橋梁建設(shè)鋼板樁圍堰技術(shù)應(yīng)用

劉新明

（江西投資集團(tuán)資溪高速公路投資開發(fā)有限公司，江西撫州 335300）

0 引言

公路工程是社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，對社會發(fā)展和民眾生活質(zhì)量的提升具有重要影響。然而，在公路工程項(xiàng)目建設(shè)過程中需要克服一些特殊難題，如穿越河流和跨越既有線路等，這種情況下需要進(jìn)行橋梁工程建設(shè)。公路橋梁建設(shè)具有較高的施工難度和較長的建設(shè)周期，尤其是對跨越河流的橋梁項(xiàng)目來說，需要在河流內(nèi)進(jìn)行大量的承臺基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，因此施工危險(xiǎn)性也較高。在當(dāng)前的橋梁工程建設(shè)中，鋼板樁圍堰施工技術(shù)能夠確保橋梁工程的穩(wěn)定性和安全性。因此，應(yīng)加強(qiáng)對該技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，以提升橋梁建設(shè)的整體水平。

1 鋼板樁圍堰內(nèi)容

1.1 確定鋼板樁結(jié)構(gòu)形式

在橋梁鋼板樁圍堰施工中，確定鋼板樁的結(jié)構(gòu)形式是關(guān)鍵一步。需綜合考慮水域特性、土質(zhì)情況、水深變化和施工條件等因素，確定鋼板樁的結(jié)構(gòu)形式。例如，淺水區(qū)可選用較短的U 型或Z 型鋼板樁，深水區(qū)應(yīng)選用更高強(qiáng)度和更長的結(jié)構(gòu)形式，以應(yīng)對水流壓力和土壤承載力的挑戰(zhàn)。同時(shí)，也需要綜合考慮鋼板樁之間的距離、連接方式，以保證圍堰的穩(wěn)固性和施工效率。

1.2 加強(qiáng)鋼板樁傾斜角度控制

在鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)施工過程中，樁體之間通過鎖口相互連接，因此下根樁的平面位置和垂直度會受到上根樁的影響。為確保結(jié)構(gòu)性能符合要求，需要對首根鋼板樁進(jìn)行精確控制，以滿足各項(xiàng)精度要求。

通常情況下，首根定位樁施工需要確保定位精度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，縱橫兩條軸線的精度也需要符合標(biāo)準(zhǔn)。為了將定位樁在垂直方向上的偏差控制在合理范圍內(nèi)，可以設(shè)置導(dǎo)向架，并焊接20mm 厚的鋼板進(jìn)行軸線限位控制。

鋼板樁插打施工會受到多種因素的影響，為將誤差控制在合理范圍內(nèi)，需要綜合考慮現(xiàn)場具體情況，加強(qiáng)對圍堰結(jié)構(gòu)傾斜度的控制，以提高施工安全性，并確保鋼板樁結(jié)構(gòu)的性能符合要求。

1.3 明確鋼板樁插打位置

鋼板樁圍堰對鋼板樁插打工序的要求并不高。然而，從實(shí)際應(yīng)用效果來看，因受地質(zhì)條件、自然環(huán)境、水位深度等因素的影響，僅依靠人工操作難以全面滿足施工要求，鋼板樁插打的精度控制難度較大。因此，在施工過程中，需要采取一些措施。第一，選擇合適的位置安裝導(dǎo)向架，以確保插打的位置準(zhǔn)確。第二，施工過程中加強(qiáng)對位置精度的控制，防止插打過程中出現(xiàn)偏差等問題[1]。

2 工程背景

2.1 工程概況

某特大型橋梁工程項(xiàng)目建設(shè)地區(qū)的地勢比較平坦，水系發(fā)達(dá)，是我國長江流域的支流。在該橋梁項(xiàng)目的建設(shè)過程中，施工單位選用了鋼板樁圍堰施工方式，以消除河流流動的影響，保證現(xiàn)場施工順利進(jìn)行。經(jīng)過對現(xiàn)場的分析發(fā)現(xiàn)，水位和流量波動變化比較明顯，受降雨影響較大，且現(xiàn)場地下水含量豐富，會對項(xiàng)目施工造成很大影響。

2.2 主要施工內(nèi)容

施工內(nèi)容較多，如選擇施工材料與機(jī)械設(shè)備、確定鋼板樁插打施工工序、落實(shí)現(xiàn)場監(jiān)督管控措施，進(jìn)行鋼板樁圍堰拆除等，每項(xiàng)工作對最終的施工效果都會產(chǎn)生影響。

2.3 工程難點(diǎn)

