王蔚波

摘要：344國(guó)道淮河大橋主墩承臺(tái)位于淮河主河道內(nèi)，其中9#主墩承臺(tái)底高程-1.5m，10#主墩承臺(tái)底高程-3.5m，最高通航水位15.52m，常水位13.5m，基坑圍堰最深達(dá)21m，經(jīng)過方案多次論證，最終確定采用C-0型鎖扣鋼管樁圍堰，該圍堰具有抗彎剛度大，簡(jiǎn)化圍堰內(nèi)支撐體系，整體剛度及穩(wěn)定性好，安全風(fēng)險(xiǎn)小等特點(diǎn)。本文著重對(duì)鎖扣鋼管樁圍堰設(shè)計(jì)及施工方案進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：鎖扣鋼管樁圍堰;專項(xiàng)施工方案論述

一、工程概況

1、工程概況

344國(guó)道淮河大橋改造工程項(xiàng)目采用一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，雙向六車道，本工程考慮在老橋下游新建半幅17m寬橋梁，設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h。項(xiàng)目起于344國(guó)道與淮河路平面交叉處，與山口門段順接，向西北跨淮河主航道、二淮河航道、扁擔(dān)河等河道及河灘，項(xiàng)目終點(diǎn)位于淮河鎮(zhèn)大洲路附近，項(xiàng)目全長(zhǎng)約2.063km，其中橋梁長(zhǎng)1530.16m。

主橋采用（72.5+125+72.5）m波形鋼腹板變截面連續(xù)箱梁跨越淮河主航道，主橋主墩采用實(shí)體墩，鉆孔灌注群樁基礎(chǔ)。主墩承臺(tái)厚4.0m，9#、10#主墩承臺(tái)頂高程分別為+3.0m、+0.5m，底高程分別為-1.0m、-3.5m，平面尺寸為16.5m×12.0m。單個(gè)承臺(tái)基樁為3排共計(jì)12根Φ1.8m鉆孔灌注樁（嵌巖樁），縱、橫向樁中心距均為4.5m。

2、工程地質(zhì)

鋼管樁圍堰深度范圍內(nèi)地質(zhì)主要分布情況為：②-1淤泥層，層厚平均3.83m，②-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，層厚平均9.67m，②-8粉土層，層厚平均4.03m，②-9粉質(zhì)黏土層，層厚平均6.52m，②-9b粉細(xì)砂層，層厚平均6.58m，⑤-2強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r層，層厚平均3.49m，⑤-3中風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r層，層厚平均19.01m，巖石飽和強(qiáng)度7.7Mpa，⑤-4微風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r層，層厚平均27.65m，巖石飽和強(qiáng)度32Mpa。

3、圍堰設(shè)計(jì)頂高程：最高洪水位+16.27，最高通航水位+15.52m，警戒水位+14.9m，常水位+13.5m;圍堰施工期在10、11、12月參考往年同期水位及警戒水位，圍堰水位高程采用+15.0m，圍堰頂高程采用+15.5m考慮。

二、圍堰專項(xiàng)設(shè)計(jì)方案

1、鎖扣鋼管樁圍堰設(shè)計(jì)及參數(shù)

⑴、C-O型鎖扣鋼管樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主橋9#～10#承臺(tái)基坑圍堰均采用C-0型鎖扣鋼管樁結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度為30m，C-O型鎖扣鋼管樁采用φ820mm、壁厚為12mm的直縫焊接，鋼材為Q345材質(zhì)，標(biāo)準(zhǔn)鋼管樁順橋向、橫橋向間距均為0.972m，C型鎖扣采用Φ152×8mm鋼管，開口80mm，O型鎖扣采用Φ133×4.5mm 鋼管，分別焊接在鋼管樁的兩側(cè)。

⑵、主墩承臺(tái)基坑圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主橋9#、10#主墩承臺(tái)基坑圍堰設(shè)計(jì)長(zhǎng)1944cm，寬1555.2cm，合計(jì)72根鎖扣鋼管樁。由于承臺(tái)埋置深度不一致，主橋9#、10#主墩承臺(tái)基坑圍堰分別設(shè)置四、五道圍檁及支撐。

