半浦余姚江特大橋主橋承臺(tái)鋼板樁圍堰施工方案設(shè)計(jì)［導(dǎo)讀］對(duì)寧波市繞城高速公路西段工程半浦余姚江特大橋水中主橋低樁承臺(tái)的施工方案設(shè)計(jì)、施工進(jìn)行了總結(jié)摘要：對(duì)寧波市繞城高速公路西段工程半浦余姚江特大橋水中主橋低樁承臺(tái)的施工方案設(shè)計(jì)、施工進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)以后同類型橋梁的施工有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞：橋梁；承臺(tái)；鋼板樁圍堰；施工方案1主橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況寧波市繞城高速公路西段工程半浦余姚江特大橋由南、北岸引橋和主橋組成，橋梁全長(zhǎng)1489m。主橋全長(zhǎng)230m,采用(65+100+65)m三孔變截面預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁連續(xù)梁，半幅橋面寬20m。主橋下部結(jié)構(gòu)采用單箱雙室薄壁空心墩，承臺(tái)采用整體式承臺(tái)，高度300cm，樁基礎(chǔ)采用10x?準(zhǔn)150cm鉆孔灌注樁，見圖1所示。單位：c：m圖1單位：c：m圖1主橋下部構(gòu)造主橋的左幅25、26號(hào)、右幅26、27號(hào)墩，均位于余姚江主河道中，水深達(dá)6?7m，且承臺(tái)頂面位于河床面以下，承臺(tái)施工時(shí)需水下開挖河床，因此，承臺(tái)施工采用打入鋼板樁圍堰方案進(jìn)行。水中承臺(tái)平面尺寸為9.5mx15m的六邊形，混凝土方量為349.131m3，為C30混凝土，承臺(tái)底標(biāo)高為-8.4m，混凝土一次性澆筑完成。根據(jù)半浦余姚江特大橋主橋工程地質(zhì)報(bào)告顯示：河床頂面(標(biāo)高-5.2m)至標(biāo)高-11.01m處土質(zhì)均為流塑、飽和態(tài)的灰色淤泥；標(biāo)高-11.01m至標(biāo)高-18.41m處土質(zhì)均為流塑、飽和態(tài)灰色淤泥質(zhì)粘土；標(biāo)高-18.41m至標(biāo)高-27.41m處土質(zhì)均為硬塑、飽和態(tài)黃褐色亞粘土；方案設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，取最高水位為+1.33m。2鋼板樁圍堰的施工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼板樁圍堰適用條件：深水或深基坑，流速較大的砂類土、粘質(zhì)土、碎石土等堅(jiān)硬的河床。防水性能好，整體剛度較強(qiáng)。鋼板樁圍堰是承臺(tái)及墩身部分施工時(shí)的防水圍堰，其主要是鋼板樁和封底混凝土共同形成圍堰起防水作用。因此要求鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)密實(shí)，不漏水或漏水很少。根據(jù)半浦余姚江特大橋水中主橋的地質(zhì)情況，進(jìn)行了鋼板樁圍堰施工方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其要點(diǎn)如下：圍堰采用鋼板樁圍堰，由單層鋼板樁和四層由型鋼、大直徑鋼管組成的圍籠、內(nèi)撐梁組成；圍堰平面為矩形，其內(nèi)口尺寸為13.52mx19.82m，鋼板樁單根長(zhǎng)18m，被打入后，其底端標(biāo)高為-16.0m，頂面標(biāo)高為2.0m；采用德國(guó)拉森丑型鋼板樁，套型鎖口，鎖口內(nèi)涂上潤(rùn)滑黃油，兩樁鎖口聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)角10?15。