鋼板樁圍堰施工技術(shù)探究分析

王哲

【摘要】我國深水基礎(chǔ)應(yīng)用較早，橋梁技術(shù)經(jīng)歷了管柱基礎(chǔ)階段、沉靜和鉆孔灌注樁基礎(chǔ)階段以及符合基礎(chǔ)和特殊基礎(chǔ)階段。本研究從鋼板樁圍堰施工技術(shù)的發(fā)展入手對其進行了分析對比，突出了此技術(shù)的優(yōu)勢，豐富了橋梁施工技術(shù)的資料。

【關(guān)鍵詞】鋼板樁圍堰；施工技術(shù)；研究分析；深水基礎(chǔ)

引言

國內(nèi)橋梁深水基礎(chǔ)經(jīng)歷了三個時期的發(fā)展，目前主要的形式為管柱、沉井和鉆孔灌注。本研究對這三種技術(shù)的發(fā)展進行了討論分析，指出了三種技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用實例并對其優(yōu)缺點進行了分析。同時對鋼板樁圍堰技術(shù)手段進行了詳細的論述，從其發(fā)展歷程施工手段進行了分析。討論了鋼板樁圍堰技術(shù)在防滲透性、靈活性、工期短費用低等方面的優(yōu)點。為鋼板橋圍堰技術(shù)的施工提供了理論基礎(chǔ)。

1、橋梁深水基礎(chǔ)的發(fā)展概況

我國各方面進入新的發(fā)展時期，橋梁深水基礎(chǔ)發(fā)展迅速。初始應(yīng)用在1950年左右。橋梁深水基礎(chǔ)在我國的發(fā)展可分為以下三個時期。

1.1 管柱基礎(chǔ)時期。此次技術(shù)首次采用在武漢長江大橋，約二十世紀五十年代。此次工程克服四十米水深的困難，1.55m直徑的管柱第一次被應(yīng)用。此后，管柱直徑不斷擴大，后發(fā)展到3m，3.6m和5.8m。材質(zhì)也從普通鋼筋混凝土逐步過渡到預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管柱和鋼管柱。

同樣為二十世紀五十年代完工的黃河大橋新橋部分管柱直徑就為3.6m，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型鋼柱被首次采用在南京長江大橋，而最大直徑5.8m管柱則被應(yīng)用在贛江公鐵兩用橋，兩橋均在上世紀六十年代建成。

1.2 沉井和鉆孔灌注樁基礎(chǔ)時期。沉井在基礎(chǔ)承載力、剛度和深水適用度方面具有管柱不可比擬的優(yōu)點。沉井首次被應(yīng)用在南京長江大橋修建過程中，因施工水深度大，覆蓋層最大厚度達到了54.87m。此次施工過程中，深水浮云鋼筋混凝土沉井、重型混凝土沉井和鋼沉井套管基礎(chǔ)均被應(yīng)用。沉井基礎(chǔ)的應(yīng)用也體現(xiàn)在1980年左右修建的天津永和大橋，其采用不排水下沉法施工，后期使用了空氣幕輔助下沉法施工。同樣1970年左右修建的九江公鐵兩用長江大橋也使用了這項技術(shù)并且用泥漿套輔助下沉。曾作為世界之最的沉井基礎(chǔ)的江陰長江大橋于上世紀末完工。樁基礎(chǔ)在工程中被逐漸采用，沉井基礎(chǔ)雖然在橋梁應(yīng)用中有所減少但作為主要基礎(chǔ)型式仍為特大跨徑橋梁所使用。

隨著發(fā)展，大直徑鉆孔灌注樁也逐漸被采用，其在承載力、施工速度、剛度、造價等方面也具有很大優(yōu)勢。更受人關(guān)注的是其在連續(xù)結(jié)構(gòu)尤其是連拱或連續(xù)斜拉橋方面的成就。

1.3 復(fù)合基礎(chǔ)和特殊基礎(chǔ)時期。復(fù)合基礎(chǔ)即把幾種圍堰相結(jié)合的深水基礎(chǔ)。主要例子比如錢塘江大橋，修建于上世紀三十年代，由于其水深度達、地質(zhì)環(huán)境極為復(fù)雜且覆蓋層很厚，加之當時施工能力問題，將氣壓沉箱作為平底結(jié)構(gòu)其上施工樁基礎(chǔ)并以接力的方法修筑。南京長江大橋和修建于上世紀末的廣州江村大橋同樣屬于復(fù)合基礎(chǔ)。