三、鎖扣鋼管樁圍堰施工方法

1、鋼管樁圍堰施工

鋼管樁圍堰施工主要由導(dǎo)向架安裝、鋼管樁插打、內(nèi)支撐安裝、水下吸泥、混凝土澆筑封底、圍堰拆除等工序組成。

⑴、導(dǎo)向架安裝

為保證鋼管樁沉樁平面尺寸，在鋼管樁打入前采用雙拼I25工字鋼在鋼護(hù)筒上焊接支撐牛腿，在牛腿上拼裝鋼圍堰平面定位框，用于定位圍堰的平面尺寸。平面定位框設(shè)置在鋼管樁圍堰外側(cè)，采用雙拼I40工字鋼+第一道圍檁焊接加工制作。根據(jù)鋼管樁圍堰設(shè)計(jì)外邊線直接在牛腿上放樣出平面定位框內(nèi)邊線點(diǎn)，施工人員根據(jù)放樣的邊線點(diǎn)焊接限位角鐵，履帶吊起吊平面定位框型鋼安裝就位，焊接平面定位框與支撐牛腿連接穩(wěn)固，并采用加肋板進(jìn)行加強(qiáng)，使平面定位框整體穩(wěn)固。

在圍堰平面定位框上安裝高度3m的首樁導(dǎo)向架，用于控制鋼管樁垂直度。首樁導(dǎo)向架待第一根鋼管樁插打到位后拆除，其余鋼管樁依次通過已打入鋼管樁的鎖扣和圍堰平面定位框限位插打控制鋼管樁的垂直度。

⑵、鋼管樁插打

圍堰的鎖扣鋼管樁為30m長(zhǎng)整樁，施工利用80T履帶吊+DZJ-120型電動(dòng)振動(dòng)錘（雙夾頭）進(jìn)行插打，插打過程中用全站儀全過程控制，以確保管樁打入位置準(zhǔn)確及垂直度滿足設(shè)計(jì)要求。為保證圍堰順利合攏和止水效果，施工中必須嚴(yán)格控制施工誤差，確保樁的傾斜率控制在0.5%以內(nèi)（首樁0.3%以內(nèi)）。

鎖扣樁插打方法：先用履帶吊將鋼管樁吊至插點(diǎn)處進(jìn)行插樁，在打樁過程中，為保證鋼管樁的垂直度，用全站儀在無(wú)導(dǎo)向框限位兩個(gè)方向加以控制。為防止鎖扣中心線平面位移，在打樁進(jìn)行方向的鋼管樁鎖扣處設(shè)卡板，阻止管樁位移。同時(shí)在導(dǎo)向框上預(yù)先算出每根管樁的位置，以便隨時(shí)檢查校正。首先將導(dǎo)向框及導(dǎo)向樁安設(shè)到位，然后利用導(dǎo)向框插打第一根鋼管樁，第一根鋼管樁插打至外露一定長(zhǎng)度停止插打，然后進(jìn)行第2根鋼管樁插打，第2根鋼管樁插打至與第1根鋼管樁齊平時(shí)，停止第2根鋼管樁插打，將第1根鋼管樁剩余部分插打到位，再開始第3根鋼管樁插打，插打至與第2根鋼管樁平齊時(shí)停止插打并完成第2根鋼管樁剩余部分插打，如此循環(huán)，直至完成全部鋼管樁插打施工。

鎖扣鋼管在插打過程中，應(yīng)將樁身內(nèi)外側(cè)及鎖扣陰陽(yáng)頭，均涂以黃油混合物油膏（重量配合比為：黃油：瀝青：干鋸末：干粘土=2：2：2：1），以減少插打時(shí)的摩阻力，并加強(qiáng)防滲性能。圍堰合攏后如果發(fā)現(xiàn)鎖扣鋼管樁滲水，可采用通過鎖扣頂口向鎖扣間隙灌入細(xì)沙進(jìn)行封堵。

⑶、鋼管樁圍堰合攏

插打鋼管樁最后一面（下游側(cè)）應(yīng)先插好樁，圍堰合攏后再由合攏處逐根將其打至設(shè)計(jì)高程，圍堰的合攏樁宜為下游側(cè)中樁。

為保證圍堰順利合攏，擬采取以下措施：

◆在定位框架上事先劃線，標(biāo)記出每根鋼管樁位置，施工時(shí)“對(duì)號(hào)入座”，若由于施工原因出現(xiàn)累計(jì)誤差時(shí)，應(yīng)提前進(jìn)行糾正，盡量做到使合攏樁位置準(zhǔn)確，開口距離在可以調(diào)整的范圍內(nèi)。

◆鋼管樁圍堰合攏時(shí)，由于各種原因?qū)е落摴軜蹲詈鬅o(wú)法合攏時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況制作異型鋼管樁進(jìn)行合攏，鋼管樁進(jìn)行調(diào)整和丈量尺寸后，根據(jù)合攏口的寬度及鎖扣的形式，制作異型鋼管樁。異型鋼管樁可考慮改變主管直徑或調(diào)整鎖扣形式的方式實(shí)現(xiàn)。

