鋼板樁圍堰施工工藝工法

1、鋼板樁圍堰施工工藝工法（QB/ZTYJGYGF-QL-0202-2011）橋梁工程有限公司 趙金鵬 楊偉鋒1 前言1.1 工藝工法概況鋼板樁圍堰主要由鋼板樁和鋼圍囹組成，鋼板樁起防水、擋土及水下封底混凝土模板的作用；鋼圍囹作為下沉管柱的懸掛和導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，同時用作鋼板樁的支撐，其頂層又作為施工平臺。1.2 工藝原理鋼板樁圍堰有矩形、多邊形、圓形；并根據(jù)水深或基礎(chǔ)埋深采用單層或雙層圍堰。在雙層圍堰的中間一般填入粘土，特殊情況下填入水下混凝土提高抗?jié)B能力。在水中鋼板樁圍堰通過鋼圍囹支撐、定位，鋼圍囹又通過定位樁固定形成穩(wěn)定、閉合結(jié)構(gòu)。然后在鋼板樁圍堰內(nèi)挖基、封底、抽水。而待基礎(chǔ)、墩臺修筑出水面后即可將

2、其拔出或拆下重復(fù)使用。在個別特殊情況下，為保護基底土免受沖刷而將圍堰留在水中，此時的圍堰就變成基礎(chǔ)的一個組成部分。2 工藝工法特點2.1 高強度、輕型、隔水性能好；耐久性強，環(huán)保效果顯著，在施工中可大大減少取土量和混凝土的使用量，有效保護土地資源。2.2 具有較強的救災(zāi)搶險的功能，尤其是在防洪、塌方、塌陷、流沙的搶險救災(zāi)中，見效特別快；施工簡單，工期縮短，建設(shè)費用較省。3 適用范圍3.1 鋼板樁圍堰適用于水流較深、流速2m/s以上的河床，一般用于水深4m以上，河床覆蓋層較厚的砂性土、碎石土和半干性黏土，風(fēng)化巖層等基礎(chǔ)工程。3.2適用于深基坑的開挖支護工程。4 主要技術(shù)標準鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計

3、規(guī)范（TB 10002.5）鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標準（TB 10415）鐵路橋涵施工規(guī)范（TB 10203）鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范（TB 10002.1）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG/T F50）5 施工方法根據(jù)工程環(huán)境、地質(zhì)特點，結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計特點，合理選擇打樁設(shè)備及鋼板樁型號。由測量人員定出鋼板樁圍堰的軸線，插打定位樁，固定鋼圍囹或在已有水中平臺的鋼管樁上焊接工字鋼做導(dǎo)向梁，利用打樁機等設(shè)備插打鋼板樁，形成閉合維護結(jié)構(gòu)，內(nèi)支撐的設(shè)置遵循“先支護后開挖、邊支護邊開挖”的原則，完成鋼板圍堰的施工。在鋼板樁使用完成后拔除以便循環(huán)使用。6 工藝流程及操作要點6.1 施工工藝流程鋼板樁運到工地后進行

4、檢查，分類存放。鋼板樁接長焊接時先對焊或?qū)⒔涌谘a焊合縫，再焊加固板，相鄰板樁接長縫應(yīng)注意錯開。工藝流程見圖1。圖1 鋼板樁圍堰施工工藝流程圖 6.2 操作要點6.2.1 鋼板樁進場檢查鎖口檢查的方法：用一塊長約2米的同類型、同規(guī)格的鋼板樁作標準，將所有同型號的鋼板樁作鎖口通過檢查。檢查采用卷揚機拉動標準鋼板樁平車，從樁頭至樁尾作鎖口通過檢查。對于檢查出來的鎖口扭曲及“死彎”進行及時的校正，校正后再用標準鋼板樁進行檢查，直到合格。鋼板樁全面寬度檢查的方法：對于每片鋼板樁分為上中下三部分用鋼尺測量其寬度，使每片樁的寬度在同一尺寸內(nèi)，每片相鄰數(shù)差值以小于1cm為宜。鎖口潤滑及防滲措施：每片鋼板樁鎖口

5、都均勻涂以混合油，其體積比為黃油:干膨脹土:干鋸沫=5:5:3。6.2.2 測量定位將施工區(qū)域控制點標明并經(jīng)過復(fù)核無誤后加以有效保護。利用現(xiàn)有鋼管樁進行定位，在鋼管樁上焊接工字鋼作為導(dǎo)向梁，用工字鋼來保證打出的鋼板樁在一條直線上。在打樁時作為導(dǎo)向位置及高程控制標志。6.2.3 鋼板樁施打1 插打順序鋼板樁的插打次序為先從長邊角點開始，依次施打各邊，在短邊的角點附近合攏。開始的樁逐根插打到位，接近合攏時最后的15片樁采取先插合攏后再打的方式，以便于對樁位隨時調(diào)整保證順利合攏。2 鋼板樁插打施打采用吊機配合液壓震動錘在平臺剩余部分上進行。首先在鋼護筒上焊接牛腿，安裝導(dǎo)向架。該導(dǎo)向架在鋼板樁打設(shè)完成