，摩阻力小，防滲性較好，四個(gè)轉(zhuǎn)角位置采用焊接的T形鋼板樁；鋼板樁的施打采用小型水上浮吊，配合具有液壓夾樁裝置的震動(dòng)打拔樁錘進(jìn)行打入，施工完成后拔除；圍籠分別安放在設(shè)計(jì)標(biāo)高位置處，焊接在鋼板樁的牛腿上，內(nèi)撐梁外緣兩端與圍籠相撐住，以加大圍堰抵抗土側(cè)壓力及水壓力的能力?？紤]到圍堰所受的三角形土壓力和水壓力在承臺(tái)高度范圍內(nèi)比較大，為了保證承臺(tái)混凝土一次性整體澆注完成，根據(jù)計(jì)算第三層和第四層圍籠的布設(shè)間距設(shè)為2.2m，第四層圍籠不設(shè)中間的水平支撐。鋼板樁圍堰內(nèi)淤泥采用潛水工配合吸泥機(jī)水下吸泥清淤。因承臺(tái)底面下的地層為流塑狀淤泥，為確?；炷练獾踪|(zhì)量，防止封底混凝土內(nèi)形成淤泥夾層，在清淤完成后先鋪設(shè)一層厚50cm的片石墊層，然后進(jìn)行1.5m厚水下封底混凝土的灌注。鋼板樁圍堰見圖2所示。圖s鋼板樁圍堰構(gòu)造3鋼板樁方案的確定方案初期確定鋼套箱與鋼板兩個(gè)方案，結(jié)合場(chǎng)地、工期、經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性、地質(zhì)情況，經(jīng)多方比選，鋼板樁圍堰較鋼套箱圍堰方案優(yōu)越性有以下幾個(gè)方面：（1） 占用空間小，無(wú)須準(zhǔn)備大的制作鋼套箱場(chǎng)地；（2） 對(duì)設(shè)備要求相對(duì)較底，無(wú)須配置大型托運(yùn)和下沉鋼套箱的設(shè)備；（3） 可多次周轉(zhuǎn)且打設(shè)速度較快，加快施工進(jìn)度；（4） 鋼板樁圍堰基底清淤、拆除等較鋼套箱圍堰安全，拆除方便，對(duì)原河道恢復(fù)較容易；（5） 鋼板樁圍堰在施工投入、工期、施工安全等方面均比鋼套箱圍堰優(yōu)越。4鋼板樁圍堰的計(jì)算4.1鋼板樁長(zhǎng)度的確定控制鋼板樁長(zhǎng)度的要素主要有基底翻起、管涌、插打過(guò)程的穩(wěn)定（入土深度與鋼板樁長(zhǎng)度比值應(yīng)大于0.5）、封底的經(jīng)濟(jì)性幾方面和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)情況，為保證施工安全采用有水開挖方案，并經(jīng)過(guò)計(jì)算比選，最終選用18m鋼板樁。4.2封底厚度的確定封底混凝土厚度主要考慮以下幾個(gè)因素：（1） 封底混凝土底面在受到內(nèi)外水頭壓力差的作用下，若鋼板樁圍堰和封底混凝土之間的粘結(jié)作用不致被靜水壓力破壞時(shí)，則必須有足夠抵抗封底混凝土及圍堰整個(gè)被浮起的能力；（2） 在圍堰整體能穩(wěn)定時(shí)，必須考慮封底混凝土在抵抗向上的水壓力及其它荷載時(shí)能正常工作，不至因產(chǎn)生向上的撓曲和折裂致使圍堰穿孔。本基坑封底混凝土厚度取為1.5m，混凝土的計(jì)算彎拉應(yīng)力為157KPa；混凝土抗浮力時(shí)需要基樁提供112KPa的摩阻力，能夠滿足要求；（3） 根據(jù)前期施工確定的樁的摩阻力計(jì)算樁的錨固力；（4） 封底最終形狀多為鍋底型，這樣對(duì)封底厚度就有一定的折損，確定封底厚度時(shí)應(yīng)進(jìn)行考慮。所以，混凝土封底應(yīng)有足夠的厚度，以確保圍堰的安全，在保證圍堰施工安全的情況下考慮施工的經(jīng)濟(jì)性，最終確定封底厚度為1.5m。