大型水中低樁承臺鋼板樁圍堰施工工藝

1、大型水中低樁承臺鋼板樁圍堰施工工藝摘要：大型水中低樁承臺鋼板樁圍堰鋼內(nèi)支撐施工具有施工工藝簡單、安全度較高、可控性強(qiáng)、拼裝簡便、安裝快捷的特點；即能大幅縮短施工工期，而且能有效控制和節(jié)約施工成本，在工程造價方面有明顯的優(yōu)勢。關(guān)鍵詞：水中低樁承臺 ， 鋼板樁 ， 圍堰 ， 施工1.前言 大型水中低樁承臺鋼板樁圍堰施工工藝適用在軟弱地層中修建鐵路（公路）大型.異形水中承臺.建筑基礎(chǔ)等水中工程。因為鋼板樁長度的局限性，適用水深為2-8m。該工藝通過鋼板樁圍堰及鋼圍檁內(nèi)支撐，在能充分滿足工程要求的前提下，能大幅降低施工難度和施工成本，節(jié)省施工工期?，F(xiàn)以由湖南路橋建設(shè)集團(tuán)公司承建的廣深沿江高速A2合同段

2、B8標(biāo)太平特大橋主墩水中承臺的鋼板樁施工為實例。 2.鋼板樁圍堰的選定 廣深沿江高速A2合同段B8標(biāo)太平特大橋路線于牛頭山隧道出口和虎門漁政大樓右側(cè)之間跨越太平水道，為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，其主橋主墩承臺為八邊形，平面尺寸為18.827.85m。其中左幅8#墩與右幅7#墩為對應(yīng)墩位，兩個承臺之間最小間距為6.49m；左幅9#墩與右幅8#墩為對應(yīng)墩位，兩個承臺之間最小間距為0.87m。每個主墩承臺底下均為22根樁，樁基為D200cm鉆孔灌注樁。主橋主墩承臺為八邊形，平面尺寸為18.827.85m。 橋址主墩區(qū)水深約4米，水流緩慢，泥質(zhì)河底，河道順直。主河槽.河岸穩(wěn)定。橋位處河段為感潮河段，受洪

3、水.潮夕的共同影響，流量.流速.水位之間相互獨立成系列，水文條件十分復(fù)雜。主墩墩位河床為淤泥質(zhì)土層。平均高潮水位0.40.72m，平均低潮水位0.960.80m，最大潮差2.393.04m，最高風(fēng)暴潮位達(dá)3.4m。每天2次。 根據(jù)太平特大橋主橋主墩承臺的各項技術(shù)特點，鋼板樁圍堰施工工藝較鋼套箱等其他施工工藝具備以下優(yōu)勢： 1）阻水?dāng)嗝孑^鋼套箱圍堰小，鋼板樁拼裝簡便.安裝快捷，能確保水中承臺施工安全，優(yōu)質(zhì).高效.工藝簡單實用。 2）可顯著降低工程造價，經(jīng)濟(jì)合理。 3）工藝可操作性強(qiáng)，易推廣。 4）施工對周圍環(huán)境影響小。 采用鋼板樁圍堰進(jìn)行施工，其中左幅8#墩.右幅7#墩鋼板樁圍堰尺寸為30.82

4、1.2m，左幅9#墩與右幅8#墩承臺之間間距過小，只有0.87m，采用一個較大的鋼板樁圍堰同時施工兩個承臺，圍堰尺寸為59.0224.4m。鋼板樁采用拉森IV型，長度為18m，鋼板樁圍堰頂面高程為4.2m，鋼板樁入土深度約為11m。圍堰共設(shè)兩道內(nèi)撐，下內(nèi)撐設(shè)在-1.0m的標(biāo)高位置，上內(nèi)撐設(shè)在圍堰頂面，標(biāo)高為+4.05m位置。下內(nèi)撐采用雙拼45工字鋼作為圈梁，采用雙拼36工字鋼支撐于鋼護(hù)筒上，上內(nèi)撐采用雙拼36工字鋼，連接采用焊接和法蘭連接兩種形式。 3.工藝流程 3.1樁基施工完后拆除原施工平臺，清理基底淤泥，挖除平臺范圍內(nèi)泥沙至承臺底標(biāo)高以下約3m； 3.2在樁基鋼護(hù)筒上焊接承重架牛腿，拼裝

