穆智軍

中鐵七局集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450000

當(dāng)前，一般的河流深水基坑施工大多采用鋼板樁圍堰和鋼套箱圍堰。河床覆蓋層較厚時(shí)，可直接將圍堰結(jié)構(gòu)插打到位，機(jī)械開挖基坑；河床覆蓋層較淺需入巖時(shí)，則需采取預(yù)先爆破成孔或機(jī)械引孔等輔助措施將圍堰結(jié)構(gòu)安裝到位，基坑開挖采取水下爆破開挖。

1 工程概況

花莞高速公路SG13合同段A、C匝道橋跨越仙村涌V級(jí)通航河道，通航凈寬80m，河道屬珠三角水系，受潮汐影響，每天水流方向會(huì)改變一次，河流水深4.5～7m。主橋橋跨采用（55+85+55）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，與現(xiàn)有的廣園快速路跨越仙村涌的橋跨相同，并列布置，橋墩對(duì)齊，承臺(tái)相距僅4m，其中A匝道35#主墩、C匝道29#主墩位于河中間，河床面往下地質(zhì)為強(qiáng)風(fēng)化夾中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，基本沒有土質(zhì)覆蓋層。承臺(tái)設(shè)計(jì)為埋入河床底，基坑開挖深度約3.5m。

由于緊鄰既有橋墩，無法采取爆破施工，只能采取機(jī)械引孔輔助圍堰安裝，基坑采取人工配合小型鑿巖機(jī)開挖。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，文章對(duì)臨近既有橋墩深水無覆蓋層圍堰和基坑開挖施工技術(shù)進(jìn)行研究，得出施工控制要點(diǎn)，為今后類似工程施工提供參考。

2 施工要點(diǎn)

2.1 鋼圍堰設(shè)計(jì)

圍堰采用單排鋼板樁圍堰，圍堰平面尺寸為長(zhǎng)23.3m、寬10.8m，鋼板樁采用長(zhǎng)度為15m的拉森Ⅳ型鋼板樁，設(shè)置3道圍檁，采用雙拼I45a工字鋼，對(duì)撐及斜撐采用?529mm×8mm螺旋鋼管。鋼板樁圍堰平面如圖1所示。

圖1 鋼板樁圍堰平面圖（單位：mm）

2.2 引孔施工

強(qiáng)風(fēng)化至中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖屬于軟巖，旋挖鉆機(jī)配備普通巖石斗即可快速成孔，且旋挖鉆機(jī)移動(dòng)靈活，工效高。鉆機(jī)通過跳打咬孔成槽，因拉森Ⅳ型鋼板樁圍堰厚度為340mm，采用?800mm@600mm的咬合樁孔成槽，寬度為530mm。引孔采用無護(hù)筒成孔方式，旋挖鉆機(jī)直接鉆孔，成孔直徑為1000mm，相鄰孔中心間距為700mm，兩孔之間重合300mm，采用跳打方式進(jìn)行引孔回填。施工前在平臺(tái)上用2根I45工字鋼焊接雙向?qū)蚣?，?dǎo)向架間距為1040mm，再用全站儀放出定位框架，定位框架呈正方形，各邊長(zhǎng)1040mm。作業(yè)人員放出每個(gè)樁位，并安裝定位框架[1]。

引孔施工完成后，進(jìn)行混合材料灌注。根據(jù)鋼板樁插打要求，進(jìn)行了多次試配，綜合各方面因素，最終確定的混合料配比為砂∶黏土∶水泥∶水=306∶306∶76∶566。注漿過程大致與樁基一致，采用水下孔底注入方式。人工下放硬塑管至引孔孔底，下端距孔底10cm，上端與泥漿泵軟管連接，通過泵壓注漿至河床面。

