墩柱的施工，直到墩柱施工高度超過筑島支護(hù)樁和基坑支護(hù)樁，封閉空間內(nèi)的筑島填料的開挖與承臺施工開挖合二為一。

3.2.9 鋼板樁拆除

待承臺施工完成、墩柱施工高度超過筑島支護(hù)樁和基坑支護(hù)樁即可將筑島支護(hù)樁、基坑支護(hù)樁和筑島邊線圍成的空間內(nèi)的筑島填料挖除，與施工前保持一致，使得筑島填料不會對河道造成污染，封閉空間內(nèi)邊注水邊至下而上拆除基坑內(nèi)支撐，當(dāng)封閉空間內(nèi)外水位平衡后拆除筑島支護(hù)樁和基坑支護(hù)樁[9]。

拔除鋼板樁時，先以1至2分鐘的振動壓下鋼樁的榫槽，使其周圍的地面松動，以減少摩擦對它的阻力，然后慢慢向上。注意觀察樁推桿荷載，發(fā)現(xiàn)難以拔出，應(yīng)停止工作，可預(yù)先向下打一點，再向上拔出，這樣反復(fù)即可拔出樁鋼板。

4 材料與設(shè)備

4.1 材料

表1 主要材料計劃表

表2 主要機械設(shè)備表

5 質(zhì)量控制

5.1 質(zhì)量控制具體指標(biāo)

鋼板樁的材料、性能和尺寸應(yīng)符合產(chǎn)品的相應(yīng)規(guī)定。鋼板樁在儲存、搬運和起吊時，應(yīng)采取措施防止鋼板樁變形和損壞鎖口。修復(fù)或焊接后，鋼板樁應(yīng)與相同類型的短樁鎖定，并通過試驗。只有合格的人才可以繼續(xù)使用；

鋼板樁在施打前，其鎖口宜采用止水材料捻縫，防止在使用過程中漏水[10]；

鋼板樁施打前應(yīng)設(shè)置測量觀測點，控制其施打的定位[11]；

利用臨時導(dǎo)向裝置以保證鋼板樁垂直度和平面位置。

表3 沉樁施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

5.2 質(zhì)量保證措施

成立以項目經(jīng)理為主體的質(zhì)量管理領(lǐng)導(dǎo)小組，采用定期和不定期相結(jié)合的工作方法進(jìn)行質(zhì)量檢查。項目部質(zhì)量管理機構(gòu)每月組織一次質(zhì)量檢查和評價活動，每月召開一次質(zhì)量分析會。

項目部依據(jù)施工規(guī)范，制定詳細(xì)的質(zhì)量控制相關(guān)文件，做到各項施工工藝、施工方法的質(zhì)量保障措施有法可依、有章可循，建立質(zhì)量保證體系。

嚴(yán)格執(zhí)行計量雙檢制度、復(fù)檢簽核制度，并列出質(zhì)量清單。質(zhì)量評定、質(zhì)量復(fù)檢、質(zhì)量事故分析等制度。

按設(shè)計圖紙施工。施工過程中應(yīng)有完整的施工記錄，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工。仔細(xì)查看圖紙。圖紙應(yīng)全面、完整。發(fā)現(xiàn)問題時做好記錄。開工后出現(xiàn)技術(shù)問題時，應(yīng)尋求指導(dǎo)。正確、深刻地理解相關(guān)專家指導(dǎo)施工的技術(shù)方法。

對所有值班人員進(jìn)行培訓(xùn)，并根據(jù)工種進(jìn)行考核，確保施工人員的素質(zhì)。進(jìn)入現(xiàn)場的機械設(shè)備應(yīng)定期檢修，以確保良好的工作性能鋼板樁施打時，采用多次往復(fù)沉樁方法，并注意檢查鋼板樁鎖口變形情況。

倒角處鋼板樁連接應(yīng)由現(xiàn)場測量放樣確定。該處組合異性鋼板樁應(yīng)焊接連接成整體，注意轉(zhuǎn)角處插打角樁轉(zhuǎn)向。

6 效益分析

6.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

與常規(guī)的鋼平臺加鋼圍堰、筑島法相比，本施工方法的優(yōu)點在縮小了筑島的施工范圍，較少了筑島工程量，也減輕了對河道過水?dāng)嗝娴膲嚎s，在保證施工質(zhì)量和安全的前提下，加快了施工進(jìn)度，降低生產(chǎn)成本，具有很強的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性，其經(jīng)濟(jì)對比分析如表4。

表4 一體式圍堰結(jié)構(gòu)施工與常規(guī)鋼平臺加鋼圍堰施工經(jīng)濟(jì)效益對比表

根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益對比表，采用本工法產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益317.7萬元，在保證施工質(zhì)量與安全前提下，縮短工期20天。在工期及成本方面有較大優(yōu)勢。

6.2 社會效益分析

采用圍堰與筑島相結(jié)合的施工工法，加快了施工進(jìn)度，減少河道占用時間、機械使用時間，同時降低了施工成本。對河道不阻流且安全無污染，符合國家倡導(dǎo)的發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)及節(jié)能環(huán)保要求，受到相關(guān)部門的好評，取得了良好的社會效益。

7 結(jié)束語

橋梁基礎(chǔ)施工時，項目采取了鋼板樁圍堰與填土筑島相結(jié)合的技術(shù)，僅僅用8天時間完成了圍堰、筑島施工，為樁基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)施工提供了極有利的施工條件。同時避免了河道污染，有效保證了在汛期來臨前完成水中下部結(jié)構(gòu)施工的節(jié)點目標(biāo)[12]。通過采用該施工技術(shù)，提前了計劃工期，節(jié)約了勞動力和機械設(shè)備，取得了良好的應(yīng)用效益。