其一，施工所在區(qū)域的河床地質(zhì)條件比較復(fù)雜，各個(gè)地區(qū)的標(biāo)高波動變化較大，鋼板樁插入的垂直度控制難度較高。其二，該橋梁項(xiàng)目設(shè)計(jì)鋼板樁長度為24m，連接位置的焊接強(qiáng)度及順直度是項(xiàng)目控制重點(diǎn)，也是施工難點(diǎn)。其三，由于該項(xiàng)目處于入?？谖恢?，每日的漲潮和落潮差度會達(dá)到4m，所以圍堰結(jié)構(gòu)會受到海浪沖擊的影響，內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)面臨著較大的風(fēng)險(xiǎn)，容易發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞等安全事故[2]。

3 施工方法

3.1 鋼板樁焊接

該橋梁項(xiàng)目的鋼板樁長度為24m，由單根鋼板樁長度為6m、18m 的材料焊接形成。在焊接過程中，采用雙面坡口形式，并采取多層二氧化碳保護(hù)焊的方式進(jìn)行，焊縫略微超出板面，進(jìn)行焊縫打磨處理，并在兩側(cè)焊接加強(qiáng)鋼板，以確保結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 鋼板樁插打施工

首先，在進(jìn)行鋼板樁施工前，需要進(jìn)行測量定位，并進(jìn)行控制點(diǎn)標(biāo)注。經(jīng)監(jiān)理工程師復(fù)核檢測合格方可進(jìn)行鋼板樁插打作業(yè)。

其次，在確定定位樁的基礎(chǔ)上，安裝定位橫梁。由于該工程項(xiàng)目在鋼板樁圍堰施工前已完成鉆孔樁施工，因此需要保留鉆孔樁頂部的鋼護(hù)筒，并使用鋼護(hù)筒焊接牛腿進(jìn)行定位。在鋼護(hù)筒上焊接工字鋼，并在牛腿上安裝兩道圍檁作為定位支撐，并在上部焊接工字鋼作為導(dǎo)向裝置。

最后，鋼板樁的插打和合龍是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。第一根鋼板樁的精度必須達(dá)到要求?？墒褂霉ぷ咒撨M(jìn)行內(nèi)外圍檁焊接，形成井字定位架，確保定位的準(zhǔn)確性和精度合格。在下游合龍鋼板樁時(shí)，需要精確計(jì)算合攏段的位置，并使用異型鋼板樁進(jìn)行現(xiàn)場控制，然后進(jìn)行焊接作業(yè)，以滿足整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求，確保密封性符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 水下吸泥施工

在水下吸泥施工環(huán)節(jié)，需使用高壓氣泵吸泥機(jī)，該設(shè)備由直徑273mm 的鋼管組成，頂部安裝有3cm 的送氣管，能夠形成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。施工過程中，將整個(gè)設(shè)備完全伸入水中，通過高壓泵將氣體輸送到送氣管中，在坑底進(jìn)行持續(xù)的攪拌處理，隨著氣流的逐漸排放，在鋼管內(nèi)部會形成負(fù)壓狀態(tài)，進(jìn)而將泥水從底部排出。

3.4 封底混凝土施工

封底過程中應(yīng)該先從一側(cè)圍堰開始，使用導(dǎo)管法進(jìn)行施工，應(yīng)確保每一根導(dǎo)管的設(shè)置作業(yè)半徑都在5m 以內(nèi)。

第一，放線。根據(jù)要求確定底部標(biāo)高。

第二，基坑清底。鋼板樁圍堰制作結(jié)束后，開始清底作業(yè)。潛水員進(jìn)入內(nèi)部，檢查樁的周邊，并進(jìn)行底部處理，確保達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

第三，施工布置。首先，設(shè)置符合要求的封底平臺，采用鋼護(hù)筒、頂層支撐等結(jié)構(gòu)，通過澆筑混凝土方式形成整體結(jié)構(gòu)；其次，按照要求進(jìn)行導(dǎo)管安裝施工，并應(yīng)用50t 汽車吊開展吊裝；最后，因現(xiàn)場水位變動較大，容易發(fā)生圍堰內(nèi)外壓差變化過大的情況，封底作業(yè)時(shí)間較長，極易出現(xiàn)封底不合格情況，故封底環(huán)節(jié)應(yīng)采取澆筑混凝土方式，并做好現(xiàn)場施工控制工作，以滿足水位平衡的要求[3]。

注意事項(xiàng)：第一，合理布置導(dǎo)管部件；第二，加強(qiáng)配合比參數(shù)控制，確?；旌狭蠌?qiáng)度符合要求，達(dá)到流動性要求，坍落度為20～22cm，進(jìn)而保證現(xiàn)場施工順利進(jìn)行。

