鋼板樁圍堰施工技術論文

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1阻水鋼板樁與漫水鋼板樁圍堰方案比選

根據以往施工經驗，一般采用加高鋼板樁圍堰和加強內支撐來防止洪水淹沒墩臺；但同時我們也考慮了一種漫水鋼板樁圍堰，也就是在洪水期可以淹沒圍堰，洪水過后又能保持鋼板樁圍堰頂在正常水位以上，方便度汛以后墩臺的施工。經過反復的現場調查和方案比選，確定采用方案二。從施工技術要求、難度以及施工安全風險、投入成本來看還是方案二比較合適。因為方案一不確定因素多隨之帶來的后續施工風險太大。

2鋼板樁圍堰總體設計方案

2.1鋼板樁圍堰主要功能

鋼板樁圍堰作為水中和岸上承臺施工的防護和防水結構，除承受圍堰四周及底部的土體和水的壓力外，還受到黃河河道內水流和冬季冰凌的作用，鋼板樁圍堰需要滿足以下要求：①在工作狀態下，圍堰應滿足在最高水位情況下的安全性和可靠性要求，能夠為承臺施工作業提供合適的空間和場地，滿足承臺及墩身施工全過程的作業需要，并具有足夠的安全儲備。②在非工作狀態下，主要指冬季度凌汛和夏季洪汛達到圍堰停止工作的狀態，鋼板樁圍堰內停止施工人員作業，此時鋼板樁圍堰應能滿足整體安全性的要求。在河床經水流沖刷至最低沖刷線后基礎具有足夠的穩地性和抗沖刷能力，在冬季冰凌通過時具有足夠的抗沖擊能力和整體穩定性，允許出現局部可修復的損壞。

2.2鋼板樁圍堰的結構形式

①圍堰平面設計。主橋承臺平面尺寸為33.2×17.3m，綜合考慮承臺后續施工以及空間要求鋼板樁圍堰平面設計為矩形，尺寸為43×20m，凈尺寸為41.88×18.88m。鋼板樁圍堰采用德國拉森Ⅳ型鋼板樁，單根鋼板樁長度為18m。

②內支撐體系設計。根據以往的施工經驗，鋼板樁的內支撐一般采用型鋼，結構形式多為圍堰外側為一圈內圍囹，其余為型鋼支撐。結構簡單，受力明確，不過這種形式的支撐只能用于尺寸較小的圍堰，尺寸過大將導致型鋼的長細比過大，壓桿穩定性差，為此，本鋼板樁圍堰采用ф630×10mm的螺旋管作為支撐。內支撐水平向設置3道，分別形成穩定的平面桁架。每層內支撐體系采用由多層I56a組合內圈梁，上下設置I32a反力牛腿保證內圈梁與鋼板樁連接成穩定體系，同時亦起到分點限制圈梁自由度作用增強穩定性。內支撐鋼管現場采用法蘭對接，縱橫向Φ630mm×10mm鋼管交錯布置，采用專門設計的十字形卡箍連接。鋼管內支撐與內圈梁之間采用可調節伸縮裝置，保證內支撐安裝后提供一定的預推力，防止圍堰抽水吸泥后由于支撐之間的間隙造成圍堰變形過大。每層鋼管內支撐在短邊方向豎向設置為桁架，保證三層內支撐體系豎向形成穩定支撐體系。

3水中鋼板樁圍堰設計與驗算

工況1：鋼板樁施工完成后，圍堰內抽水到10.0m，進行第一道內支撐安裝，短支撐標高為11.0m，長支撐在短支撐上，標高為11.63；驗算鋼板樁和內支撐受力。工況2：第一道內支撐安裝完成后，進行圍堰內開挖。將圍堰內開挖到第二道短支撐設計位置以下1.0m，標高為7.0m；驗算在安裝第二道支撐前鋼板樁和第一道支撐的受力。工況3：安裝好第二道內支撐，繼續開挖，將圍堰內挖土到第三道短支撐設計位置以下1.0m，標高為0m；驗算鋼板樁和第一、二道內支撐受力。工況4：安裝好第三道內支撐，繼續挖土，直至圍堰底部設計標高1.85m，在此過程中將有地下水涌出；采用高壓水槍配合水泵進行水下清淤至圍堰底部。清淤抽水完成后進行混凝土封底；驗算在封底前三道支撐和鋼板樁的受力。需要注意的是，所有工況下，均需要驗算由于水流的沖擊加大圍堰的受力；封底混凝土滿足強度要求后，接下來進行承臺施工，承臺混凝土分兩次澆筑，第一次為0m厚，第二次為3.0m厚。承臺第一次混凝土澆筑完成后，強度滿足要求后拆除側模板，將圍堰底部以上0m范圍雜物清理徹底。然后在圍堰底部以上0m承臺和鋼板樁圍堰間注水減小鋼板樁和支撐的作用力，拆除下層內支撐，利用圓木支撐于鋼板樁與下層承臺上將支撐力分配到其它支撐上，繼續施工完承臺墩座后拆除鋼板樁圍堰內支撐，待洪水退去后清理承臺表面繼續進行墩座和墩身施工，期間根據具體情況適時拆除鋼板樁圍堰。

4鋼板樁圍堰施工及安全度汛

主橋水中墩位于黃河主河道，施工條件復雜。待鉆孔樁施工完成后，拆除鋼板樁頂部范圍內的鋼平臺，平臺剩余部分可作為鋼板樁臨時存放場地和施工作業場地。鋼板樁施打采用40t龍門吊機、50t履帶吊配合液壓震動錘進行。拆除平臺與施打鋼板樁同步進行，有效提高施工效率。待承臺施工完且承臺下部內支撐體系拆除完畢后，利用已經施工的承臺頂面設置加強支撐體系保證安全度汛，特別是利用連通器原理在鋼板樁水面以下1米左右安裝一個進水閥門，保證圍堰內外水位平衡，減少洪水對圍堰沖擊壓力。根據實際量測，當年洪水位標高約13.5m，與前期預測一致。度汛以后，經檢查，鋼板樁圍堰本體并沒有損傷，只是圍堰內淤積嚴重，不影響抽水后施工墩臺。

5鋼板樁圍堰施工總結

黃河特大橋主橋深水鋼板樁圍堰平面尺寸較大、施工區域土層結構復雜，而且面臨夏季、冬季洪期影響，風險極高，通過此次漫水鋼板樁圍堰設計與施工，探索了一套首次可以讓洪水漫過鋼板樁圍堰安全度汛施工方案，較之前常規鋼板樁施工方案必須要求在洪水來臨之前完成全部水下施工和鋼板樁圍堰的拔出，解決了工期制約因素、減少了搶工成本，同樣比較阻水鋼板樁施工減少了洪水沖擊深度、流量、流速等諸多不確定因素造成鋼板樁圍堰施工風險及成本。

作者:何勇趙金鵬單位:中鐵一局集團橋梁工程有限公司