摘要 隨著我國發(fā)展速度不斷加快，各類基礎(chǔ)工程的建設(shè)數(shù)量逐年增多，以懷化鴨嘴巖大橋工程為例，在深基坑施工中選擇了鎖口鋼板柱圍堰技術(shù)，結(jié)合工程實(shí)際情況不斷優(yōu)化建設(shè)流程，就重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行處理和調(diào)整，在此基礎(chǔ)上做好安全控制，最終為工程順利完工奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，避免投入使用發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)問題。

關(guān)鍵詞 大橋施工;深基坑作業(yè);鎖口鋼板樁;圍堰施工技術(shù)

中圖分類號 U445.556 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號 2096-8949（2022）06-0111-03

前言

在大橋深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工技術(shù)應(yīng)用匯總，為了進(jìn)一步契合時(shí)代發(fā)展建設(shè)需求，避免因施工存在問題而導(dǎo)致項(xiàng)目整體受到影響，在建設(shè)過程中需要預(yù)先進(jìn)行地質(zhì)勘察，了解該技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)和難點(diǎn)，處理好開挖和支撐的關(guān)系，根據(jù)基本特性實(shí)施各個(gè)環(huán)節(jié)，最后結(jié)合實(shí)際情況制定方案，以此對各個(gè)施工環(huán)節(jié)操作規(guī)范性控制，確保基坑變形量始終控制在合格指標(biāo)之內(nèi)。

1 深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工技術(shù)概述

1.1 技術(shù)內(nèi)涵

鋼板樁是帶有鎖口的一種型鋼，有各種尺寸及聯(lián)鎖形式，其不僅強(qiáng)度高，且可以在深水中施工，以此提高工程建設(shè)質(zhì)量，保證項(xiàng)目完工后的整體效益。在施工中圍堰內(nèi)有縱橫向支撐，由許多互相連接的單體所構(gòu)成，其中包含各種尺寸及聯(lián)鎖形式，抽水設(shè)計(jì)深度達(dá)20 m，而每個(gè)單體又由許多鋼板樁組成，且應(yīng)用中都能獨(dú)自抵抗傾覆、滑動(dòng)和防止聯(lián)鎖處的拉裂[1]。

1.2 技術(shù)應(yīng)用

在深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工技術(shù)應(yīng)用中，為防止因流速增大引起水流對圍堰、河床集中沖刷的情況，施工前可以在上下游及兩岸設(shè)測量觀測點(diǎn)，保證堰體外坡面有受沖刷危險(xiǎn)時(shí)及時(shí)獲取相關(guān)參數(shù)信息。同時(shí)，施工中應(yīng)控制圍堰長、短邊方向的定位，按照從上游向下游的順序進(jìn)行合龍，黏土中不宜使用射水下沉辦法，如發(fā)現(xiàn)問題則需要立即糾正，避免對施工建設(shè)造成影響。

2 大橋深基坑鎖口鋼管樁圍堰方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 工程概況

懷化鴨嘴巖大橋工程，橋梁總體布置為3.5 m橋臺(tái)（40+36）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁+（200+74+45）m獨(dú)塔斜拉橋+3.5 m橋臺(tái)，行車速度主線采用60 km/h;主線道路全長550 m;南岸路基段長148 m、標(biāo)準(zhǔn)寬36 m。 3#墩基礎(chǔ)為主塔基礎(chǔ)，采用樁基礎(chǔ)，承臺(tái)頂標(biāo)高211 m，鉆孔樁基礎(chǔ)采用筑島平臺(tái)施工，最終實(shí)施圍堰方案開挖基坑，但圍堰的防水、阻水難度較大，經(jīng)過多方探討擬采用鎖口鋼管樁結(jié)構(gòu)形式的圍堰方案，最終有效解決主塔基坑樁基及承臺(tái)施工問題。

2.2 施工要點(diǎn)

鎖扣鋼管樁圍堰加工比較簡單，能夠滿足現(xiàn)場施工要求，雖然用鋼量高達(dá)820 t，但可以大部分回收并用于支架工程，鎖口鋼管樁圍堰的加工和插打都可利用現(xiàn)有設(shè)備，要求平面形狀仿橋梁承臺(tái)系梁的形狀布置，鎖口鋼管樁圍堰總長192 m，鋼管樁174根，以滿足施工空間的要求。鎖口鋼管樁圍堰無縫鋼管轉(zhuǎn)角點(diǎn) 1-2-3-4-5-6，迎水側(cè)沉入深度控制原則，上層中心標(biāo)高212.0 m，下層圍檁在基坑開挖完成并澆筑封底混凝土后拆除，內(nèi)撐采用強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)Q345鋼管提高荷載，具體如圖1所示，以此為承臺(tái)、系梁澆筑騰出施工空間[2]。