4.3內(nèi)支撐的確定圍堰圍籠間距采用等彎矩法進(jìn)行計(jì)算，內(nèi)支撐采用多跨連續(xù)梁計(jì)算模型進(jìn)行確定間距。5鋼板樁圍堰的插打5.1施工準(zhǔn)備：將新舊鋼板樁運(yùn)到工地后，詳細(xì)對(duì)其檢查、丈量、分類、編號(hào)，同時(shí)對(duì)兩側(cè)鎖口用一塊同型號(hào)長(zhǎng)2?3m的短樁作通過(guò)試驗(yàn)，鎖口通不過(guò)或樁身有彎曲、扭曲、死彎等缺陷，采用冷彎、焊補(bǔ)、割除、接長(zhǎng)等方法加以整修。為保證插打過(guò)程順利，在鎖口處涂以適量的黃油。5.2導(dǎo)框安裝與插打方法在安裝導(dǎo)框時(shí)，先進(jìn)行定位測(cè)量。導(dǎo)框的安裝，一般是先打定位樁或作臨時(shí)施工平臺(tái)。導(dǎo)框采用現(xiàn)場(chǎng)的鋼板樁制作，固定在定位樁上，在鋼板樁上設(shè)置定位卡盤，限制鋼板樁的平面位置。鋼板樁采用單根插打。將鋼板樁運(yùn)至指定位置，然后用浮吊的兩個(gè)吊鉤吊起，使鋼板樁成垂直狀態(tài)，脫出小鉤，用液壓鉗夾住鋼板樁移向安插位置，插入已就位的鋼板樁鎖口中。鋼板樁在淤泥質(zhì)地段擠進(jìn)過(guò)程中，受到淤泥中塊石或其它不明障礙物等側(cè)向擠壓作用力大小不同容易發(fā)生偏斜，采取以下措施進(jìn)行糾偏：在發(fā)生偏斜位置將鋼板樁往上拔1.0?2.0m，再往下錘進(jìn)，如此上下往復(fù)振拔數(shù)次，可使大的塊石等障礙物被振碎或使其發(fā)生位移，讓鋼板樁的位置得到糾正，減少鋼板樁的傾斜度。插打從上游開始，在下游進(jìn)行合攏，合攏一般分為兩種情況：四角合攏和中間合攏。中間要求打設(shè)精度高，打設(shè)過(guò)程要精確測(cè)量，四角合攏對(duì)打設(shè)精度要求較低，經(jīng)過(guò)分析采用在四角合攏，就是選在下游一個(gè)角合攏。合攏時(shí)會(huì)出現(xiàn)圖3所示情況，在露出水面段的合攏處將兩根合攏鋼板樁焊接1m的焊縫后，再把兩根鋼板樁拔起全底部，然后隨焊隨打，一直到設(shè)計(jì)標(biāo)高處。如打進(jìn)過(guò)程有阻礙可把相臨樁拔起一段后一起打入即可解除阻礙。為保證插打過(guò)程鋼板樁的穩(wěn)定性，每插打完一根樁后應(yīng)與相臨的鋼板樁進(jìn)行焊接。圖3合攏大樣圖圖3合攏大樣圖6圍堰封底施工圍堰合攏后進(jìn)行基底清淤，余姚江河床底為淤泥質(zhì)粘土，清淤方法為，由潛水員用高壓水槍配合泥漿泵進(jìn)行水下清淤。清淤過(guò)程潛水員要對(duì)圍堰鋼板樁的鎖口情況進(jìn)行檢查，看是否有脫口現(xiàn)象，如有應(yīng)提早進(jìn)行整修，保證圍堰后期抽水順利。清淤達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，拋填50cm厚粒徑不大于20cm的片石，之后進(jìn)行水下混凝土封底圍堰水下封底應(yīng)全斷面一次連續(xù)澆注完成。為此，首先組織盡可能大的混凝土供應(yīng)和澆注能力；其次，研究水下混凝土的配合比設(shè)計(jì)，采用低熱水泥和良好的粗、細(xì)骨料，摻加適量粉煤灰和外加劑。從而使混凝土拌和物和易性良好，可泵性好，初凝時(shí)間長(zhǎng)，坍落度損失小。封底混凝土采用單導(dǎo)管法澆注，橫向內(nèi)使用2根導(dǎo)管，導(dǎo)管設(shè)計(jì)作用半徑為3.0m。實(shí)踐證明在此作用半徑下能夠從一端向另一端斜面推進(jìn)，進(jìn)行水下封底混凝土的澆注。