3.5 內(nèi)支撐的安裝與拆除

內(nèi)支撐安裝：進(jìn)行抽水作業(yè)時(shí)需要將水位降低到每根內(nèi)支撐下部的80cm 位置，并使用浮箱將工作人員運(yùn)送到內(nèi)支撐位置。然后，在每道支撐上焊接工字鋼牛腿，確保每個(gè)支撐都有一個(gè)牛腿，使其頂面處于同一水平面。使用履帶吊和人工協(xié)作的方式將內(nèi)支撐的各個(gè)桿件安裝到牛腿頂面，并進(jìn)行焊接，形成整體結(jié)構(gòu)。每一道內(nèi)支撐焊接結(jié)束之后繼續(xù)抽水，進(jìn)行下一道支撐的焊接作業(yè)。

支撐拆除：在承臺和墩身結(jié)構(gòu)施工中，各個(gè)承臺、墩身周圍使用粗砂進(jìn)行回填處理，并在一道支撐下部50cm 左右的位置進(jìn)行C20 混凝土澆筑施工，在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的80%以上時(shí)，即可進(jìn)行底部內(nèi)支撐拆除，并完成圍堰結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換[4]。

在承臺、墩身結(jié)構(gòu)部分達(dá)到最高水位以上100cm時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行鋼板樁拔除處理。拔除環(huán)節(jié)，從下游開始逐步延伸到上游，且拔樁起點(diǎn)應(yīng)距離角樁5 根以上。

3.6 建立變形監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)

3.6.1 基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)原則

基準(zhǔn)觀測點(diǎn)的設(shè)置非常重要，尤其需要加強(qiáng)沉降參數(shù)監(jiān)測。通常需要設(shè)置合理數(shù)量的觀測點(diǎn)，并確保監(jiān)測的便利性?；鶞?zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置不應(yīng)位于規(guī)劃道路和地下管線中，距離待測構(gòu)筑物約150m 左右，點(diǎn)位間隔在200～300m 之間，至少應(yīng)設(shè)置3 個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，并根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定具體位置。

該工程項(xiàng)目確定基準(zhǔn)點(diǎn)后，應(yīng)使用十字交叉標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)記，并使混凝土路面露出約1～2mm，以確?；鶞?zhǔn)點(diǎn)監(jiān)測順利進(jìn)行?；鶞?zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)工作結(jié)束，達(dá)到穩(wěn)定要求后，按照國家城市水準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置一等閉合水準(zhǔn)路線，用于監(jiān)測高程參數(shù)，為垂直位移觀測提供基礎(chǔ)。同時(shí)，根據(jù)水平位移監(jiān)測需求，設(shè)置基準(zhǔn)網(wǎng)并測量一等導(dǎo)線，以獲得基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)，組合形成水平位移觀測基準(zhǔn)點(diǎn)，定期對基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測，以獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。

3.6.2 基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)過程

根據(jù)國家監(jiān)測控制網(wǎng)要求進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)，采用鉆孔方式施工，具體步驟如下：

第一，使用電動鉆具進(jìn)行鉆孔，鉆孔直徑為65mm，深度為122mm。

第二，清理鉆孔內(nèi)的殘?jiān)?，確保孔內(nèi)干凈，并注入清水。

第三，加入適量的錨固劑，并進(jìn)行攪拌處理。

第四，安裝觀測標(biāo)志。

第五，使用錨固劑填充標(biāo)志與鉆孔之間的間隙。

第六，至少養(yǎng)護(hù)15 天。

3.6.3 基準(zhǔn)點(diǎn)使用及保護(hù)

基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)完成且養(yǎng)護(hù)工作結(jié)束之后，進(jìn)行3 次復(fù)測，確?；鶞?zhǔn)點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)才能投入使用。基準(zhǔn)點(diǎn)監(jiān)測非常重要，需要確保各項(xiàng)沉降數(shù)據(jù)監(jiān)測達(dá)到連續(xù)、正確的效果，以保證變形監(jiān)測精度。

3.7 變形監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置

3.7.1 設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)

在監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)置中，需將之布置在穩(wěn)定、易保存的區(qū)域，同時(shí)設(shè)置高程基準(zhǔn)點(diǎn)，選擇合適的布點(diǎn)機(jī)械，加強(qiáng)對監(jiān)測點(diǎn)的安全防護(hù)，并根據(jù)具體情況確定監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)置數(shù)量。

3.7.2 工作基點(diǎn)及監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)

