1工程概況
某特大橋全橋長(zhǎng)2477.46m，共84孔，位于水中部分約340m。24#～27#共4個(gè)墩臺(tái)需要在水域中施工，其中有14個(gè)墩臺(tái)采用鋼板樁圍堰施工。本工程備選方案主要有三種:鋼套箱方案、鋼吊箱方案、鋼板樁圍堰方案。經(jīng)比較，鋼套箱和鋼吊箱鋼材投入多、回收率低，下沉?xí)r設(shè)備及人員投入多，工序復(fù)雜;采用鋼板樁圍堰方案可實(shí)現(xiàn)快速施工，其速度快，作業(yè)周期短，支護(hù)所用材料可全面回收再利用，且經(jīng)濟(jì)性比較于鋼套箱及鋼吊箱等施工方案要顯著，僅是要嚴(yán)格加強(qiáng)止水措施施做。故此，在淺水區(qū)域優(yōu)先選用鋼板樁圍堰施工方案。經(jīng)試驗(yàn)，本工程最終采用12m拉森鋼板，雙拼H400×400型鋼作為鋼腰梁，內(nèi)支撐采用Φ630×20鋼管，鋼管上斜撐亦采用Φ630×20鋼管，在內(nèi)支撐的中央采用Φ630×10鋼管作為內(nèi)支撐托柱，圍堰四角采用雙拼H400×400型鋼作為斜撐，共水平設(shè)置五道內(nèi)支撐。
2鋼板樁圍堰方案實(shí)施
2.1基本準(zhǔn)備工作
方案實(shí)施前，全面測(cè)量各墩位區(qū)域準(zhǔn)確水深，合理統(tǒng)籌各工序施做程序，做好施工人員、設(shè)備和材料進(jìn)場(chǎng)組織與協(xié)調(diào)。編制實(shí)施性施組計(jì)劃及工序施工作業(yè)指導(dǎo)書，按計(jì)劃有步驟地開(kāi)展鋼板樁圍堰施工方案作業(yè)。鋼板樁運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后，嚴(yán)格進(jìn)行檢查及分類編號(hào)，并登記造冊(cè)后碼放于指定位置。運(yùn)抵工地的鋼板樁，需進(jìn)行系統(tǒng)整理，清除鎖口內(nèi)雜物(如電焊瘤渣、廢填充物等)，對(duì)缺陷部位加以整修。首先，對(duì)鋼板樁鎖口逐一檢查。檢查可取一塊長(zhǎng)約2m相同類型、規(guī)格新鋼板樁作為衡量標(biāo)尺，對(duì)全部該類型號(hào)鋼板樁自樁頭至樁尾逐一做鎖口普查。檢查一般用卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)鋼板樁平車進(jìn)行，在檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)諸如鎖口扭曲及“死彎”等問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行處理。要想使每片鋼板樁的兩側(cè)鎖口平行，并且盡量讓鋼板樁的寬度全部在同一寬度規(guī)格內(nèi)，就要統(tǒng)一進(jìn)行寬度檢查，檢查方法是將每一片鋼板樁劃定為上、中、下三個(gè)部分，利用鋼尺對(duì)其寬度分別測(cè)量，確保所有樁寬都在同一尺寸范圍內(nèi)，并且每片相鄰數(shù)差值控制在1mm以內(nèi)。如果是肉眼就發(fā)現(xiàn)的局部變形應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行加密測(cè)量。如果偏差較大，不宜繼續(xù)使用。如果鋼板樁存在樁身殘缺、殘跡、不整潔、銹皮、卷曲等問(wèn)題，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)立即處理，不得繼續(xù)使用。對(duì)于檢查已經(jīng)合格的鋼板樁，要想使其在施打過(guò)程中能夠插拔順利，且防滲效果佳，應(yīng)對(duì)其板體進(jìn)行涂抹混合油防銹處理。
2.2鋼板樁施打
