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        橋梁建設鋼板樁圍堰技術應用

        2023-12-11 10:23:28劉新明
        運輸經(jīng)理世界 2023年25期
        關鍵詞:基準點圍堰監(jiān)測點

        劉新明

        (江西投資集團資溪高速公路投資開發(fā)有限公司,江西撫州 335300)

        0 引言

        公路工程是社會發(fā)展的重要基礎設施,對社會發(fā)展和民眾生活質(zhì)量的提升具有重要影響。然而,在公路工程項目建設過程中需要克服一些特殊難題,如穿越河流和跨越既有線路等,這種情況下需要進行橋梁工程建設。公路橋梁建設具有較高的施工難度和較長的建設周期,尤其是對跨越河流的橋梁項目來說,需要在河流內(nèi)進行大量的承臺基礎設施建設,因此施工危險性也較高。在當前的橋梁工程建設中,鋼板樁圍堰施工技術能夠確保橋梁工程的穩(wěn)定性和安全性。因此,應加強對該技術的研發(fā)和應用,以提升橋梁建設的整體水平。

        1 鋼板樁圍堰內(nèi)容

        1.1 確定鋼板樁結(jié)構形式

        在橋梁鋼板樁圍堰施工中,確定鋼板樁的結(jié)構形式是關鍵一步。需綜合考慮水域特性、土質(zhì)情況、水深變化和施工條件等因素,確定鋼板樁的結(jié)構形式。例如,淺水區(qū)可選用較短的U 型或Z 型鋼板樁,深水區(qū)應選用更高強度和更長的結(jié)構形式,以應對水流壓力和土壤承載力的挑戰(zhàn)。同時,也需要綜合考慮鋼板樁之間的距離、連接方式,以保證圍堰的穩(wěn)固性和施工效率。

        1.2 加強鋼板樁傾斜角度控制

        在鋼板樁圍堰結(jié)構施工過程中,樁體之間通過鎖口相互連接,因此下根樁的平面位置和垂直度會受到上根樁的影響。為確保結(jié)構性能符合要求,需要對首根鋼板樁進行精確控制,以滿足各項精度要求。

        通常情況下,首根定位樁施工需要確保定位精度達到標準要求,縱橫兩條軸線的精度也需要符合標準。為了將定位樁在垂直方向上的偏差控制在合理范圍內(nèi),可以設置導向架,并焊接20mm 厚的鋼板進行軸線限位控制。

        鋼板樁插打施工會受到多種因素的影響,為將誤差控制在合理范圍內(nèi),需要綜合考慮現(xiàn)場具體情況,加強對圍堰結(jié)構傾斜度的控制,以提高施工安全性,并確保鋼板樁結(jié)構的性能符合要求。

        1.3 明確鋼板樁插打位置

        鋼板樁圍堰對鋼板樁插打工序的要求并不高。然而,從實際應用效果來看,因受地質(zhì)條件、自然環(huán)境、水位深度等因素的影響,僅依靠人工操作難以全面滿足施工要求,鋼板樁插打的精度控制難度較大。因此,在施工過程中,需要采取一些措施。第一,選擇合適的位置安裝導向架,以確保插打的位置準確。第二,施工過程中加強對位置精度的控制,防止插打過程中出現(xiàn)偏差等問題[1]。

        2 工程背景

        2.1 工程概況

        某特大型橋梁工程項目建設地區(qū)的地勢比較平坦,水系發(fā)達,是我國長江流域的支流。在該橋梁項目的建設過程中,施工單位選用了鋼板樁圍堰施工方式,以消除河流流動的影響,保證現(xiàn)場施工順利進行。經(jīng)過對現(xiàn)場的分析發(fā)現(xiàn),水位和流量波動變化比較明顯,受降雨影響較大,且現(xiàn)場地下水含量豐富,會對項目施工造成很大影響。

        2.2 主要施工內(nèi)容

        施工內(nèi)容較多,如選擇施工材料與機械設備、確定鋼板樁插打施工工序、落實現(xiàn)場監(jiān)督管控措施,進行鋼板樁圍堰拆除等,每項工作對最終的施工效果都會產(chǎn)生影響。

