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        橋梁建設(shè)鋼板樁圍堰技術(shù)應(yīng)用

        2023-12-11 10:23:28劉新明
        運(yùn)輸經(jīng)理世界 2023年25期
        關(guān)鍵詞:基準(zhǔn)點(diǎn)圍堰監(jiān)測點(diǎn)

        劉新明

        (江西投資集團(tuán)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(chǔ)設(shè)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(xiàng)目建設(shè)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(jìn)行橋梁工程建設(shè)。公路橋梁建設(shè)具有較高的施工難度和較長的建設(shè)周期,尤其是對跨越河流的橋梁項(xiàng)目來說,需要在河流內(nèi)進(jìn)行大量的承臺基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),因此施工危險性也較高。在當(dāng)前的橋梁工程建設(shè)中,鋼板樁圍堰施工技術(shù)能夠確保橋梁工程的穩(wěn)定性和安全性。因此,應(yīng)加強(qiáng)對該技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用,以提升橋梁建設(shè)的整體水平。

        1 鋼板樁圍堰內(nèi)容

        1.1 確定鋼板樁結(jié)構(gòu)形式

        在橋梁鋼板樁圍堰施工中,確定鋼板樁的結(jié)構(gòu)形式是關(guān)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(gòu)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(yīng)選用更高強(qiáng)度和更長的結(jié)構(gòu)形式,以應(yīng)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(qiáng)鋼板樁傾斜角度控制

        在鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)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(gòu)性能符合要求,需要對首根鋼板樁進(jìn)行精確控制,以滿足各項(xiàng)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(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,縱橫兩條軸線的精度也需要符合標(biāo)準(zhǔn)。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(shè)置導(dǎo)向架,并焊接20mm 厚的鋼板進(jìn)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(qiáng)對圍堰結(jié)構(gòu)傾斜度的控制,以提高施工安全性,并確保鋼板樁結(jié)構(gòu)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(shí)際應(yīng)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(dǎo)向架,以確保插打的位置準(zhǔn)確。第二,施工過程中加強(qiáng)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(xiàng)目建設(shè)地區(qū)的地勢比較平坦,水系發(fā)達(dá),是我國長江流域的支流。在該橋梁項(xiàng)目的建設(shè)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(jìn)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(xiàng)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(jī)械設(shè)備、確定鋼板樁插打施工工序、落實(shí)現(xiàn)場監(jiān)督管控措施,進(jìn)行鋼板樁圍堰拆除等,每項(xiàng)工作對最終的施工效果都會產(chǎn)生影響。

        2.3 工程難點(diǎn)

        其一,施工所在區(qū)域的河床地質(zhì)條件比較復(fù)雜,各個地區(qū)的標(biāo)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(xiàng)目設(shè)計鋼板樁長度為24m,連接位置的焊接強(qiáng)度及順直度是項(xiàng)目控制重點(diǎn),也是施工難點(diǎn)。其三,由于該項(xiàng)目處于入??谖恢茫咳盏臐q潮和落潮差度會達(dá)到4m,所以圍堰結(jié)構(gòu)會受到海浪沖擊的影響,內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)面臨著較大的風(fēng)險,容易發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞等安全事故[2]。

        3 施工方法

        3.1 鋼板樁焊接

        該橋梁項(xiàng)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(hù)焊的方式進(jìn)行,焊縫略微超出板面,進(jìn)行焊縫打磨處理,并在兩側(cè)焊接加強(qiáng)鋼板,以確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)。

        3.2 鋼板樁插打施工

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

        其次,在確定定位樁的基礎(chǔ)上,安裝定位橫梁。由于該工程項(xiàng)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(hù)筒,并使用鋼護(hù)筒焊接牛腿進(jìn)行定位。在鋼護(hù)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(dǎo)向裝置。

        最后,鋼板樁的插打和合龍是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。第一根鋼板樁的精度必須達(dá)到要求??墒褂霉ぷ咒撨M(jìn)行內(nèi)外圍檁焊接,形成井字定位架,確保定位的準(zhǔn)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(jìn)行現(xiàn)場控制,然后進(jìn)行焊接作業(yè),以滿足整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求,確保密封性符合標(biāo)準(zhǔn)。