2、鋼板樁圍堰施工技術(shù)發(fā)展概述

2.1 鋼板樁圍堰的特點。鋼板樁簡單來講是一種型鋼，這種型鋼帶有鎖口，這種所有主要分為三種，即陰陽鎖口、套型鎖口和環(huán)境鎖口。三種鎖口各有特點，但套型鎖口應(yīng)用廣泛，其防滲性能極為優(yōu)越，由于其強度高且容易打入，深水施工方便多被拉森式鋼板樁使用。并且其靈活性強，可根據(jù)需要組成圍堰并能多次重復(fù)使用。

2.2 鋼板樁圍堰的應(yīng)用。鋼板樁圍堰的應(yīng)用體現(xiàn)在沉井頂、管柱基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)承臺和明挖基礎(chǔ)等下不結(jié)構(gòu)的施工，鋼板樁圍堰的內(nèi)部常常有支撐，分為橫縱支撐，在必要情況下可加斜支撐。使用過鋼板樁圍堰的典型例子如南京長江大橋，其長達三十六米，直徑為二十一點九米。水下部分封底的混凈土強度需等待達到強度后，才可進行后續(xù)澆筑操作，且抽水深度達到了二十米。同樣采用鋼板樁圍堰的還有上海閩行區(qū)的京滬高速鐵路跨吳淞江大橋，這是在客運專線、高速鐵路橋梁中的典例，其主墩用拉森Ⅳ型鋼板樁圍堰并結(jié)合了填芯筑島技術(shù)，有二十一根直徑達一點五米的群樁。同樣京滬高速鐵路南京南站仙西鐵路聯(lián)絡(luò)秦淮河特大橋、京滬高鐵澮河特大橋、溫福鐵路寧德特大橋、九江至南昌城際鐵路永修特大橋、合寧客運專線埠河特大橋、滬杭高鐵橫潦涇特大橋、錢江鐵路新橋以及阜六鐵路潁河特大橋均采用了鋼板主圍堰技術(shù)修建。

鋼板樁圍堰特點十分突出，鋼板樁圍堰施工技術(shù)施工靈活，極大的節(jié)省了施工時間和投入，在當前深水圍堰施工技術(shù)中極具廣泛性。

2.3 鋼板樁圍堰設(shè)計理論。國內(nèi)方面也對鋼板樁圍堰的設(shè)計理論方面進行了研究。如以單位寬度鋼板作為計算的單元，將多項指標如靜水壓力、波浪力、等考慮其中，用以驗算鋼板樁的強度和穩(wěn)定性。

國外對鋼板樁圍堰的理論研究較為豐富，其常室內(nèi)試驗對鋼板樁進行研究。如對其受力性能的研究，基于梁理論的同時還要根據(jù)相鄰鋼板受力發(fā)生的相對位移情況，提出計算的數(shù)值方法，計算特定情況下鋼板樁的變化。

2.4 鋼板樁圍堰的施工流程。鋼板樁的主要施工流程分為前期準備工作、鋼板樁的插打、鋼板樁的合攏、吸泥施工和基礎(chǔ)施工。其中準備工作主要分為鋼板樁的處理和鋼板樁導(dǎo)向裝置的設(shè)置，而鋼板樁的插打則分為插打守片鋼板樁、插打過程控制，合攏分為合攏前的準備和合攏時樁的調(diào)整處理，吸泥施工則分為吸泥和安裝內(nèi)支撐，基礎(chǔ)施工部分包括樁基承臺施工、水中墩身施工和拆除鋼板樁圍堰。

3、結(jié)語

深水橋梁基礎(chǔ)施工在短時期內(nèi)有了較大的發(fā)展，并且根據(jù)其自身特點，綜合考慮各方面因素。鋼板樁圍堰作為目前國內(nèi)主要橋梁施工手段，在靈活性和防滲性能方面具有其他圍堰不可比擬的優(yōu)勢，并且其費用省、工期短，在國內(nèi)橋梁工程中被較多使用，實踐證明鋼板樁圍堰施工方法簡單實用切實可行，鋼板樁圍堰技術(shù)的發(fā)展，為橋梁基礎(chǔ)深水施工奠定了堅實的基礎(chǔ)。但鋼板圍堰也有自身缺點，隨著技術(shù)手段的進步，相信鋼板橋圍堰技術(shù)會逐步完善，更好的應(yīng)用于橋梁工程。

參考文獻：

[1]李迎九.鋼板樁圍堰施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè)，2011（02）：76-79+84.

[2]崔浩.鋼板樁圍堰的設(shè)計與施工[J].公路，2008（02）：68-71.