5、上下內(nèi)撐圍檁； 3.3上下內(nèi)撐圍檁在鋼護(hù)筒支撐架上拼裝完成后開始鋼板樁施工，鋼板樁利用浮吊配合振動錘進(jìn)行插打，插打時利用上下內(nèi)撐圍檁作為導(dǎo)向梁。 3.4 鋼板樁插打完成后，往圍堰內(nèi)回填2m厚砂層至承臺設(shè)計底標(biāo)高以下1m位置。 3.5 拋砂完成后，下放內(nèi)撐，潛水員利用木楔將內(nèi)撐圈梁與鋼板樁之間間隙堵塞。 3.6 安裝上內(nèi)撐撐桿，抽水至下內(nèi)撐底面以下30cm，在鋼板樁上焊接牛腿支撐下內(nèi)撐，同時固定上內(nèi)撐到鋼板樁上。 3.7抽干圍堰內(nèi)的水，設(shè)置集水井，澆筑100cm厚的封底砼。 鋼板樁圍堰由鋼板樁和內(nèi)撐組成，內(nèi)撐系統(tǒng)由型鋼組成，下內(nèi)撐圈梁作為鋼板樁打設(shè)的導(dǎo)梁，為矩形框，圈梁之間用型鋼作為撐桿，增加框

6、架的穩(wěn)定性。鋼板樁打設(shè)完成后，導(dǎo)梁由焊接在鋼板樁上的牛腿支撐成為下內(nèi)撐。 采用的內(nèi)撐系統(tǒng)屬梁桿組合式，垂直方向上共設(shè)2層。內(nèi)撐系統(tǒng)分為內(nèi)撐桿與外圈梁兩部份，桿梁組合成整體穩(wěn)定框架結(jié)構(gòu)，共同抵抗鋼板樁外水壓力，保證承臺施工處于無水狀態(tài)并及時施工封底砼，采用自上而下逐漸降低圍堰內(nèi)水位并逐漸及時完成鋼圍檁內(nèi)支撐安裝法形成工藝。 承臺鋼板樁圍堰施工工藝框圖 4.施工方法 4.1施工準(zhǔn)備 4.1.1機(jī)械.材料進(jìn)場：鋼板樁圍堰施工的主要施工機(jī)械為拆除施工平臺階段的汽車吊.塔吊.平板汽車.振動錘，挖除淤泥階段的挖泥船.泥漿船，插打鋼板樁階段的浮吊.汽車吊.塔吊.材料船，拋砂階段的運(yùn)砂船.材料船.內(nèi)撐安裝階段

7、的浮吊.汽車吊.平板車等機(jī)械設(shè)備。設(shè)備在進(jìn)入施工場地前必須完成機(jī)械檢修和報審程序，以免因機(jī)械故障影響施工工期。 4.1.2鋼板樁型號為拉森IV型，18m長，截面為槽型，鋼板樁連接為套型鎖口。采用套型鎖口，兩樁聯(lián)結(jié)能轉(zhuǎn)角10-15度，防滲性好。鋼板樁材料進(jìn)場前，應(yīng)對鋼板樁進(jìn)行檢查.修整.組拼。 4.1.3鋼板樁打設(shè)1臺水上浮吊進(jìn)行，主要施打設(shè)備為1套60t液壓夾子振動錘及配套設(shè)備。鋼板樁由兩組平板車運(yùn)至碼頭吊至平駁或工作船上，由平駁拖至施工平臺旁停靠由水上浮吊施打。 4.2鋼板樁插打 4.2.1導(dǎo)向框拼裝：完成全部前序準(zhǔn)備工作后，先拼裝導(dǎo)向圈梁即下內(nèi)撐圈梁，導(dǎo)向圈梁的安裝位置嚴(yán)格按施工圖放樣。由

8、于鋼板樁在插打過程中受水流的沖擊導(dǎo)向梁受力較大，需安裝焊接牢固。導(dǎo)向圈拼裝時，以手拉葫蘆掛在承重架上，圈梁拼裝完成后再與護(hù)筒臨時焊接固定，作為插打鋼板樁的導(dǎo)梁。圈梁采用法蘭連接成矩形框架，完成圈梁拼裝后，開始插打鋼板樁。 4.2.2鋼板樁插打 安插鋼板樁使用浮吊，吊鉤吊住鋼板樁頭，使鋼板樁成垂直狀態(tài)。第一根樁插打時要從兩個相互垂直方向時控制垂直度，緊貼導(dǎo)梁插入土中并施工打到位。起吊第二根樁插入第一根樁的鎖口中，重復(fù)起吊施打后面的鋼板樁； 將已經(jīng)插打到位的幾根鋼板樁固定電焊在導(dǎo)向梁上，插打組拼好的鋼板樁。每組鋼板樁插打完以后，用鋼筋頭點焊固定在內(nèi)導(dǎo)向框上。避免下一根施打時導(dǎo)致前一根被動跟進(jìn)。 插

