鋼板樁圍堰施工技術在深水橋梁樁基礎工程中的應用

楊波

中鐵十六局集團第四工程有限公司

1 工程概況

永定河特大橋工程，13#～16#墩為（67m+120m+67m）變截面預應力混凝土現澆連續梁，跨越永定河左堤岸，其中15#墩規劃在大堤內側，樁徑180cm，樁頂、樁底標高分別為25.62m、-48.38m，墩身高11.571m，采用到鋼板樁圍堰施工技術。主墩結構組成中，兩幅樁基數量均為32根，樁徑180cm。

2 深水橋鋼板樁圍堰施工中的關鍵控制因素

2.1 鋼板樁施工前的質量檢查

鋼板樁圍堰選用拉森Ⅳ型鋼板樁。正式插打前做好如下檢查工作，要求各方面均無誤：檢查鋼板樁鎖口的完整性，若存在破裂、扭曲變形的情況則及時剔除，并補充適量滿足質量要求的材料；檢查鋼板樁的表面情況，若存在混凝土渣等雜物及時清理干凈，以免影響鋼板樁的正常使用；查驗鋼板樁的規格以及數量是否準確[1]。

2.2 鋼板樁插打位置的控制

施工現場的河床地質條件較差，還存在水位較深等多項特殊的條件，若采取人工和儀器聯合校準的方法難以及時發現并控制偏差，容易因滯后性過強而出現較為明顯的插打偏差現象。對此，配套穩定的導架或根據實際情況采取限位措施，起到控制作用，提高防控的主動性，以免其發生偏位。

2.3 插打順序及傾斜度的控制

樁基礎鋼板樁圍堰施工中，首先插打上水側中間鋼板樁，再從東、西兩個方向開始，同步向中間推進打樁，在此基礎上進一步在下水側轉角處合龍，按照該流程有序施工。插打時提供了外部作用力，可使鋼板樁在外力作用下到達指定深度，但在施打不當時容易導致樁體出現偏斜現象，加之本項目所用板樁的數量較多，若未及時控制將造成鋼板樁傾斜。對此，必須采取有效的檢測與控制措施，將其穩定在合理范圍內[2]。

3 鋼板樁圍堰施工的準備工作

3.1 鋼板樁選型及基礎工作

在綜合考慮結構質量要求、現場作業條件、施工工期等多重因素后，選用拉森Ⅳ型鋼板樁，長度為15m。

基礎支護鋼板樁布置到位后，應具有平直、整齊的特點，盡可能規避不規則的轉角，使標準鋼板樁正常使用，同時有利于支撐的設置?；A施工環節由專員有序做好挖土、吊運、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等各項工作，在此過程中加強防護，不可發生碰撞，同時不允許隨意拆除支撐，否則易引發安全事故。

3.2 鋼板樁的質量檢驗

以現場施工要求為準，將合適型號、合適數量的鋼板樁運至現場并整理。詳細清理鎖口內的雜物，若存在缺陷部位則加以修整，直至其完全滿足要求為止。

在檢查鎖口時注重如下幾點：取長度為2m的同規格鋼板樁視為檢查的參考依據，用于準確判斷鎖口的質量情況。在檢查時配套卷揚機，利用該設備拉動標準鋼板樁平車，從樁頭處開始檢查，直至到達樁尾為止。經過檢查后，若發現鋼板樁存在鎖口扭曲等異?，F象及時校正，直至通過檢查為止。

鋼板樁的兩側鎖口保持平行，為滿足此要求，應加大對寬度的檢查力度，具體有：根據鋼板樁的尺寸將其分為上、中、下三部分，分別利用鋼尺測量，確定各部分的寬度，每片樁的寬度均在同一尺寸內，同時保證每片相鄰數值差在10mm以內。此外，樁身殘缺、潔凈程度等均是重要的檢查對象，各方面必須滿足要求。

鎖口潤滑及防滲也是提高鋼板樁施工質量的途徑。經前述的檢查后，若鋼板樁滿足質量要求則在其鎖口處均勻刷涂黃油，起到潤滑的作用，同時有利于提高鋼板樁的防滲性能。

3.3 鋼圍堰施打的具體作業要點

3.3.1 鋼板樁的定位

正式施打前將定位樁和定位橫梁設置到位，起到定位的作用，切實提高鋼板樁打設的精度。定位橫梁所處位置應在承臺1.0m以外的區域，即鋼板樁圍堰的第一層圍囹，在該處的上層位置設置2×45a工字鋼，下層設雙拼50b工字鋼。待定位樁安裝到指定位置并得到固定處理后，再組織定位橫梁的安裝作業，其應在定位鋼管的外側，經焊接后與鋼管穩定連接，分別在四角設置Φ529＠10mm加厚鋼管斜撐，焊接固結，待其保持穩定后安裝縱向雙拼I45a工字鋼，并用焊接的方法在支承兩端頭處設鋼板，形成完整性較好的支承面。鋼管與橫梁連接時在該處設置適量地加勁塊。

3.3.2 鋼板樁的施打

以單獨打入法為宜，從一角開始逐塊有序施打到位。具體而言，吊升第一塊鋼板樁，精準控制樁位，保證首塊鋼板樁有足夠的位置精度以及穩定性，以便給后續鋼板樁的插打提供參照基準，使各鋼板樁均精準安裝到位。在插打過程中，每3m測量一次并根據實測結果校正。每完成一根鋼板樁的插打作業后及時將其與導向梁焊接于一體。此后，吊裝其他鋼板樁并將其設置到位，卡好企口，提供外部振動力，將其打至土中的指定深度處，按照此方法重復操作，直至所有鋼板樁均能夠被打設到位為止。