        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(jī),該設(shè)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(shè)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(jìn)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(fù)壓狀態(tài),進(jìn)而將泥水從底部排出。

        3.4 封底混凝土施工

        封底過程中應(yīng)該先從一側(cè)圍堰開始,使用導(dǎo)管法進(jìn)行施工,應(yīng)確保每一根導(dǎo)管的設(shè)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(biāo)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(jìn)入內(nèi)部,檢查樁的周邊,并進(jìn)行底部處理,確保達(dá)到設(shè)計標(biāo)高。

        第三,施工布置。首先,設(shè)置符合要求的封底平臺,采用鋼護(hù)筒、頂層支撐等結(jié)構(gòu),通過澆筑混凝土方式形成整體結(jié)構(gòu);其次,按照要求進(jìn)行導(dǎo)管安裝施工,并應(yīng)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(yīng)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(xiàng):第一,合理布置導(dǎo)管部件;第二,加強(qiáng)配合比參數(shù)控制,確?;旌狭蠌?qiáng)度符合要求,達(dá)到流動性要求,坍落度為20~22cm,進(jìn)而保證現(xiàn)場施工順利進(jìn)行。

        3.5 內(nèi)支撐的安裝與拆除

        內(nèi)支撐安裝:進(jìn)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(yùn)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(jìn)行焊接,形成整體結(jié)構(gòu)。每一道內(nèi)支撐焊接結(jié)束之后繼續(xù)抽水,進(jìn)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(gòu)施工中,各個承臺、墩身周圍使用粗砂進(jìn)行回填處理,并在一道支撐下部50cm 左右的位置進(jìn)行C20 混凝土澆筑施工,在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求的80%以上時,即可進(jìn)行底部內(nèi)支撐拆除,并完成圍堰結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換[4]。

        在承臺、墩身結(jié)構(gòu)部分達(dá)到最高水位以上100cm時,應(yīng)及時進(jìn)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(diǎn)應(yīng)距離角樁5 根以上。

        3.6 建立變形監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)

        3.6.1 基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)原則

        基準(zhǔn)觀測點(diǎn)的設(shè)置非常重要,尤其需要加強(qiáng)沉降參數(shù)監(jiān)測。通常需要設(shè)置合理數(shù)量的觀測點(diǎn),并確保監(jiān)測的便利性?;鶞?zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置不應(yīng)位于規(guī)劃道路和地下管線中,距離待測構(gòu)筑物約150m 左右,點(diǎn)位間隔在200~300m 之間,至少應(yīng)設(shè)置3 個基準(zhǔn)點(diǎn),并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定具體位置。

        該工程項(xiàng)目確定基準(zhǔn)點(diǎn)后,應(yīng)使用十字交叉標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)記,并使混凝土路面露出約1~2mm,以確?;鶞?zhǔn)點(diǎn)監(jiān)測順利進(jìn)行?;鶞?zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)工作結(jié)束,達(dá)到穩(wěn)定要求后,按照國家城市水準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置一等閉合水準(zhǔn)路線,用于監(jiān)測高程參數(shù),為垂直位移觀測提供基礎(chǔ)。同時,根據(jù)水平位移監(jiān)測需求,設(shè)置基準(zhǔn)網(wǎng)并測量一等導(dǎo)線,以獲得基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù),組合形成水平位移觀測基準(zhǔn)點(diǎn),定期對基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測,以獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。

        3.6.2 基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)過程

        根據(jù)國家監(jiān)測控制網(wǎng)要求進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè),采用鉆孔方式施工,具體步驟如下:

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

        第二,清理鉆孔內(nèi)的殘?jiān)?,確保孔內(nèi)干凈,并注入清水。

        第三,加入適量的錨固劑,并進(jìn)行攪拌處理。

        第四,安裝觀測標(biāo)志。

        第五,使用錨固劑填充標(biāo)志與鉆孔之間的間隙。

        第六,至少養(yǎng)護(hù)15 天。

        3.6.3 基準(zhǔn)點(diǎn)使用及保護(hù)