        2.3 工程難點

        其一,施工所在區(qū)域的河床地質(zhì)條件比較復雜,各個地區(qū)的標高波動變化較大,鋼板樁插入的垂直度控制難度較高。其二,該橋梁項目設計鋼板樁長度為24m,連接位置的焊接強度及順直度是項目控制重點,也是施工難點。其三,由于該項目處于入??谖恢?,每日的漲潮和落潮差度會達到4m,所以圍堰結(jié)構會受到海浪沖擊的影響,內(nèi)支撐結(jié)構面臨著較大的風險,容易發(fā)生結(jié)構損壞等安全事故[2]。

        3 施工方法

        3.1 鋼板樁焊接

        該橋梁項目的鋼板樁長度為24m,由單根鋼板樁長度為6m、18m 的材料焊接形成。在焊接過程中,采用雙面坡口形式,并采取多層二氧化碳保護焊的方式進行,焊縫略微超出板面,進行焊縫打磨處理,并在兩側(cè)焊接加強鋼板,以確保結(jié)構的強度符合標準。

        3.2 鋼板樁插打施工

        首先,在進行鋼板樁施工前,需要進行測量定位,并進行控制點標注。經(jīng)監(jiān)理工程師復核檢測合格方可進行鋼板樁插打作業(yè)。

        其次,在確定定位樁的基礎上,安裝定位橫梁。由于該工程項目在鋼板樁圍堰施工前已完成鉆孔樁施工,因此需要保留鉆孔樁頂部的鋼護筒,并使用鋼護筒焊接牛腿進行定位。在鋼護筒上焊接工字鋼,并在牛腿上安裝兩道圍檁作為定位支撐,并在上部焊接工字鋼作為導向裝置。

        最后,鋼板樁的插打和合龍是關鍵環(huán)節(jié)。第一根鋼板樁的精度必須達到要求??墒褂霉ぷ咒撨M行內(nèi)外圍檁焊接,形成井字定位架,確保定位的準確性和精度合格。在下游合龍鋼板樁時,需要精確計算合攏段的位置,并使用異型鋼板樁進行現(xiàn)場控制,然后進行焊接作業(yè),以滿足整體結(jié)構的強度要求,確保密封性符合標準。

        3.3 水下吸泥施工

        在水下吸泥施工環(huán)節(jié),需使用高壓氣泵吸泥機,該設備由直徑273mm 的鋼管組成,頂部安裝有3cm 的送氣管,能夠形成一個循環(huán)系統(tǒng)。施工過程中,將整個設備完全伸入水中,通過高壓泵將氣體輸送到送氣管中,在坑底進行持續(xù)的攪拌處理,隨著氣流的逐漸排放,在鋼管內(nèi)部會形成負壓狀態(tài),進而將泥水從底部排出。

        3.4 封底混凝土施工

        封底過程中應該先從一側(cè)圍堰開始,使用導管法進行施工,應確保每一根導管的設置作業(yè)半徑都在5m 以內(nèi)。

        第一,放線。根據(jù)要求確定底部標高。

        第二,基坑清底。鋼板樁圍堰制作結(jié)束后,開始清底作業(yè)。潛水員進入內(nèi)部,檢查樁的周邊,并進行底部處理,確保達到設計標高。

        第三,施工布置。首先,設置符合要求的封底平臺,采用鋼護筒、頂層支撐等結(jié)構,通過澆筑混凝土方式形成整體結(jié)構;其次,按照要求進行導管安裝施工,并應用50t 汽車吊開展吊裝;最后,因現(xiàn)場水位變動較大,容易發(fā)生圍堰內(nèi)外壓差變化過大的情況,封底作業(yè)時間較長,極易出現(xiàn)封底不合格情況,故封底環(huán)節(jié)應采取澆筑混凝土方式,并做好現(xiàn)場施工控制工作,以滿足水位平衡的要求[3]。