2.3 鋼板樁插打施工

插打鋼板樁前，在鋼板樁的內(nèi)側(cè)設(shè)置導(dǎo)框，鋼板樁根據(jù)導(dǎo)框位置依次打插鋼板樁。導(dǎo)框以最初插打的第1、2塊鋼板樁作為定位，均需垂直插至設(shè)計(jì)標(biāo)高（插打時(shí)應(yīng)反復(fù)仔細(xì)校正鋼板樁垂直度）。打設(shè)位置和方向需反復(fù)校正，保證方向和位置的精準(zhǔn)度，以此起到樣板的作用。

依據(jù)“插樁正直，分散即糾，調(diào)整合龍”的施工要點(diǎn)，鋼板樁打設(shè)順序從上游開始，依次對(duì)稱往下游插打，合龍口設(shè)置在下游轉(zhuǎn)角處。單樁的鎖口內(nèi)均需涂上具有減少摩阻力并加強(qiáng)防滲性能的黃油混合物油膏，以達(dá)到順利插打的目的，保證合龍效果。加強(qiáng)測(cè)量工作，保證樁身垂直、合龍密實(shí)，以防漏水；控制打樁錘下降的速度，提高止水能力[2]。

鋼圍堰合龍段位置為鋼板樁圍堰下游的轉(zhuǎn)角，因轉(zhuǎn)角位置是雙向調(diào)整，遂較利于合龍。提前計(jì)算至轉(zhuǎn)角位置能否滿足合龍要求，若距離偏差不大，可小范圍調(diào)整（倒鏈或千斤頂）實(shí)現(xiàn)合龍；如采用倒鏈或千斤頂亦無法合龍，需根據(jù)實(shí)際情況制作異形樁以實(shí)現(xiàn)合龍。合龍后，再逐根打到設(shè)計(jì)深度。

鋼板樁圍堰施工中的難點(diǎn)是鎖口之間的連接是否緊密，這關(guān)系到圍堰是否能成功抽水進(jìn)行下道工序。因此，施工前、插打時(shí)、抽水后等每道工序均需嚴(yán)格控制。

2.4 圍檁支撐安裝

鋼板樁圍檁的支撐包括圍檁及內(nèi)撐，圍檁固定于鋼板樁內(nèi)壁，圍檁采用雙拼45a工字鋼，內(nèi)撐采用?529mm×8mm鋼管。由于圍檁自重較大，在圍檁底部每隔5m設(shè)置一道牛腿托架支撐圍檁，牛腿托架焊接固定在鋼板樁上。

（1）鋼板樁加固原則。在確保安全的前提下，基坑支撐的施工與基坑內(nèi)水位或泥面的下降按“先支撐后降水或吸泥”的原則進(jìn)行。

（2）鋼圍檁及鋼支撐采用逆作法安裝。利用鋼護(hù)筒作為拼裝平臺(tái)，在鋼護(hù)筒上端割孔，穿入工字鋼伸縮牛腿，在牛腿上將鋼圍檁和鋼支撐拼裝為一體，然后在鋼板樁頂部、鋼護(hù)筒頂部和圍檁上設(shè)掛點(diǎn)，一是掛倒鏈用于下放圍檁，二是掛鋼絲繩用于固定圍檁。然后通過倒鏈將圍檁及支撐整體提升脫離伸縮牛腿，縮進(jìn)牛腿，倒鏈下放圍檁及支撐，至設(shè)計(jì)高程后，拉緊鋼絲繩并將端部掛在鋼板樁頂部[3]。

（3）待圍堰內(nèi)抽水至支撐下方1m時(shí)，在圍檁下方、鋼板樁內(nèi)側(cè)焊接牛腿，用于替代鋼絲繩。

（4）斜支撐端頭設(shè)可靠防滑措施，由于斜撐與圍檁結(jié)構(gòu)存在夾角，直接安裝支撐并施加預(yù)應(yīng)力存在風(fēng)險(xiǎn)，故不宜使用。安裝斜撐前需將斜撐墊板連成整體，對(duì)斜撐支座墊板及鋼圍檁進(jìn)行焊接，焊縫要滿焊牢固，要求焊縫高度≥8mm，在保證端頭板面與支撐垂直后，進(jìn)行斜撐安裝作業(yè)。