9、打一組鋼板樁后用硬木將鋼板樁與內(nèi)導(dǎo)向框之間的間隙塞緊； 在打設(shè)鋼板樁困難時，防止錘擊過猛，導(dǎo)致鋼板樁下端彎卷，造成拔樁時困難； 鋼板樁插打時隨時糾正偏斜，當(dāng)偏斜過大不能用拉擠方法調(diào)正時，應(yīng)拔起重打。在合龍時由于板樁鎖口不平行或尺寸不符合，可采取利用手拉葫蘆將相鄰板樁鎖口調(diào)整，或在相鄰兩根樁間焊接異型鋼板樁。 4.2.3鋼板樁施打順序 在有潮水的河流上安插鋼板樁，因為有兩個流向的影響，為減少水流的阻力，可采取從上游端開始，向河岸和河中兩側(cè)插打，在下游端合龍。在主墩上游端一側(cè)開始施打第一根鋼板樁，在平潮水位或流水較緩時插入，保證其垂直度。依次在第一根樁左右兩側(cè)沿內(nèi)導(dǎo)梁兩個方向插打鋼板樁，由第一根樁

10、各向河岸，水中方向延伸插打，最后在主墩靠下游一側(cè)合龍，這樣可減少鋼板樁迎水面積，改善導(dǎo)向框受力狀況，加快施工進(jìn)度。在鋼板樁圍堰完成后，將鋼板樁與內(nèi)導(dǎo)框之間的空隙逐個以硬木塞緊。 鋼板樁插打質(zhì)量要求： 鋼板樁傾斜度小于0.5%； 插入的鋼板樁必須緊靠內(nèi)導(dǎo)向框，如不能靠近時，其間隙應(yīng)小于2cm，并以硬木塞緊。 4.2.4施工注意事項 圍堰施工的關(guān)鍵在于止水防滲，在材料進(jìn)場時，經(jīng)過檢查的鋼板樁在打設(shè)施工過程中也會出現(xiàn)鎖口不密以及卷口等現(xiàn)象而導(dǎo)致滲水，此時可在圍堰內(nèi).外側(cè)進(jìn)行處理。安排潛水工摸清滲漏所在，在圍堰內(nèi)外利用麻絨.棉絮甚至板條堵塞。 鋼板樁打設(shè)時，每施打完畢一根鋼板樁，應(yīng)與前一根相鄰樁臨時焊

11、接，同時焊在內(nèi)導(dǎo)向框上，避免下一根施打時導(dǎo)致前一根被動跟進(jìn)。 內(nèi)撐拼裝.安裝好以后，堵漏抽水過程中，加強(qiáng)對鋼板樁變形量的觀察，務(wù)必使鋼板樁能受力均勻，并處于合理工況。 4.3內(nèi)撐系統(tǒng)施工 4.3.1簡述 內(nèi)撐系統(tǒng)采用型鋼制作組成的框架結(jié)構(gòu)，下內(nèi)撐圈梁由雙拼I45b工字鋼組成，上內(nèi)撐圈梁由雙拼I36b工字鋼組成，組成矩形形式。上內(nèi)撐沿縱橋向布置撐桿，由鋼管樁組成，撐桿最大間距不超過8m，并設(shè)置工字鋼斜撐；下內(nèi)撐直接支撐到樁基鋼護(hù)筒上受力，與鋼護(hù)筒之間布置型鋼撐桿，撐桿間距由鋼護(hù)筒間距確定。內(nèi)撐圈梁系統(tǒng)作為鋼板樁插打時的導(dǎo)向框。 4.3.2安裝施工 樁基施工檢測完成后拆除樁基施工平臺工字鋼。 拼裝

12、下內(nèi)撐圈梁，用手拉葫蘆掛在樁基鋼護(hù)筒頂承重架上，圈梁拼裝完成后，臨時焊接固定在鋼護(hù)筒上。 在承重架上安裝上內(nèi)撐圈梁，與下內(nèi)撐圈梁共同形成鋼板樁插打?qū)蛄骸?撐桿兩端設(shè)置法蘭板接頭，安裝時用作定位，撐桿與下圈梁同時安裝。 鋼板樁插打完成形成圍堰后，在鋼板樁上焊接上內(nèi)撐牛腿，安裝好上內(nèi)撐，然后用手拉葫蘆下放下內(nèi)撐，抽水后，焊接牛腿支撐。 內(nèi)撐安裝順序為：先安裝圈梁，形成矩形框架，再安裝撐桿，最后連接斜撐。在制作內(nèi)撐系統(tǒng)時，下內(nèi)撐圈梁和圈梁之間采用法蘭連接定位，撐桿和圈梁及斜撐之間采用焊接連接。上內(nèi)撐圈梁和圈梁之間.撐桿和圈梁采用法蘭連接定位，撐桿和斜撐之間采用焊接連接。法蘭連接完成后，焊接固定。