為達(dá)到隔絕河水，且對(duì)邊坡形成支護(hù)目的，減少砂土涌動(dòng)進(jìn)入基坑問(wèn)題的發(fā)生，本工程選擇了鋼板樁進(jìn)行圍堰施工。本工程的24#～27#承臺(tái)跨河，承臺(tái)幾何尺寸為6.9m×11.4m，為使基坑外邊空余1.5m以上的工作面，鋼板樁施打長(zhǎng)寬定為9.9m×14.4m。在這之中24#～25#承臺(tái)處于富水區(qū)，其水位在3m左右，基坑挖深大致是水面到基坑底7m左右，由于施工便橋平臺(tái)較高，為確保鋼板樁入土深度能夠滿足設(shè)計(jì)要求，圍堰足夠穩(wěn)定牢固，選擇15m鋼板樁實(shí)施全封閉圍堰施工;而26#～33#位于河床上，水深較淺，所以基坑開(kāi)挖大致在5～6m左右，故而選擇12m拉森鋼板樁實(shí)施圍堰施工。26#～33#承臺(tái)圍堰選擇了Ⅳ型12m長(zhǎng)小企口拉森鋼板樁，機(jī)械選擇了400型履帶式機(jī)械手打樁機(jī)。在鋼板樁施打前進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)測(cè)量定出的軸線確定了工作面范圍。而由于24#～25#承臺(tái)位于河水中，為了避免河水流進(jìn)基坑里，鋼板樁沿基坑四周應(yīng)該具有連續(xù)封閉的帷幕，并且河內(nèi)也需要搭建臨時(shí)施工站人排架，這一問(wèn)題可通過(guò)鋼板樁打入河中臨時(shí)搭建代替解決。
2.3圍檁安裝
該基坑開(kāi)挖深度為10.3m，開(kāi)挖尺寸為26.1m×14.6m，共布置五道支撐。第一、二道圍檁均采用一根H型鋼(400×400×20×20)，直撐、斜撐采用外徑62cm，壁厚1cm的鋼管;第三道圍檁采用兩根H型鋼(400×400×20×20)，直撐鋼管外徑62cm，壁厚1cm，斜撐采用外徑82cm，壁厚1cm的鋼管;第四、五道圍檁采用兩根H型鋼(400×400×20×20)，臨時(shí)支撐均采用外徑82cm，壁厚1cm的鋼管。第一道鋼管的頂面與原地面平齊，第二道圍檁中心距第一道圍檁中心3.7m，第三道圍檁中心至第二道圍檁中心1.7m，第一道臨時(shí)支撐位置在第三道支撐下1.4m，該道圍檁直接支撐在樁頭上，因此，可根據(jù)實(shí)際情況稍作上下移動(dòng)，第二道臨時(shí)支撐安裝在封底混凝土頂面上50cm處。經(jīng)檢查合格的支撐材料采用25t起重機(jī)吊運(yùn)到位，支撐材料吊運(yùn)采用兩點(diǎn)起吊方式，吊運(yùn)過(guò)程須始終保持支撐材料平穩(wěn)，避免碰撞，不造成變形等損害。支撐材料吊運(yùn)到位后，必須先將支撐材料兩端放置于鋼制牛腿架上，再人工輔助將支撐材料調(diào)整至設(shè)計(jì)位置并嚴(yán)格臨時(shí)固定，切不可先松開(kāi)吊鉤。對(duì)因圍護(hù)樁施工誤差造成支撐端頭不能與鋼圍檁面緊密接觸的問(wèn)題，須于圍檁面與支撐端頭間加設(shè)鋼板墊塊加以解決，以確保支撐軸向受力均勻一致。經(jīng)對(duì)支撐材料臨時(shí)固定后，即及時(shí)檢查各節(jié)點(diǎn)連接狀態(tài)，確認(rèn)符合要求即可施加預(yù)壓軸向力。施加預(yù)壓軸向力時(shí)須保持兩施壓千斤頂對(duì)稱同步工作，預(yù)壓軸向力須分級(jí)勻速施加，并重復(fù)進(jìn)行，活絡(luò)頭鍥入鋼楔間隙應(yīng)不大于70mm。壓力施加完畢后于活絡(luò)頭中鍥緊鋼墊塊，并焊接牢固。再次檢查各連接點(diǎn)狀態(tài)，必要時(shí)對(duì)節(jié)點(diǎn)重新進(jìn)行加固，待壓力穩(wěn)定時(shí)予以固定鎖緊，于活絡(luò)頭內(nèi)鍥緊鋼墊塊并牢固焊接，而后瀉油松開(kāi)千斤頂并解開(kāi)鋼絲繩，即完成該根支撐材料安裝［1］。
2.4水下開(kāi)挖