        注意事項:第一,合理布置導管部件;第二,加強配合比參數(shù)控制,確?;旌狭蠌姸确弦?,達到流動性要求,坍落度為20~22cm,進而保證現(xiàn)場施工順利進行。

        3.5 內(nèi)支撐的安裝與拆除

        內(nèi)支撐安裝:進行抽水作業(yè)時需要將水位降低到每根內(nèi)支撐下部的80cm 位置,并使用浮箱將工作人員運送到內(nèi)支撐位置。然后,在每道支撐上焊接工字鋼牛腿,確保每個支撐都有一個牛腿,使其頂面處于同一水平面。使用履帶吊和人工協(xié)作的方式將內(nèi)支撐的各個桿件安裝到牛腿頂面,并進行焊接,形成整體結(jié)構。每一道內(nèi)支撐焊接結(jié)束之后繼續(xù)抽水,進行下一道支撐的焊接作業(yè)。

        支撐拆除:在承臺和墩身結(jié)構施工中,各個承臺、墩身周圍使用粗砂進行回填處理,并在一道支撐下部50cm 左右的位置進行C20 混凝土澆筑施工,在結(jié)構強度達到設計要求的80%以上時,即可進行底部內(nèi)支撐拆除,并完成圍堰結(jié)構體系的轉(zhuǎn)換[4]。

        在承臺、墩身結(jié)構部分達到最高水位以上100cm時,應及時進行鋼板樁拔除處理。拔除環(huán)節(jié),從下游開始逐步延伸到上游,且拔樁起點應距離角樁5 根以上。

        3.6 建立變形監(jiān)測基準點

        3.6.1 基準點布設原則

        基準觀測點的設置非常重要,尤其需要加強沉降參數(shù)監(jiān)測。通常需要設置合理數(shù)量的觀測點,并確保監(jiān)測的便利性。基準點的設置不應位于規(guī)劃道路和地下管線中,距離待測構筑物約150m 左右,點位間隔在200~300m 之間,至少應設置3 個基準點,并根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定具體位置。

        該工程項目確定基準點后,應使用十字交叉標志進行標記,并使混凝土路面露出約1~2mm,以確保基準點監(jiān)測順利進行?;鶞庶c埋設工作結(jié)束,達到穩(wěn)定要求后,按照國家城市水準點的標準設置一等閉合水準路線,用于監(jiān)測高程參數(shù),為垂直位移觀測提供基礎。同時,根據(jù)水平位移監(jiān)測需求,設置基準網(wǎng)并測量一等導線,以獲得基準點的坐標參數(shù),組合形成水平位移觀測基準點,定期對基準點進行復測,以獲得準確的數(shù)據(jù)信息。

        3.6.2 基準點埋設過程

        根據(jù)國家監(jiān)測控制網(wǎng)要求進行基準點埋設,采用鉆孔方式施工,具體步驟如下:

        第一,使用電動鉆具進行鉆孔,鉆孔直徑為65mm,深度為122mm。

        第二,清理鉆孔內(nèi)的殘渣,確??變?nèi)干凈,并注入清水。

        第三,加入適量的錨固劑,并進行攪拌處理。

        第四,安裝觀測標志。

        第五,使用錨固劑填充標志與鉆孔之間的間隙。

        第六,至少養(yǎng)護15 天。

        3.6.3 基準點使用及保護

        基準點埋設完成且養(yǎng)護工作結(jié)束之后,進行3 次復測,確?;鶞庶c達到穩(wěn)定狀態(tài)才能投入使用?;鶞庶c監(jiān)測非常重要,需要確保各項沉降數(shù)據(jù)監(jiān)測達到連續(xù)、正確的效果,以保證變形監(jiān)測精度。

        3.7 變形監(jiān)測點設置

        3.7.1 設置監(jiān)測點

        在監(jiān)測點的設置中,需將之布置在穩(wěn)定、易保存的區(qū)域,同時設置高程基準點,選擇合適的布點機械,加強對監(jiān)測點的安全防護,并根據(jù)具體情況確定監(jiān)測點的設置數(shù)量。