3 大橋深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工分析

3.1 服務(wù)年限

工程采用鎖口鋼管樁結(jié)構(gòu)形式的圍堰方案，部分區(qū)域以放坡法為主，在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)以臨時(shí)支護(hù)為主，對其使用年限的控制以根據(jù)支護(hù)竣工結(jié)束后的1年時(shí)間為計(jì)算基準(zhǔn)，控制基坑安全等級，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計(jì)，全部區(qū)域圍堰施工的安全等級為一級，依據(jù)不同等級分布進(jìn)行驗(yàn)算，并把相關(guān)數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄，為后續(xù)施工作業(yè)順利開展奠定良好基礎(chǔ)[3]。

3.2 參數(shù)驗(yàn)算

參數(shù)驗(yàn)算需要考慮的基礎(chǔ)條件較多，其中包括基坑壁（邊坡）高度、實(shí)際條件、邊界特征等，可按照支護(hù)斷面對具體數(shù)值驗(yàn)算、分析等，完成深基坑安全等級及參數(shù)驗(yàn)算工作。同時(shí)，依據(jù)工程勘察報(bào)告的數(shù)據(jù)，為施工作業(yè)提供相應(yīng)的科學(xué)指標(biāo)，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

3.3 地段結(jié)構(gòu)

以工程建設(shè)要求為出發(fā)點(diǎn)，探究地段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，包括支護(hù)形式、護(hù)壁樁、鋼絞絲、頂梁等，考慮整體支護(hù)效果，注意分層處理、施工階段控制進(jìn)度與質(zhì)量，組建專業(yè)化施工隊(duì)伍，監(jiān)管部門積極參與，對全程跟蹤管控。同時(shí)，控制各放點(diǎn)位置，并逐一校對，做好記錄工作;鋼絞絲要控制其強(qiáng)度（1 860 N/mm2），截長預(yù)留大于700 mm張拉長度，但是不包括腰梁厚度，沿桿體軸線間隔1.5～2.0 m/個(gè)。

4 大橋深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工技術(shù)應(yīng)用策略

4.1 開展工程勘察工作

懷化鴨嘴巖大橋工程在深基坑鎖口鋼板樁圍堰施工中，充分考慮當(dāng)?shù)氐淖匀坏刭|(zhì)保護(hù)情況，結(jié)合當(dāng)前需地質(zhì)支護(hù)的項(xiàng)目工程質(zhì)量來組織進(jìn)行，將地質(zhì)勘察支護(hù)工作重點(diǎn)落實(shí)下去，勘察內(nèi)容包括土質(zhì)地層主體結(jié)構(gòu)、地下室和水位等，準(zhǔn)確評價(jià)當(dāng)前區(qū)域的實(shí)際情況，深入了解不同施工區(qū)域的地質(zhì)差異，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況特點(diǎn)進(jìn)行材料準(zhǔn)備工作，最終將問題有效解決。

4.2 確定最不利工況

上述工程分析鋼管樁在各工況下受力情況，在圍堰內(nèi)開挖土石方至上層內(nèi)撐底部要求標(biāo)高211.0 m，樁底固結(jié)在開挖面以下地基中，荷載為開挖面以上土壓力和水壓力形成的線性荷載，基坑挖至下層支撐底面標(biāo)高207.0 m，上端與上層圍檁、內(nèi)支撐系統(tǒng)鉸接。安裝上、下層支撐后基坑開挖至封層，挖至封底混凝土層底面標(biāo)高201.0 m，側(cè)向荷載為開挖面形成線性荷載，拆除下層圍檁及內(nèi)撐系統(tǒng)保留上層圍檁、內(nèi)支撐系統(tǒng)，鋼管樁下端固結(jié)在封底混凝土中，側(cè)向荷載為封底混凝土頂面以上土壓力和水壓力形成的線性荷載[4]。

4.3 建立圍堰模型

鎖口鋼管樁圍堰采用Midas Civil橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件整體建模，鋼管樁與承臺(tái)底地基固結(jié)，對于灰?guī)r地基固結(jié)點(diǎn)位于承臺(tái)底下1 m，內(nèi)撐與內(nèi)撐之間的連接采用共節(jié)點(diǎn)剛性連接方式，圍堰的荷載按自重系數(shù)為1施加，地面以下第n層的土壓強(qiáng)由下式計(jì)算：壓強(qiáng)Ppn=（qn+∑γi×hi）Kpn-2Cn√（Kpn），工程在施工中只對覆蓋層計(jì)算土壓力，式中Pan、Ppn分別為地基以下第n層土底面作用的壓力強(qiáng)度，施工荷載按q=45 kN/m2考慮，避免施工出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)問題。

