武江大橋主墩水中承臺(tái)鋼板樁圍堰施工技術(shù)

1、<p>　　武江大橋主墩水中承臺(tái)鋼板樁圍堰施工技術(shù)</p><p>　　摘要：隨著國家基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，公路橋梁的建設(shè)遇到了新機(jī)遇與新要求。所以在施工中要分析施工技術(shù)要點(diǎn)，確保其工程施工質(zhì)量。本文以武江大橋主墩為例分析水中承臺(tái)鋼板樁圍堰施工技術(shù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：橋梁施工；水中承臺(tái)；鋼板樁；圍堰；技術(shù)分析 </p><p>　　中圖分類號(hào)：

2、U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p><b>　　1.工程概況 </b></p><p>　　武江大橋跨越武江主航道、S248及京廣鐵路，橋位處武江為Ⅵ級(jí)航道，上跨主航道上部結(jié)構(gòu)采用(42.5+75+42.5)m采用變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)主墩墩身采用單肢等截面圓端形實(shí)心薄壁墩，墩身橫橋向最長處8.5m，順橋向壁厚2.0m。主墩承臺(tái)平面尺寸10.6m

3、X7m，厚3m，基礎(chǔ)采用樁徑1.8m的鉆孔灌注樁，基樁按梅花形布置，每墩共5根樁。主墩河床底標(biāo)高55.65m，承臺(tái)底標(biāo)高56.2m；武江水位標(biāo)高61.1m。 </p><p>　　2.承臺(tái)圍堰方案選定 </p><p>　　鋼板樁圍堰適用條件：深水或深基坑，流速較大的砂類土、黏性土、碎石土及風(fēng)化巖等河床。本橋地質(zhì)情況揭露河床上層為卵石土和風(fēng)化巖，對(duì)于承臺(tái)懸空部分可通過回填卵石土作為水下封底

4、的墊層，同時(shí)對(duì)鋼板樁增加埋深高度起到固結(jié)作用。結(jié)合設(shè)計(jì)、河床地質(zhì)情況、工期、經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性，經(jīng)綜合比選，本橋深水承臺(tái)在水面下約7m，擬采用18m長拉森Ⅳ鋼板樁圍堰，矩形鋼板樁圍堰尺寸為：25.85m×9m。右圖1：承臺(tái)立面圖及地質(zhì)條件 </p><p>　　3.鋼板樁圍堰施工方法 </p><p>　　測(cè)量定位打設(shè)定位鋼管樁→在樁基鋼護(hù)筒上焊接牛腿托架→簡(jiǎn)易工作平臺(tái)搭設(shè)→導(dǎo)向架構(gòu)件加

5、工拼裝→拼裝第一層圍囹至設(shè)計(jì)標(biāo)高→圍囹固定后沿圍囹插打鋼板樁→承臺(tái)兩側(cè)鋼板樁插打→上游鋼板樁插打→下游鋼板樁插打并合攏→清理障礙物及基坑內(nèi)雜物→回填找平基坑處理→進(jìn)行水下封底→排水、止漏→安裝第二層圍囹→測(cè)量監(jiān)測(cè)圍囹變形→加固鋼板樁與圍囹間隙。 </p><p>　　3.1工作平臺(tái)及導(dǎo)向架加工安裝 </p><p>　　在靠主航道和岸邊加密坐標(biāo)控制點(diǎn)；利用剩余未拆除的鋼平臺(tái)將圍囹各節(jié)段工字

6、鋼按圖紙尺寸下料并雙拼焊接好。在樁基鋼護(hù)筒上簡(jiǎn)單焊接牛腿托架，在托架上簡(jiǎn)易搭設(shè)工作平臺(tái)，進(jìn)行導(dǎo)向架的準(zhǔn)確放樣定位，做出標(biāo)記，采用吊車懸吊至第一層圍囹標(biāo)高安裝導(dǎo)向架（利用第一層水上圍囹作為導(dǎo)向架）。 </p><p>　　3.2鋼板樁插打施工 </p><p>　?、俑〉跬Ｔ陔x打樁點(diǎn)約4m左右的地點(diǎn)，側(cè)向施工，便于測(cè)量人員觀察。掛上振動(dòng)錘，升高，理順油管及電纜。②錘下降，開液壓口，拉一根樁至