        基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)完成且養(yǎng)護(hù)工作結(jié)束之后,進(jìn)行3 次復(fù)測,確?;鶞?zhǔn)點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)才能投入使用。基準(zhǔn)點(diǎn)監(jiān)測非常重要,需要確保各項(xiàng)沉降數(shù)據(jù)監(jiān)測達(dá)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(diǎn)設(shè)置

        3.7.1 設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)

        在監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)置中,需將之布置在穩(wěn)定、易保存的區(qū)域,同時設(shè)置高程基準(zhǔn)點(diǎn),選擇合適的布點(diǎn)機(jī)械,加強(qiáng)對監(jiān)測點(diǎn)的安全防護(hù),并根據(jù)具體情況確定監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)置數(shù)量。

        3.7.2 工作基點(diǎn)及監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)

        工作基點(diǎn)選擇確定后,其埋設(shè)方法和監(jiān)測點(diǎn)相同。按照目前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),上游短邊以及大小里程長邊設(shè)置的工作基點(diǎn)密度應(yīng)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(diǎn)中安裝全站儀,以準(zhǔn)確掌握鋼板樁圍堰的頂部變化情況和工作狀況,進(jìn)而分析現(xiàn)場運(yùn)行條件,保證現(xiàn)場施工達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。

        3.8 變形監(jiān)測流程

        變形監(jiān)測需要應(yīng)用精密度較高的全站儀等設(shè)備,同時要聯(lián)合使用鋼卷尺等進(jìn)行復(fù)核測量,以達(dá)到觀測精度標(biāo)準(zhǔn)。在變形監(jiān)測環(huán)節(jié),需要組建監(jiān)測工作團(tuán)隊(duì),準(zhǔn)備好相關(guān)設(shè)備,加強(qiáng)變形監(jiān)測時間控制,繪制好相應(yīng)的圖形,并做好對各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)的記錄。

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

        在項(xiàng)目變形監(jiān)測過程中,必須根據(jù)實(shí)際情況確定適宜的變形監(jiān)測點(diǎn)位,并使用先進(jìn)的測量設(shè)備,以準(zhǔn)確收集各項(xiàng)變形數(shù)據(jù),從而為鋼板樁圍堰的質(zhì)量判斷提供基礎(chǔ)。在監(jiān)測過程中,需要確保收集到的數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映實(shí)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(biāo)準(zhǔn)。

        在現(xiàn)場安裝全站儀設(shè)備時,需要測量儀器的標(biāo)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(jìn)行測量,并在現(xiàn)場記錄每個監(jiān)測點(diǎn)位的三維坐標(biāo)參數(shù),將這些三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)填寫在對應(yīng)的編號監(jiān)測點(diǎn)位上。

        為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(dǎo)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(shí)性,提升監(jiān)測數(shù)據(jù)的應(yīng)用價值[5]。

        同時,需要根據(jù)現(xiàn)場施工需求確定恰當(dāng)?shù)淖冃伪O(jiān)測頻率。例如,在基坑開挖過程中,每天進(jìn)行1 次監(jiān)測;在支護(hù)階段,每2 天進(jìn)行1 次監(jiān)測,并連續(xù)觀測30天;之后調(diào)整為每3 天進(jìn)行1 次觀測。如果遇到以下情況,應(yīng)將監(jiān)測頻率整為一天觀測3 次:數(shù)據(jù)超過預(yù)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(yīng)將各項(xiàng)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(yīng)及時處理監(jiān)測數(shù)據(jù),如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超出標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)立即組織人員進(jìn)行現(xiàn)場檢查,并將監(jiān)測結(jié)果匯報給相關(guān)單位。

        4 結(jié)語

        隨著我國交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展,橋梁項(xiàng)目的建設(shè)水平不斷提升。在一些大型跨江、跨海等橋梁工程項(xiàng)目中,現(xiàn)場施工面臨較大的挑戰(zhàn),而鋼板樁圍堰技術(shù)能夠確保橋梁工程的穩(wěn)定性和安全性。在該技術(shù)的應(yīng)用過程中,必須強(qiáng)化施工材料的選擇,合理制訂和實(shí)施現(xiàn)場施工方案,并加強(qiáng)對每個細(xì)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(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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