劉海奇

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州貴陽(yáng) 550001）

0 引言

某公路工程2號(hào)橋主橋結(jié)構(gòu)形式為單跨雙層鋼桁梁鋼結(jié)構(gòu)橋，設(shè)計(jì)跨徑為70m，主墩承臺(tái)處于水下，地質(zhì)狀況較為復(fù)雜，卵石層及泥巖層較厚，并且卵石粒徑較大，存在較大的滲水問(wèn)題，通過(guò)傳統(tǒng)施工技術(shù)無(wú)法完成承臺(tái)施工，且危險(xiǎn)性較高。結(jié)合實(shí)際工程案例，該項(xiàng)目采用深基坑水中承臺(tái)引孔鋼板樁圍堰施工技術(shù)，取得了顯著成效。

1 工程概況

某橋梁工程主橋兩幅，左幅橋梁全長(zhǎng)498.996m，右幅橋梁全長(zhǎng)485.8m。左幅跨徑布置為：（5×30）+（3×70）+（32.598+2×34+32.598）=493.196m，右幅跨徑布置為：（4×30）+（3×70）+（5×30）=480m。主橋上構(gòu)形式為雙層鋼結(jié)構(gòu)連續(xù)桁架橋，該橋全橋共有承臺(tái)29個(gè)，其中主橋26個(gè)，梯道3個(gè)，其中水中承臺(tái)4個(gè)，主要為左幅6#、7#墩，右幅5#、6#墩。具體承臺(tái)結(jié)構(gòu)規(guī)格為（長(zhǎng)×寬×高）0.3m×10.3m×2.5m。

2 工藝原理

該技術(shù)工藝原理主要是通過(guò)在筑島平臺(tái)采用旋挖鉆機(jī)對(duì)承臺(tái)周圍實(shí)施引孔，孔徑為1.0m、孔間搭接20～30cm、采用跳樁的方式施工，待引孔完成后及時(shí)在孔內(nèi)回填砂和粉質(zhì)土，用來(lái)替換卵石層和硬質(zhì)泥巖層，保證插打施工順利開展，然后采用50t吊車和90t振動(dòng)錘實(shí)施鋼板樁圍堰施工。

圍堰施工完畢后采用分層開挖的方式進(jìn)行土方開挖，待首層土方挖土完成后，及時(shí)進(jìn)行圍堰內(nèi)支撐系統(tǒng)搭設(shè)，從而有效提升基坑的安全性和可靠性。待土方開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，立即采用常規(guī)方式進(jìn)行承臺(tái)施工。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

（1）鋼板樁準(zhǔn)備

鋼板樁進(jìn)行插打前必須在鎖口位置均勻涂刷黃油，以提高潤(rùn)滑程度，便于打入及拔出；同時(shí)將鋼板樁底部凹槽封閉，以有效防止土體進(jìn)入。在進(jìn)行堆放時(shí)要嚴(yán)格按規(guī)范要求將其堆放在平整堅(jiān)實(shí)的區(qū)域，底部加設(shè)墊木，確保高度不高于5層。

（2）材料準(zhǔn)備

施工前，根據(jù)施工方案及現(xiàn)場(chǎng)條件及時(shí)組織材料進(jìn)場(chǎng)。

（3）設(shè)備準(zhǔn)備

鋼板樁插打前，應(yīng)全面檢查振動(dòng)錘；振動(dòng)錘是鋼板樁施工的主要設(shè)施，施工前必須安排專人進(jìn)行細(xì)致檢查，確保設(shè)備各項(xiàng)性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）場(chǎng)地準(zhǔn)備

鋼板樁施工完成后，及時(shí)清理承臺(tái)施工區(qū)域的廢渣，并將筑島平臺(tái)按照設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行場(chǎng)地平整。

3.2.2 鋼板樁引孔施工

（1）設(shè)備選型

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械布置情況，鋼板樁引孔施工通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)樁基鉆孔機(jī)械完成，R285RC10型旋挖鉆機(jī)一臺(tái)，保證達(dá)到引孔施工的基本要求。

（2）旋挖鉆機(jī)引孔

通過(guò)旋挖鉆機(jī)完成引孔施工，成孔孔徑為1 000mm，中心間距800mm，深度11.5m，為在施工中有效避免塌孔，要埋設(shè)鋼護(hù)筒。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求依次引孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置，每完成一個(gè)引孔及時(shí)進(jìn)行回填處理，待前一孔位成孔后再進(jìn)行下一樁孔引孔施工。旋挖鉆機(jī)引孔孔位布置見圖2。