        3.7.2 工作基點及監(jiān)測點埋設

        工作基點選擇確定后,其埋設方法和監(jiān)測點相同。按照目前的技術標準,上游短邊以及大小里程長邊設置的工作基點密度應高一些,下游短邊密度低一些,從而滿足現(xiàn)場觀測要求。同時,需在監(jiān)測點中安裝全站儀,以準確掌握鋼板樁圍堰的頂部變化情況和工作狀況,進而分析現(xiàn)場運行條件,保證現(xiàn)場施工達到標準的要求。

        3.8 變形監(jiān)測流程

        變形監(jiān)測需要應用精密度較高的全站儀等設備,同時要聯(lián)合使用鋼卷尺等進行復核測量,以達到觀測精度標準。在變形監(jiān)測環(huán)節(jié),需要組建監(jiān)測工作團隊,準備好相關設備,加強變形監(jiān)測時間控制,繪制好相應的圖形,并做好對各項測量數(shù)據(jù)的記錄。

        3.8.1 采集變形監(jiān)測各項數(shù)據(jù)

        在項目變形監(jiān)測過程中,必須根據(jù)實際情況確定適宜的變形監(jiān)測點位,并使用先進的測量設備,以準確收集各項變形數(shù)據(jù),從而為鋼板樁圍堰的質(zhì)量判斷提供基礎。在監(jiān)測過程中,需要確保收集到的數(shù)據(jù)能夠真實反映實際的變形位移量,并滿足數(shù)據(jù)精度要求,以符合質(zhì)量監(jiān)控標準。

        在現(xiàn)場安裝全站儀設備時,需要測量儀器的標高3 次并計算平均參數(shù)值,然后將此平均值減去1mm 以確定儀器高度。在觀測過程中,使用全站儀的反射片觀測模式進行測量,并在現(xiàn)場記錄每個監(jiān)測點位的三維坐標參數(shù),將這些三維坐標數(shù)據(jù)填寫在對應的編號監(jiān)測點位上。

        為了保證數(shù)據(jù)的準確性和一致性,在每個監(jiān)測階段都要固定監(jiān)測人員、儀器和方法,以確保每次觀測條件的一致性,以避免因不利影響因素,導致觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差,從而提高監(jiān)測精度,保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性、真實性,提升監(jiān)測數(shù)據(jù)的應用價值[5]。

        同時,需要根據(jù)現(xiàn)場施工需求確定恰當?shù)淖冃伪O(jiān)測頻率。例如,在基坑開挖過程中,每天進行1 次監(jiān)測;在支護階段,每2 天進行1 次監(jiān)測,并連續(xù)觀測30天;之后調(diào)整為每3 天進行1 次觀測。如果遇到以下情況,應將監(jiān)測頻率整為一天觀測3 次:數(shù)據(jù)超過預警值、數(shù)據(jù)變化量過大或速度過快、上游水電站放水、洪水期或洪水后、鋼板樁或內(nèi)支撐出現(xiàn)變形等。

        3.8.2 變形監(jiān)測內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

        在采集外業(yè)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的過程中,應將各項數(shù)據(jù)填寫到水平位移監(jiān)測表和垂直位移監(jiān)測表中,并計算每日的變形監(jiān)測速率和累計變化值。每次監(jiān)測結(jié)束后都應及時處理監(jiān)測數(shù)據(jù),如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超出標準,應立即組織人員進行現(xiàn)場檢查,并將監(jiān)測結(jié)果匯報給相關單位。

        4 結(jié)語

        隨著我國交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展,橋梁項目的建設水平不斷提升。在一些大型跨江、跨海等橋梁工程項目中,現(xiàn)場施工面臨較大的挑戰(zhàn),而鋼板樁圍堰技術能夠確保橋梁工程的穩(wěn)定性和安全性。在該技術的應用過程中,必須強化施工材料的選擇,合理制訂和實施現(xiàn)場施工方案,并加強對每個細節(jié)的控制,以保證確保橋梁工程的安全性和穩(wěn)定性,為公路橋梁的順利運行打下堅實基礎。

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