實(shí)際操作過(guò)程中完全符合要求，封底效果較好，無(wú)滲漏水現(xiàn)象，局部較平整。7圍堰支撐的安設(shè)在封底混凝土達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%后即可抽水架設(shè)圍籠和內(nèi)支撐。在確保安全的前提下，基坑支撐的施工與基坑內(nèi)水位的下降按“先支撐后降水，分層支撐分層降水”的原則進(jìn)行，結(jié)合本基坑工程的特點(diǎn)，共分四層支撐?；又蔚捻樞蛉缦拢杭尤氲谝粚訃\一進(jìn)行第一層支撐一抽水至第二層支撐處一加入第二層圍籠一進(jìn)行第二層支撐一抽水至第三層支撐處一加入第三層圍籠一進(jìn)行第三層支撐一抽水至第四層支撐處一加入第四層圍籠一進(jìn)行第四層支撐一抽水至基坑底。實(shí)物見圖4所示。圍堰第一次抽水較為關(guān)鍵，需配置足量的水泵進(jìn)行強(qiáng)降水，從實(shí)踐中可知漏水情況與圍堰鋼板樁鎖口咬合是否緊密有很大關(guān)系，漏水處可用細(xì)砂拌和木屑從鎖口外側(cè)拋灑，靠水壓差產(chǎn)生的水的自吸力即可堵漏，效果較好。漏水較大處可先用棉絮等物品進(jìn)行填塞，然后重復(fù)上步工作反復(fù)多次后即可堵漏。由以往施工經(jīng)驗(yàn)知，圍堰四角處受力較復(fù)雜，為保證圍堰安全性，四角采用型鋼進(jìn)行加強(qiáng)。8圍堰施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)在鋼板樁施工中，打設(shè)的允許誤差一般為：樁頂標(biāo)高偏差±100mm，鋼板樁垂直度偏差為1%。在打設(shè)過(guò)程中，應(yīng)監(jiān)測(cè)是否在允許誤差范圍內(nèi)，超出時(shí)及時(shí)糾正。在鋼板樁施工完成、封底以后，就開始支撐的施工。在施工支撐及承臺(tái)的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)支撐系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。主要監(jiān)測(cè)支撐的變形、鋼板樁的變形、基坑內(nèi)流動(dòng)水量及圍堰的位移、抽水深度的控制等。圖4鋼板樁圍堰實(shí)物照?qǐng)D4鋼板樁圍堰實(shí)物照通過(guò)實(shí)際施工的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，鋼板樁在第二層與第三層支撐之間有稍大的彎曲變形。分析原因主要是第一次抽水架設(shè)第二層內(nèi)支撐為最不利情況，設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程應(yīng)按施工過(guò)程所發(fā)生的各種情況進(jìn)行模擬計(jì)算保證施工安全。因變形在施工容許范圍內(nèi)，不影響施工。此種情況提醒我們，施工過(guò)程受力情況在不斷變化，應(yīng)充分考慮各種可能出現(xiàn)的受力模型，確定所有可能的不確定性因素，保證施工過(guò)程的安全。9鋼板樁圍堰的拔除鋼板樁的拔除與圍堰插打是一個(gè)相反的過(guò)程。鋼板樁拔樁前，先給圍堰內(nèi)回灌水至要拆除的內(nèi)支撐的位置，拆除該層內(nèi)支撐。之后繼續(xù)回灌水，從下到上依次拆除內(nèi)支撐。拆除最后一層內(nèi)支撐后，使內(nèi)外水壓平衡，板樁擠壓力消失。在下游選擇一塊較易拔除的鋼板樁，用液壓鉗配合振拔樁錘先震動(dòng)幾分鐘，再慢慢向上拔起，不可硬拔，如不好拔起，反復(fù)幾次拔起插打即可拔除鋼板樁。結(jié)束語(yǔ)：從半浦余姚江特大橋主橋水中基礎(chǔ)