圖2 旋挖鉆機(jī)引孔孔位布置圖（單位：cm）

（3）引孔施工順序

先埋設(shè)1、2號(hào)鋼護(hù)筒，鉆孔至預(yù)定位置對(duì)1、2號(hào)孔實(shí)施回填，然后將護(hù)筒移動(dòng)至4、5號(hào)孔位，埋設(shè)3號(hào)鋼護(hù)筒，對(duì)3號(hào)孔實(shí)施引孔施工。待回填完3～5個(gè)孔位后正式進(jìn)行鋼板樁插打，按照上述方式逐步完成承臺(tái)周圍引孔和插打施工。實(shí)際引孔施工順序如圖3所示。

圖3 旋挖鉆機(jī)引孔順序圖

（4）引孔灌砂及灌干土施工

根據(jù)圖3順序進(jìn)行引孔施工，待引孔完畢后及時(shí)進(jìn)行樁基回填，選擇粒徑不超過(guò)10cm的砂和粉質(zhì)土進(jìn)行回填施工。深度控制在12m，樁基底部3m范圍用砂回填，剩余9m可采用粉質(zhì)干性土填至樁基頂部?；靥钔瓿珊蠹皶r(shí)進(jìn)行鋼板樁插打施工。引孔后樁基回填示意圖見圖4：

圖4 引孔后樁基回填示意圖（單位：cm）

3.2.3 插打鋼板樁

（1）設(shè)備選擇

選擇50t吊車全程配合90t振動(dòng)錘實(shí)鋼板樁插打施工，擬選用功率為90kW的振動(dòng)錘。

（2）鋼板樁圍堰體系設(shè)計(jì)

承臺(tái)施工選擇長(zhǎng)度為12m的拉森Ⅳ型鋼板樁，材質(zhì)為SY295，圍堰截面尺寸為12.5m×12.5m，中間分別設(shè)置一道內(nèi)支撐和兩道圍檁，封底形式為干封底施工。承臺(tái)處于設(shè)計(jì)水位下方，鋼板樁底端為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，采用填充泥夾土的方式形成筑島。結(jié)合力學(xué)計(jì)算得出的側(cè)土壓力及支撐體系的具體類型構(gòu)建MIDAS模型，底端運(yùn)用滑動(dòng)絞支座，鋼板樁和土體連接部位采用彈性連接，對(duì)外側(cè)施加主動(dòng)土壓力，通過(guò)具體計(jì)算，該鋼板樁圍堰承載性能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的安全性。

（3）定位架制作

為有效保證鋼板樁插打施工的高效性、準(zhǔn)確性和安全性，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工原材I36b工字鋼，通過(guò)組合2I36b工字鋼與板連接形成整體，用作鋼板樁插打定位架。

3.2.4 基坑開挖及內(nèi)支撐

（1）吊盤制作。由于項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)及周邊區(qū)域無(wú)加長(zhǎng)臂挖掘機(jī)，加長(zhǎng)臂挖機(jī)施工效率低，費(fèi)用高。鑒于此種狀況，決定應(yīng)用δ6mm鋼板和[12槽鋼焊制土方吊盤，配備50t汽車吊和小型60挖掘機(jī)實(shí)施土方開挖并清運(yùn)。

（2）基坑開挖采用分層開挖，隨挖隨撐的方式進(jìn)行施工。承臺(tái)挖土深度為6.6m，根據(jù)相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求分兩層實(shí)施土方開挖。首層開挖完成后及時(shí)搭設(shè)圍檁及內(nèi)支撐，待首道支撐搭設(shè)完成后開始下層土方開挖，開挖及施工過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)基坑邊坡變形和位移情況。

3.2.5 承臺(tái)結(jié)構(gòu)施工

承臺(tái)基坑開挖完畢后及時(shí)進(jìn)行第二道圍檁及內(nèi)支撐搭設(shè)，搭設(shè)完成后基坑內(nèi)部支撐系統(tǒng)整體完成。后續(xù)施工流程與普通承臺(tái)施工方式相同，在實(shí)際施工中對(duì)基坑變形及位移進(jìn)行全面跟蹤監(jiān)測(cè)。

3.2.6圍檁拆除及鋼板樁拔除

（1）內(nèi)支撐拆除。待水中承臺(tái)及相關(guān)施工工序全部完成后，按照自下而上的順序完成內(nèi)支撐拆除工作。

（2）鋼板樁拔除。待圍堰內(nèi)部支撐體系全部拆完后，依次拔出鋼板樁。在具體進(jìn)行鋼板樁拔除前，要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況全面分析拔樁時(shí)間及順序，防止因拔樁振動(dòng)或夾帶土體過(guò)多造成地面下沉，對(duì)施工完成的地下結(jié)構(gòu)造成不利影響。