本工程的地質(zhì)主要是砂層，因此開(kāi)挖工藝選擇的是水下射水吸泥。在插打施工結(jié)束后即通過(guò)泥漿泵配合高壓射水實(shí)現(xiàn)圍堰內(nèi)的土方清除。圍堰內(nèi)取土選擇了不排水取土，過(guò)程中同時(shí)使用抽水機(jī)對(duì)圍堰內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)水，需保持內(nèi)外水位一致，以保證圍堰安全。開(kāi)挖時(shí)及時(shí)測(cè)量基坑底標(biāo)高，如達(dá)到設(shè)計(jì)基底標(biāo)高，即停止高壓射水。如果開(kāi)挖期間河道水位較低，為減少水下開(kāi)挖量，先行用兩臺(tái)水泵進(jìn)行高壓射水，并抽凈鋼板樁圍堰內(nèi)水量，同時(shí)兩臺(tái)泥漿泵輔助吸出混合泥砂水施工。泥漿泵吸泥過(guò)程中盡量控制泥面均勻下降，吸泥至每層支撐面下1m時(shí)，須及時(shí)安裝圍檁和內(nèi)撐，而后繼續(xù)吸泥施工于下一層支撐范圍內(nèi)，直至吸泥作業(yè)至泥面一定標(biāo)高時(shí)，基坑呈現(xiàn)輕微涌砂癥狀。此情較危險(xiǎn)，應(yīng)視施工時(shí)河道水位，及時(shí)通過(guò)計(jì)算確定工序時(shí)機(jī)，應(yīng)及時(shí)停止圍堰內(nèi)抽水吸泥施工，并向圍堰內(nèi)補(bǔ)水至一定高度。同時(shí)采取水下射水吸泥，以吸泥至設(shè)計(jì)標(biāo)高－24.9m位置，整個(gè)開(kāi)挖過(guò)程派專人探測(cè)樁基基底高程，做好各處施工測(cè)深記錄，以保證吸泥到設(shè)計(jì)標(biāo)高［1］。
2.5水下澆筑封底混凝土
封底混凝土所用導(dǎo)管采用Φ325mm無(wú)縫鋼管，每管節(jié)長(zhǎng)17m，導(dǎo)管使用前進(jìn)行水密性試驗(yàn)。要求導(dǎo)管拼裝過(guò)程每接頭進(jìn)行預(yù)緊檢查，導(dǎo)管下置與固定時(shí)，控制導(dǎo)管下口懸空15～20cm。導(dǎo)管布置與固定原則上利用原鉆孔工作平臺(tái)，每導(dǎo)管作業(yè)半徑不大于5m，據(jù)此每墩布置封底混凝土導(dǎo)管5套［2］。圍堰封底混凝土采取一次性澆注方式，混凝土選擇拌合站集中拌制運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸方式。第一次混凝土灌注時(shí)，使用10m3的集料斗進(jìn)行儲(chǔ)料，儲(chǔ)料斗滿后拔球開(kāi)始澆注。第一次澆筑完成后導(dǎo)管埋深應(yīng)大于0.6～0.8m。封底混凝土的澆注順序?yàn)橄鹊吞�，后高處。選擇這樣的順序是因?yàn)�，首先灌注低處混凝土，可以使高處灌注的混凝土往低處流的�?wèn)題少發(fā)生，從而避免導(dǎo)管底口脫空而進(jìn)水，避免導(dǎo)管埋深過(guò)淺。
2.6鋼板樁拆除
鋼板樁圍堰的拆除是首先從下游開(kāi)始，在拔樁前先將圍堰內(nèi)支撐，自下而上陸續(xù)拆除，同時(shí)加水至高出圍堰外水位1～1.5m高程，以使內(nèi)外水壓保持平衡。先用震動(dòng)錘向下?lián)舸蜾摪鍢?cm，使鋼板樁與封底混凝土錯(cuò)動(dòng)脫離。再于下游區(qū)域選擇一較易拔出鋼板樁板塊，先略錘擊振動(dòng)其并拔高1～2m，而后自該先行拔出板塊開(kāi)始依次將其他鋼板樁板塊均拔高至與該板塊基本同標(biāo)高，待鋼板樁全部松動(dòng)后，自本板塊開(kāi)始于下游分別兩側(cè)向上游方向順序拔出所有圍堰鋼板樁［2］，必要時(shí)進(jìn)行水下切割。
3結(jié)語(yǔ)
通過(guò)本工程鋼板樁圍堰施工實(shí)踐，總結(jié)了較好的施工經(jīng)驗(yàn)，工程以及施工安全效果比較明顯，同時(shí)節(jié)約了工程成本，保證了計(jì)劃工期。該基礎(chǔ)工程鋼板樁圍堰施工實(shí)踐不僅為富水區(qū)域橋梁下部工程施工提供安全可靠的方法，也為該技術(shù)的推廣應(yīng)用以及施工質(zhì)量控制積累了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。