4.4 支撐體系施工

鋼管樁安排在鋼管樁加工場地內(nèi)進(jìn)行拼裝焊接，將鋼管樁與鎖口鋼管、工字鋼按設(shè)計(jì)圖焊接成整體，開口要豎直、平順，開口寬度誤差要求≤2 mm。為了保證鋼管樁與工字鋼及鎖口無縫鋼管的焊縫質(zhì)量，無縫鋼管￠168 mm割口處理后與工字鋼形成鎖口，沿鋼管樁縱向50 cm設(shè)置一道N1加固鋼板肋，具體搭設(shè)如圖2所示[5]。

4.5 角撐內(nèi)撐施工

基坑支護(hù)如存在問題，會(huì)為后續(xù)建設(shè)埋下安全隱患，常見病害類型主要分為三個(gè)方面，即防護(hù)加固工程結(jié)構(gòu)變形破壞、坡面變形病害和坡體變形病害。為避免施工出現(xiàn)問題，要求在角撐梁施工過程中把樁表面的浮土清理干凈，確保同一標(biāo)高下的梁頂齊平，基坑凌空面如作業(yè)高度>1.5 m安裝配套安全網(wǎng)，以構(gòu)建全面的安全防護(hù)體系，內(nèi)撐梁施工開始之初首先要設(shè)置立柱，保證設(shè)計(jì)與實(shí)際的施工情況相同，從而提高整體施工建設(shè)質(zhì)量。

4.6 鎖口鋼管樁合龍

為保證鋼管樁圍堰合龍時(shí)兩側(cè)鎖口互相平行，在即將合攏時(shí)開始測量并計(jì)算出鋼管樁底部的直線距離，在此過程中必須調(diào)整好角樁方向，確定下一步鋼管樁如何插打，避免出現(xiàn)施工偏差問題。同時(shí)，該工程合攏選擇在角樁附近，調(diào)整合攏邊相鄰一邊離導(dǎo)向架的距離，全部以常見構(gòu)件為主，當(dāng)鋼管樁兩端相距 10～15 根樁的距離時(shí)，讓其一面鎖口與對面的鋼管樁鎖口盡量保持平行[6]。

4.7 鋼支撐拆除

支撐拆除可以理解為“倒換”過程，如發(fā)現(xiàn)支撐軸力接近設(shè)計(jì)值，則需要對支撐進(jìn)行加固或增加新的支撐，鋼支撐拆除應(yīng)隨土方回填分段拆除，遵循“先下層、后上層;先兩端、后中間”的原則，可以在活動(dòng)端設(shè)2臺(tái)100 t千斤頂取出鋼楔塊，用汽車吊將支撐吊出基坑，相鄰支撐不得同時(shí)拆除。支撐拆除前應(yīng)完成傳力體系，發(fā)現(xiàn)異常情況需啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，及時(shí)通知相關(guān)部門協(xié)商解決，注意相鄰支撐內(nèi)力變化和基坑變形情況。

4.8 完工后檢測

懷化鴨嘴巖大橋工程根據(jù)施工土壤性質(zhì)、基坑開挖深度，選擇安全系數(shù)較高的圍護(hù)結(jié)構(gòu)與施工操作方式，避免施工時(shí)出現(xiàn)下沉、開裂、傾斜等安全事故。在檢測中要求進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，將3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)分別布置在基層支護(hù)主體結(jié)構(gòu)頂部、底部及中間節(jié)點(diǎn)位置，定期進(jìn)行巡視、記錄，為后續(xù)施工建設(shè)提供技術(shù)指導(dǎo)，通過鎖扣鋼板樁圍堰施工，有效地保證了3號墩施工安全與質(zhì)量，不僅節(jié)約了建設(shè)工期，且為大橋深大基坑開挖提供了較好的施工范例。

5 結(jié)束語

合理應(yīng)用鎖口鋼板樁圍堰施工技術(shù)，不僅可以避免深基坑施工時(shí)坍塌的危險(xiǎn)，還減少了工程開挖量及支護(hù)措施等，為承臺(tái)施工提供了良好的施工條件。同時(shí)縮短了承臺(tái)施工工期，懷化鴨嘴巖大橋工程應(yīng)用該方案最終順利完工。

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收稿日期：2022-01-07

作者簡介：蒲水山（1974—），男，本科，高級工程師，主要從事高速公路監(jiān)理工作。