2.5 圍堰監(jiān)測(cè)

變形監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)宜選用靠近觀測(cè)區(qū)的現(xiàn)有水準(zhǔn)點(diǎn)；選用具有強(qiáng)制歸心標(biāo)盤的混凝土標(biāo)墩作為平面控制基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)；垂直位移的基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)不銹鋼或銅質(zhì)水準(zhǔn)標(biāo)心，至少布設(shè)1組，每組不少于3個(gè)固定點(diǎn)。

水位觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)需遵循“牢固適用，便于觀察”的原則。針對(duì)圍堰內(nèi)外水位，需實(shí)時(shí)觀察河道水位變化，掌握河道水位在施工階段與圍堰內(nèi)抽水階段的水位情況，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)員要按照相應(yīng)監(jiān)測(cè)頻率監(jiān)測(cè)水位，并按照要求填寫相關(guān)表格。

鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)變形需監(jiān)測(cè)的內(nèi)容為兩側(cè)樁頂沉降量、圍堰內(nèi)土方沉降量，另外，變形監(jiān)測(cè)所得的位移是前后觀測(cè)的坐標(biāo)、高程的變化值，因此必須確?？刂泣c(diǎn)是穩(wěn)定的，減少因控制點(diǎn)誤差對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移值產(chǎn)生的影響。

監(jiān)測(cè)頻率取決于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和圍堰施工周期，可根據(jù)數(shù)據(jù)與實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整。若遇特殊、緊急情況，需及時(shí)安排人員加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，特殊、緊急情況解除后恢復(fù)正常檢測(cè)頻率。監(jiān)測(cè)報(bào)警值應(yīng)以監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的累積變化量和變化速率兩個(gè)變量來確定，若監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)達(dá)到初級(jí)警報(bào)值，項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)人員應(yīng)組織分析異常原因，及時(shí)采取針對(duì)性的挽救措施；若遇事態(tài)升級(jí)，需立即啟動(dòng)應(yīng)急措施，確保人身安全。

3 實(shí)施效益

該工法在花莞高速SG13合同段水中墩圍堰施工中得到了充分應(yīng)用。在臨近既有橋梁，存在潮汐水流且河床無覆蓋層的不利條件下，優(yōu)化鋼板樁圍堰施工工藝，采用人工配合小型鑿巖機(jī)進(jìn)行水下巖基開挖，保證了圍堰結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，施工效率高。采用砂+黏土+水泥+水試配引孔槽內(nèi)回灌材料，既滿足了止水強(qiáng)度要求，又利于后期拔除圍堰結(jié)構(gòu)。該工藝對(duì)比傳統(tǒng)工藝的優(yōu)點(diǎn)在于，新型回填材料在極大程度上增強(qiáng)了鋼圍堰的穩(wěn)定性，且對(duì)潮汐水流等不良水域、無覆蓋層等不良河床地質(zhì)均適用。該項(xiàng)目實(shí)施成果得到了業(yè)主、監(jiān)理單位的一致好評(píng)，并組織各標(biāo)段進(jìn)行學(xué)習(xí)，在相鄰標(biāo)段得到應(yīng)用，效果顯著，為花莞項(xiàng)目總工期節(jié)約了時(shí)間，保證了質(zhì)量安全，取得了良好的社會(huì)效益。

4 結(jié)束語

綜上所述，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，結(jié)合專家對(duì)地質(zhì)環(huán)境的分析和建議，在鄰近既有橋墩潮汐水域無覆蓋層的不利環(huán)境下，采取引孔+全新的回灌材料的方式進(jìn)行鋼板樁圍堰施工對(duì)保障施工的安全和質(zhì)量起到?jīng)Q定性作用。因此，針對(duì)不同的、復(fù)雜的河道，宜分析河道的實(shí)際情況，針對(duì)性地選擇鋼板樁圍堰技術(shù)，為下一步施工奠定良好的基礎(chǔ)。這樣既能實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量目標(biāo)，又能消除施工中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)能提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。