工作基點(diǎn)選擇確定后，其埋設(shè)方法和監(jiān)測點(diǎn)相同。按照目前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，上游短邊以及大小里程長邊設(shè)置的工作基點(diǎn)密度應(yīng)高一些，下游短邊密度低一些，從而滿足現(xiàn)場觀測要求。同時(shí)，需在監(jiān)測點(diǎn)中安裝全站儀，以準(zhǔn)確掌握鋼板樁圍堰的頂部變化情況和工作狀況，進(jìn)而分析現(xiàn)場運(yùn)行條件，保證現(xiàn)場施工達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.8 變形監(jiān)測流程

變形監(jiān)測需要應(yīng)用精密度較高的全站儀等設(shè)備，同時(shí)要聯(lián)合使用鋼卷尺等進(jìn)行復(fù)核測量，以達(dá)到觀測精度標(biāo)準(zhǔn)。在變形監(jiān)測環(huán)節(jié)，需要組建監(jiān)測工作團(tuán)隊(duì)，準(zhǔn)備好相關(guān)設(shè)備，加強(qiáng)變形監(jiān)測時(shí)間控制，繪制好相應(yīng)的圖形，并做好對各項(xiàng)測量數(shù)據(jù)的記錄。

3.8.1 采集變形監(jiān)測各項(xiàng)數(shù)據(jù)

在項(xiàng)目變形監(jiān)測過程中，必須根據(jù)實(shí)際情況確定適宜的變形監(jiān)測點(diǎn)位，并使用先進(jìn)的測量設(shè)備，以準(zhǔn)確收集各項(xiàng)變形數(shù)據(jù)，從而為鋼板樁圍堰的質(zhì)量判斷提供基礎(chǔ)。在監(jiān)測過程中，需要確保收集到的數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映實(shí)際的變形位移量，并滿足數(shù)據(jù)精度要求，以符合質(zhì)量監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)。

在現(xiàn)場安裝全站儀設(shè)備時(shí)，需要測量儀器的標(biāo)高3 次并計(jì)算平均參數(shù)值，然后將此平均值減去1mm 以確定儀器高度。在觀測過程中，使用全站儀的反射片觀測模式進(jìn)行測量，并在現(xiàn)場記錄每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位的三維坐標(biāo)參數(shù)，將這些三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)填寫在對應(yīng)的編號監(jiān)測點(diǎn)位上。

為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，在每個(gè)監(jiān)測階段都要固定監(jiān)測人員、儀器和方法，以確保每次觀測條件的一致性，以避免因不利影響因素，導(dǎo)致觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，從而提高監(jiān)測精度，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性、真實(shí)性，提升監(jiān)測數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值[5]。

同時(shí)，需要根據(jù)現(xiàn)場施工需求確定恰當(dāng)?shù)淖冃伪O(jiān)測頻率。例如，在基坑開挖過程中，每天進(jìn)行1 次監(jiān)測；在支護(hù)階段，每2 天進(jìn)行1 次監(jiān)測，并連續(xù)觀測30天；之后調(diào)整為每3 天進(jìn)行1 次觀測。如果遇到以下情況，應(yīng)將監(jiān)測頻率整為一天觀測3 次：數(shù)據(jù)超過預(yù)警值、數(shù)據(jù)變化量過大或速度過快、上游水電站放水、洪水期或洪水后、鋼板樁或內(nèi)支撐出現(xiàn)變形等。

3.8.2 變形監(jiān)測內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

在采集外業(yè)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的過程中，應(yīng)將各項(xiàng)數(shù)據(jù)填寫到水平位移監(jiān)測表和垂直位移監(jiān)測表中，并計(jì)算每日的變形監(jiān)測速率和累計(jì)變化值。每次監(jiān)測結(jié)束后都應(yīng)及時(shí)處理監(jiān)測數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超出標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)立即組織人員進(jìn)行現(xiàn)場檢查，并將監(jiān)測結(jié)果匯報(bào)給相關(guān)單位。

4 結(jié)語

隨著我國交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，橋梁項(xiàng)目的建設(shè)水平不斷提升。在一些大型跨江、跨海等橋梁工程項(xiàng)目中，現(xiàn)場施工面臨較大的挑戰(zhàn)，而鋼板樁圍堰技術(shù)能夠確保橋梁工程的穩(wěn)定性和安全性。在該技術(shù)的應(yīng)用過程中，必須強(qiáng)化施工材料的選擇，合理制訂和實(shí)施現(xiàn)場施工方案，并加強(qiáng)對每個(gè)細(xì)節(jié)的控制，以保證確保橋梁工程的安全性和穩(wěn)定性，為公路橋梁的順利運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。