鋼板樁施打時，為使其有效到達指定深度處，需提供外部作用力，而此時易由于控制不當而導致鋼板樁插打存在偏差，加之鋼板樁制作誤差等因素的影響，可能會出現成型圍堰的實際長度難以達到鋼板樁標準寬度整數倍的情況，在此條件下明顯加大鋼板樁的合攏難度。對于此問題，可采用適量的異形鋼板，通過此類裝置的應用實現有效的閉合，或適當調整圍堰軸線，用標準樁實現閉合。對于鋼板樁長度不足的情況，可根據要求采取焊接接長措施。

3.3.3 施工流程

首先測量鋼板樁圍堰的軸線，有效控制結構的豎直度，使其滿足要求；隨后啟用打樁機，利用該設備吊起鋼板樁，期間人工輔助作業，扶正鋼板樁；逐根有序打設到位，期間及時檢測并控制，例如各樁的傾斜度不可超過2%，若由于實際偏差明顯偏大而不具備調整的條件，則將其拔起并重新施打到位。

3.3.4 鋼板樁圍堰施打的注意事項

鋼板樁施打過程中應加強控制，避免鋼板樁晃動，否則會影響打樁的精度。鋼板樁起吊后由施工人員協助，將樁插入鎖口，且在此過程中應做到謹慎操作，否則易損傷鎖口。隨鋼板樁插打作業的持續開展，待打設距設計標高40cm時加大控制力度，保證插打的精度，避免過量插打。

遇軟泥質地層時，鋼板樁在施打過程中易出現偏斜，此時將鋼板樁向上拔起1.0m～2.0m再錘擊樁體，按照此方法上下往復操作多次，最終完成鋼板樁的糾偏操作，使其能夠精準就位。此外，軟泥質基礎偏軟，在施工中易將鄰樁帶入，為解決此問題，將相鄰的幾根樁焊接于一體，且在正式施打前于鎖口處涂抹適量黃油或其他具有潤滑作用的材料，以減小插打時的阻力。

鋼板樁需穩定連接，具體示意圖如圖1所示。

圖1 鋼板樁連接平面示意圖

3.3.5 內支撐的安裝

內支撐的細分結構包含圍囹、斜撐、托架、對撐等，各部分均要設置到位?；娱_挖時，根據實際進度及時將內支撐安裝到位。上層圍囹所用材料為雙拼45a工字鋼，下層則選用雙拼50b工字鋼，經圍囹安裝后其與鋼板樁之間可能會產生間隙，此時利用合適尺寸的鋼板填塞密實。托架牛腿以[16a槽鋼為基礎材料，根據設計圖紙加工而得。橫撐上層、下層兩部分的材料均為Φ529＠10mm加厚鋼管。支撐與圍囹應穩定連接，對此，采用焊接的連接方法，其連接的可靠性較好。內支撐的安裝應具有及時性，即根據開挖進程合理安裝，全程做到隨挖隨撐。

3.4 整平處理

鋼板樁插打到位后，現場水流易對其造成沖刷作用，在持續性影響下將逐步顯現出上下游高低不平的情況。對此，立足于河床面的實際情況做二次整平處理。在經過整平操作后，若河床底面局部仍有低洼的情況，取合適尺寸的彩條布鋪設在封底地面處，并在該處撒適量的沙袋，通過重物的應用穩定壓住該彩條布，在此前提下進一步整平，直至滿足封底的標高要求為止。此外，為有效削弱水流的沖刷作用，經過整平后在承臺外圍堆砌適量的沙袋（總高度至少達到1m）用于阻隔水流。

3.5 圍堰水下封底

橋梁墩位的覆蓋層為透水層，根據此特點，在封底時采用的是水下封底的方案，材料為C25混凝土，厚度1.5m。封底安排在樁基施工平臺拆除后，施工方法為垂直導管法，配套汽車泵聯合作業。從樁基護筒周邊開始，上下游側對稱封底，同步向中間區域推進，最后在護筒中部合攏，由此結束整個封底作業。

水下封底的施工條件較為特殊，干擾因素多，因此在施工中加強測量與控制。除了導管周邊的混凝土面標高外，充分考慮導管作業半徑邊緣的標高，通過對多項參數的控制保證封底混凝土標高的合理性。在封底時，若導管標高超限則予以回調，但此時應注重對導管提起高度的控制，不可因提起量過大而出現導管懸空的情況。在封底混凝土澆筑施工時控制頂面的平整度，并保證其不超過承臺底面的高度[3]。

在圍堰的四個角落分別設集水井，可采用Φ820mm鋼管制作成型，深度按0.4m控制；抽干水后做第二次封底施工，此時將其預埋在圍堰四角。結束封底作業后，鋼板樁的外側易在現場水流作用下而受到影響，從而出現鋼板樁埋深不達標的情況。針對此問題，向圍堰內拋投沙袋用于加強鋼板樁埋深，以免其在水流作用下而發生明顯的變化。

4 結束語

綜上所述，深水橋梁施工條件較為苛刻，復雜度較高，潛在諸多質量隱患和安全隱患，因此合理應用施工技術、加強質量控制均顯得至關重要。在鋼板樁圍堰施工中，各部門工作人員應高度重視，根據實際情況采取合適的施工技術，按照規范將各項工作落實到位，同時加強對鋼板樁傾斜度、封底混凝土質量等方面的控制，若存在問題則及時處理，從而全面提高鋼板樁圍堰的施工質量，為橋梁其他工作的開展夯實基礎。