7、打樁錘下，鎖口抹上潤滑油，起錘。③待鋼板樁尖離開水面30cm時(shí)，停止上升。錘下降，使樁至夾口中，開動(dòng)液壓機(jī)，夾緊樁。上升錘與樁，至打樁地點(diǎn)。④對(duì)準(zhǔn)樁與定位樁鎖口，錘下降，靠錘與樁自重壓樁至淤泥以下一定深度不能下降為止。⑤試開打樁錘30秒左右，停止振動(dòng)，利用錘慣性打樁至堅(jiān)實(shí)土層，開動(dòng)振動(dòng)錘打樁下降，控制打樁錘下降速度，盡可能的使樁保持豎直。⑥板樁至設(shè)計(jì)高度前40cm時(shí)，停止振動(dòng)，振動(dòng)錘因慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一定時(shí)間，打樁至設(shè)計(jì)高度。⑦松開液壓夾口

8、，錘上升打第二根樁，以上類推至打完所有樁。 </p><p>　　其余各鋼板樁，則以已插好的鋼板樁為準(zhǔn)，起吊后人工扶持插入前一片鋼板樁鎖口，然后用振動(dòng)錘振動(dòng)下沉。插入樁位的鋼板樁需緊靠導(dǎo)梁。插打一片或幾片后，將已插好的鋼板樁點(diǎn)焊固定于導(dǎo)梁上。整個(gè)施工過程中，要用錘球始終控制每片樁的垂直度，及時(shí)調(diào)整。調(diào)整工具有千斤頂、木楔、導(dǎo)鏈等。插打過程中，須遵守“插樁正直，分散即糾，調(diào)整合攏”的施工要點(diǎn)。在施工合攏段，到剩下最

9、后一部分時(shí)，要先插后打，若合攏有誤，用倒鏈或滑車組對(duì)拉，使之合攏。合攏后，再逐根打到設(shè)計(jì)深度，在用倒鏈或滑車組對(duì)拉時(shí)不要過猛，以防止合攏段縫隙過大。 </p><p>　　3.3圍囹、支撐布置 </p><p>　　圍囹布置在鋼板樁與橫支撐之間，起到傳遞荷載的作用，圍堰與圍囹之間，圍囹與支撐之間均要焊接。鋼板樁受水壓力和土壓力的共同作用，但土壓力在基坑底以下，土壓力暫時(shí)不做計(jì)算。水深H1=

10、6.58m，水壓力r1=10N/cm3，鋼板樁受最大荷載r1* H1=10*6.58=65.8N/m，如圖所示，此時(shí)鋼板樁壓力線的增加率p=65.8/6.58=10N/cm3，可采用壓力線增加率計(jì)算。 </p><p>　　鋼板樁采用等反力布置形式，支撐共布置2道，支撐間距如右圖所示。圖中第一支撐的反力只為其他各支撐反力的0.15倍。這種支撐布置可使各跨鋼板樁的彎矩盡量接近，較經(jīng)濟(jì)。右圖2：鋼板樁等反力布置支撐圖

11、（圖中計(jì)算均以1延米寬板樁為單位）。 </p><p>　　此時(shí)各支撐的反力計(jì)算---公式（1） </p><p>　　式中：p—各支撐反力，kN；—支撐數(shù)；p—壓力線的增加率，kn/m2； H—基坑深度，m; </p><p>　　1延米鋼板樁支撐反力為： </p><p>　　①支撐層間布置：為保證鋼板樁剛度，圍堰內(nèi)設(shè)2道圍囹（包括角撐）

12、，采用I45b工字鋼雙拼焊接。豎向圍囹間距由上圖2可得下列等式：H=h+0.6h 即6.58=1.6h得h=4.11m，支撐從上到下間距依次為4.11m，2.47m。 </p><p>　　②支撐橫向布置：橫向支撐每層直撐5道采用Φ300鋼管壁厚8mm，間距依次為4.23m，3.8m，4.7m，4.7m ，3.8m，4.23m，角撐4道，采用采用Φ300鋼管壁厚8mm。圖3所示。 </p><