⑷、內(nèi)支撐加工及安裝

①樁基全部施工結(jié)束后拆除鉆孔平臺(tái)，按施工工藝規(guī)定的流程步驟進(jìn)行堰內(nèi)抽水、內(nèi)支撐系統(tǒng)的安裝及拆除;

②圍檁安裝時(shí)可先在鋼管樁的相應(yīng)標(biāo)高位置設(shè)置牛腿（焊接牛腿鋼板在鎖扣鋼管樁上，牛腿鋼板隔樁設(shè)置），圍檁的多肢H型鋼要焊成整體，且在靠?jī)?nèi)撐的一側(cè)按100cm間距用20mm厚鋼板將其連接，圍檁在內(nèi)支撐對(duì)應(yīng)的支點(diǎn)位置處須加強(qiáng)（間隔30cm用12mm厚加勁板對(duì)圍檁支點(diǎn)處腹板進(jìn)行加強(qiáng)，加勁范圍大于內(nèi)支撐鋼管的直徑）。

③根據(jù)圍堰結(jié)構(gòu)計(jì)算成果，圍堰鎖扣樁在封底混凝土頂面位置附近會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，為有效改善鎖扣樁該部位的受力狀況，防止因局部應(yīng)力過大出現(xiàn)而屈曲，在圍堰進(jìn)行抽水前先將河床至距封底混凝土頂面1m以下范圍的鎖扣樁管內(nèi)用細(xì)砂充填，施工中應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量，嚴(yán)格控制充填的位置標(biāo)高。

④為避免施工過程中因控制不精準(zhǔn)致使圍檁與鎖扣樁之間不密貼，或圍檁與鎖扣樁間出現(xiàn)線（或點(diǎn)）接觸而致使鎖扣樁局部產(chǎn)生受力不利的狀況，施工時(shí)擬用C20砼將兩者之間進(jìn)行充填加以改善。

⑸、水下吸泥

水下吸泥采用高壓氣泵吸泥機(jī)進(jìn)行吸泥施工，同時(shí)采用高壓水槍切割土體，形成泥漿。高壓氣泵吸泥機(jī)進(jìn)場(chǎng)后及時(shí)組裝并進(jìn)行調(diào)試，確保施工性能滿足施工需要。吸泥管采用φ273mm的鋼管，并在鋼管上固定、附著φ30送氣管。施工時(shí)采用履帶吊起吊吸泥管懸于圍堰內(nèi)，啟動(dòng)空壓機(jī)和高壓水泵送氣、送水，同時(shí)下放吸泥管，直到管口連續(xù)噴出泥漿為止。吸泥過程中通過履帶吊移動(dòng)吸泥管位置、高度，使吸泥管管口不斷噴出泥漿，達(dá)到吸泥目的，同時(shí)在吸泥管管口設(shè)置兩根牽引繩，控制管口位置。吸泥接近基底標(biāo)高時(shí)應(yīng)經(jīng)常采用測(cè)繩測(cè)量基底標(biāo)高，必要時(shí)通過潛水員下潛到基底，確?；讟?biāo)高和平整度滿足施工要求。

圍堰內(nèi)死角等吸泥不易清理干凈的部位應(yīng)派潛水員下水人工清理，保證圍堰內(nèi)吸泥到位。

⑹、圍堰止水

因C-O型鎖扣鋼管樁鎖扣的陰頭管和陽(yáng)頭管之間的間隙有限（平均僅1.5mm），在鎖扣樁振設(shè)時(shí)兩者中間已涂抹黃油，一定程度上能起到塞縫的作用，若抽水或施工過程中出現(xiàn)局部漏水時(shí)可將鋸末屑摻少量粉細(xì)砂的混合物順著外側(cè)鎖扣處溜入水中，在滲漏水流吸力的作用下將混合物吸入縫隙中從而達(dá)到堵漏的效果。對(duì)于一些變形較大的接縫，則考慮派潛水員水下在鋼管樁外側(cè)貼磁性防水橡膠條予以封堵，從而達(dá)到止水的目的。

四、結(jié)語(yǔ)

鎖扣鋼管樁圍堰具有截面剛度強(qiáng)，抗彎性能好，簡(jiǎn)化圍堰內(nèi)支撐體系，結(jié)構(gòu)性能安全可靠，鎖扣止水效果好，插打方便快捷、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)在經(jīng)濟(jì)效益方面，使用鎖扣鋼管樁提高了材料的周轉(zhuǎn)效率。

（作者單位：江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司）