（3）拔樁時(shí)為避免夾帶土體，在拔出過(guò)程中可適當(dāng)進(jìn)行振動(dòng)，盡可能使樁身土體分離。同時(shí)，拔樁過(guò)程中要密切關(guān)注樁機(jī)運(yùn)行情況，當(dāng)拔出較難時(shí)，要立即暫停拔樁，可通過(guò)先往下錘擊的方式使樁身出現(xiàn)松動(dòng)，然后再進(jìn)行拔樁，重復(fù)多次便可將樁順利拔出。

4 質(zhì)量控制

4.1 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

鋼板樁引孔成孔質(zhì)量偏差量見表1：

表1 鋼板樁引孔成孔質(zhì)量偏差量

4.2 質(zhì)量保證措施

（1）重視前期工作，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況設(shè)計(jì)適宜的施工方案；工程質(zhì)量控制主要是對(duì)施工過(guò)程的監(jiān)管，必須加強(qiáng)過(guò)程控制，強(qiáng)化施工現(xiàn)場(chǎng)管理。

（2）完善后評(píng)價(jià)機(jī)制，嚴(yán)格工程交工驗(yàn)收程序。推行施工精細(xì)化管理：按照施工設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)施工程序、關(guān)鍵工藝、隱蔽工程施工等內(nèi)容進(jìn)行檢查；檢查是否出現(xiàn)違規(guī)施工；定期查驗(yàn)施工設(shè)備的使用情況，確保其性能滿足施工需要；檢查現(xiàn)場(chǎng)施工材料的質(zhì)量、種類及施工工藝是否達(dá)標(biāo)。

（3）根據(jù)相關(guān)施工規(guī)范及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件制定施工方案，合理配置施工機(jī)械設(shè)備，并對(duì)材料進(jìn)場(chǎng)嚴(yán)格控制；強(qiáng)化鋼板樁插打質(zhì)量和引孔質(zhì)量控制。

（4）鋼板樁插打施工要嚴(yán)格控制樁位高程，允許偏差為±100mm，入土較慢時(shí)要全面分析原因，并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

（5）嚴(yán)格控制圍檁、吊盤等設(shè)施的質(zhì)量，在施工時(shí)實(shí)時(shí)進(jìn)行質(zhì)量檢查，有效保證施工安全。

（6）強(qiáng)化質(zhì)量檢查工作，定期組織質(zhì)量驗(yàn)收和檢查，通過(guò)科學(xué)、先進(jìn)的質(zhì)檢手段嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，對(duì)檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，監(jiān)督相關(guān)人員及時(shí)整改，從根本上確保施工質(zhì)量。

5 結(jié)論

該橋梁工程共有四個(gè)水中承臺(tái)，采用承臺(tái)引孔鋼板樁圍堰施工技術(shù)科學(xué)高效地完成了水中承臺(tái)的引孔施工，與其他施工方式相比，其具有施工效率高、周期短、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)科學(xué)完成了不良地質(zhì)狀況下水中深基坑承臺(tái)的施工，同時(shí)為后續(xù)類似橋梁工程施工提供了強(qiáng)有力的經(jīng)驗(yàn)借鑒，具體優(yōu)勢(shì)如下：

（1）實(shí)施鋼板樁圍堰+內(nèi)支撐圍檁組合形式對(duì)基坑實(shí)施全面支護(hù)，通過(guò)受力分析鋼板樁圍堰為主要承載結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行基坑土方開挖時(shí)承載性能顯著，具有較高的安全性。此外，根據(jù)實(shí)際工程使用效果表明支護(hù)性能優(yōu)良，大幅提高了施工安全系數(shù)。

（2）應(yīng)用引孔鋼板樁圍堰施工技術(shù)，有效增強(qiáng)了基坑防水性能，使承臺(tái)處于干作業(yè)環(huán)境，降低了施工難度，提升了承臺(tái)施工質(zhì)量。

（3）該技術(shù)的成功應(yīng)用，全面克服了鋼板樁不能穿透泥巖層及大粒徑卵石層的技術(shù)難題，同時(shí)，相比傳統(tǒng)的引孔施工工藝，大幅縮短了施工周期。

（4）應(yīng)用引孔鋼板樁圍堰施工技術(shù)，在承臺(tái)施工完成后，可及時(shí)進(jìn)行鋼板樁及內(nèi)支撐的拆除，實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)使用，降低了施工成本。

（5）引孔鋼板樁圍堰施工技術(shù)與傳統(tǒng)的承臺(tái)放坡土方開挖方式相比，有效減少了土方挖填量，減少了承臺(tái)施工對(duì)周圍環(huán)境的破壞，同時(shí)，施工全程無(wú)建筑垃圾產(chǎn)生，所用材料可循環(huán)使用，具有較強(qiáng)的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性。