13、p><b>　　圖3 </b></p><p>　　3.4 鋼板樁入土深度 </p><p>　　畫出作用在板樁上的全部側(cè)壓力（水和土的主動(dòng)和被動(dòng)側(cè)壓力）。采用盾恩近似法，經(jīng)簡(jiǎn)化的土壓力分布如圖4所示： </p><p>　　卵石土的內(nèi)摩擦角φ＝35°圖4 </p><p>　　主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka＝tg2

14、（45°-φ/2）=0.271 </p><p>　　被動(dòng)土壓力系數(shù)Kp＝tg2（45°+φ/2）=3.69 </p><p>　　假設(shè)鋼板樁最小入土深度為x 米，根據(jù) </p><p><b>　　--公式（2） </b></p><p>　　式中：γ土—土的浸水容重，h—基坑底到河床的距離，γ水—

15、水容重，H—水深h＝3.04m，H＝6.58m ，Ka＝0.271，Kp ＝3.69，則代入公式有：x=3.78m </p><p>　　理論計(jì)算鋼板樁最小入土深度為3.78m，則滿足鋼板樁入土要求，入土深度取值x=3.8m。 </p><p>　　3.5封底混凝土厚度計(jì)算 </p><p>　　封底混凝土的作用不僅在于堵滲水，而且還能平衡圍堰抽水后受到的浮力。封底

16、混凝土采用水下混凝土施工澆筑工藝，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后再抽水施工，考慮封底混凝土與護(hù)筒、鋼板樁圍堰之間的粘結(jié)力可抵消一部分浮力，封底混凝土厚度依據(jù)圍堰內(nèi)重量克服水頭差重量來平衡，此時(shí)應(yīng)滿足以下平衡條件： </p><p><b>　　--公式（3） </b></p><p>　　式中：［τ］—鋼護(hù)筒、鋼板樁與混凝土的摩阻力，根據(jù)有關(guān)資料，鋼護(hù)筒與混凝土的容許摩阻力［τ］

17、為0.1～0.4 MPa,本次計(jì)算取0.1MPa；u1—樁基鋼護(hù)筒總截面周長，取3.14*2*10=62.8m；u2—鋼板樁圍堰截面周長，（25.85+9）*2=69.7m；x—混凝土與鋼護(hù)筒、鋼板樁之間摩阻有效厚度；γc—封底混凝土容重，取24kn/m3；γw—水容重取10 kn/m3；H—基坑內(nèi)水深，取6.58m ；A—封底混凝土截面面積，25.85*9=232.65m2，K為安全系數(shù)，取1.5。 </p><p

18、>　　經(jīng)求解x≥1.5 m，即封底混凝土厚度為1.5m。 </p><p>　　3.6水下混凝土封底灌注 </p><p>　　封底混凝土施工：為保證封底質(zhì)量需采用3根Φ300導(dǎo)管（利用現(xiàn)有樁基隊(duì)導(dǎo)管）加料斗、6臺(tái)罐車、一臺(tái)汽車泵結(jié)合溜槽、多次拔球擴(kuò)散封底連續(xù)澆注，從上游一次往下游分部循環(huán)滾動(dòng)澆筑完成封底。灌注點(diǎn)按照擴(kuò)散半徑按2.0m布置，共設(shè)置21個(gè)點(diǎn)。 </p>&

19、lt;p><b>　　3.7抽水與堵漏 </b></p><p>　　鋼板樁圍堰抽水過程中要加強(qiáng)鋼板樁的止水堵漏措施，抽水時(shí)同時(shí)在外側(cè)水中漏縫處填塞麻絮，使其由水夾帶至漏水處自行堵塞，在樁腳漏水處，采用局部砼封底等措施。 </p><p>　　3.8安裝第二層圍囹、支撐 </p><p>　　抽水至第二層圍囹標(biāo)高上方，停止抽水后安裝第二層

20、圍囹及支撐，安裝方法為圍囹、支撐各節(jié)段桿件懸吊焊接，方法及平面間距布置參考第一層圍囹安裝施工。第二層圍囹施工完畢后繼續(xù)抽水堵漏，直至基坑底。 </p><p><b>　　4.結(jié)語 </b></p><p>　　對(duì)于在橋梁施工過程當(dāng)中可能出現(xiàn)質(zhì)量的缺陷問題必須要加以嚴(yán)格的控制，并且必須按照國家的相關(guān)規(guī)定以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等對(duì)橋梁進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)和施工建設(shè)，同時(shí)在施工過程當(dāng)中，