13、對圍堰內(nèi)進(jìn)行抽水時，觀察圍堰受水壓力的變形情況，在變形處進(jìn)行加固處理。檢查鋼板樁圍堰的漏水情況，若鋼板樁鎖口漏水，利用棉絮嵌縫處理。 4.3.3內(nèi)撐轉(zhuǎn)換 封底砼施工完成后，需要拆除下內(nèi)撐，進(jìn)行第一層承臺混凝土的施工。下內(nèi)撐應(yīng)該在封底砼強(qiáng)度達(dá)到要求后拆除。拆除后支撐轉(zhuǎn)化到封底混凝土上，即以封底混凝作為下內(nèi)撐。 4.3.4內(nèi)撐制作 由于受起吊限制，加工時考慮標(biāo)準(zhǔn)節(jié)單條加工長度不大于12m，兩端設(shè)置鋼板法蘭螺栓接頭，運(yùn)至現(xiàn)場后，在現(xiàn)場進(jìn)行拼裝接長。內(nèi)撐撐桿采用雙拼工字鋼和槽鋼盒子，撐桿兩端也設(shè)置鋼板法蘭螺栓接頭，在圈梁相應(yīng)連接位置加勁開孔，設(shè)置螺栓孔，撐桿現(xiàn)場螺栓安裝。撐桿與圈梁之間采用焊接連接。

14、內(nèi)撐制作完成后，需進(jìn)行預(yù)先拼裝，保證現(xiàn)場拼裝簡便.準(zhǔn)確。 4.4內(nèi)撐下放 內(nèi)撐下放考慮圍堰內(nèi)不抽水下放。先將臨時支撐的型鋼割除，開始進(jìn)行下放施工。當(dāng)下放至設(shè)計標(biāo)高后，調(diào)平內(nèi)撐，使內(nèi)撐處于水平。圍堰尺寸設(shè)置較內(nèi)撐框大2-4cm，潛水員在水中利用木尖將內(nèi)撐和鋼護(hù)筒的間隙填塞，將圈梁桁架頂向鋼板樁，利用水壓力，保證鋼板樁頂緊圈梁。 對圍堰內(nèi)抽水，邊抽水邊由潛水員在板樁外側(cè)進(jìn)行堵漏。當(dāng)圍堰內(nèi)水面低于下內(nèi)撐圈梁底30cm后，在鋼板樁上圈梁底位置焊接工字鋼，使下內(nèi)撐支撐在鋼板樁上。完成內(nèi)撐下放和固定工序后，最后完全抽干水。 內(nèi)撐下放到位后，需在樁基護(hù)筒上焊接牛腿支承固定縱橫向撐桿。 鋼板樁圍堰抽水后，由于

15、外側(cè)水壓力的作用，內(nèi)撐結(jié)構(gòu)均被頂緊。 4.5基底回填 鋼板樁圍堰施工完成后，需對基底進(jìn)于回填。 基底回填在鋼板樁插打完畢，抽水前完成。回填材料采用河砂，在鋼板樁圍堰中由多個點回填。填筑的高度約2.0m?；靥顣r，應(yīng)在圍堰內(nèi)部選擇多個點測量回填的高度，達(dá)到要求的回填高度之后停止回填。然后即可對圍堰內(nèi)抽水。抽完水后，對回填表面進(jìn)行平整，若存在回填高度不足的部位應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)填，保證回填表面的平整。 5.結(jié)束語 大型水中低樁承臺鋼板樁圍堰鋼內(nèi)支撐施工，采用多種型鋼組合拼裝，提高了鋼板樁圍堰整體剛度及截面承載能力，能充分滿足異形承臺的靈活.易調(diào)整等要求，與傳統(tǒng)的施工方法相比，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。其它傳統(tǒng)施工方法拼裝繁瑣且拼裝工作量大，尤其對大型的異形承臺施工有效空間的控制和拼裝合攏有相當(dāng)?shù)碾y度。相比而