6、后即作為圍堰圍囹使用。履帶吊將鋼板樁從場地上吊起，然后吊至施打鋼板樁的導(dǎo)向裝置內(nèi)，勻速下放，使鋼板樁成垂直狀態(tài)，然后用定位卡具在導(dǎo)向裝置內(nèi)將鋼板樁固定牢固，松開起吊鉤，起吊液壓震動錘，將鋼板樁逐根插打到位。圖2 導(dǎo)向架設(shè)施構(gòu)造圖3 鋼板樁插打質(zhì)量控制插打前先將鋼板樁做好標識，用吊機的兩個吊鉤起吊和下放,使鋼板樁成垂直狀態(tài),脫出小鉤移向安插位置,插入導(dǎo)向架內(nèi)已就位的鋼板樁鎖口中。插打鋼板樁時，從兩個相互垂直的方向同時控制，確保其傾斜度不大于0.5%。圖3 鋼板樁垂直度控制示意圖4 鋼板樁施工遇到的問題及處理措施1）障礙物。樁過程中有時遇上大的塊石或其他不明障礙物，導(dǎo)致鋼板樁打入深度不夠，采用轉(zhuǎn)角

7、樁或弧形樁繞過障礙物。2）異性樁糾正。鋼板樁沿軸線傾斜度較大時，采用異形樁來糾正，異形樁一般為上寬下窄和寬度大雨或小于標準寬度的板樁，異形樁可根據(jù)實際傾斜度進行焊接加工；傾斜度較小時也可以用卷揚機或葫蘆和鋼索將樁反向拉住再錘擊。6.2.4 圍堰合龍1 合龍口鋼板樁的調(diào)整由于圍堰尺寸巨大，插打過程中的誤差累積使得圍堰合龍口兩側(cè)的鋼板樁鎖口往往不盡平行，兩端相距在一定范圍內(nèi)時，按照下列措施進行調(diào)整：1）鋼板樁上端向合攏口傾斜時，在鋼板樁頂端使用千斤頂互頂或以內(nèi)兩套復(fù)式滑車組向外側(cè)張拉調(diào)整至所需間距。2）鋼板樁兩側(cè)各剩幾組即將合龍時，即考慮合龍情況。3）當(dāng)合龍鋼板樁插下時，由于經(jīng)過調(diào)整的間距不能完全

8、平行，必須施加壓力才能使合龍板樁插下。當(dāng)鋼板樁尚有很大長度未能套入鎖口，又不能采用錘擊方法打下時，可在頂端安裝復(fù)式滑車組，并將滑車組下端固定，將鋼板拉入鎖口。在插樁過程中，做到“插樁正直、分散偏差、有偏即糾、調(diào)整合龍”的要點。2 異型鋼板樁采用上述措施鋼板樁仍無法合龍時，可以制作異型鋼板樁進行合龍。1）合龍口丈量：丈量位置選擇在各層導(dǎo)環(huán)平面，用兩根小木條各自頂緊兩邊的鋼板樁，用鋼釘釘死，取出水面，丈量長度，可以得到準確的合龍口寬度。2）異形樁制作：鋼板樁進行調(diào)整和丈量尺寸后，根據(jù)合龍口的寬度及鎖口的型式，制作異形鋼板樁。若合攏口寬度為40cm左右時，可制成對扣式異型鋼板樁。焊接務(wù)必飽滿牢固。圖

9、4 異型樁構(gòu)造圖6.2.5 內(nèi)支撐鋼管的制作在當(dāng)前國內(nèi)鋼板樁圍堰設(shè)計、施工工藝中，尺寸相對較小的圍堰，因內(nèi)支撐受其自重和長細比的影響較小，一般采用型鋼制作；而對于尺寸較大、長細比懸殊、受力復(fù)雜的鋼板樁，其內(nèi)支撐常使用自重較輕、受力穩(wěn)定的螺旋鋼管制作。在鋼板樁圍堰的施工過程中，常常遇到鋼板樁偏離設(shè)計位置的情況，導(dǎo)致圍堰內(nèi)支撐的設(shè)計長度與現(xiàn)場實際不一致。針對這種情況，施工時將鋼管加工成標準節(jié)和端部調(diào)整節(jié)組合形式，標準節(jié)可重復(fù)倒用， 增加了鋼管的通用性。內(nèi)支撐采用鋼管與型鋼結(jié)合支撐在圍囹上，相鄰管節(jié)之間利用法蘭盤連接。各管節(jié)按照設(shè)計在鋼結(jié)構(gòu)加工場加工而成，對加工完成的桿件進行編號，并在加工場進行試拼

10、裝，然后運至現(xiàn)場組裝。為了使內(nèi)支撐頂緊持力，將端部調(diào)整節(jié)制作成一種能伸縮的裝置，提高了支撐效果。圖5 法蘭圖6.2.6 圍堰內(nèi)清淤及支撐系統(tǒng)圍堰處河床為河流淤積層，富含松散的粉沙；圍堰尺寸巨大，內(nèi)支撐復(fù)雜，不利于挖掘設(shè)備開展施工；另外，鋼板樁深入穩(wěn)定的粘土層，為高壓射水清淤提供了條件。高壓射水清淤速度快，基坑底標高及平整度便于控制。封底在干處進行，不確定性因素減少。1 內(nèi)支撐安裝與清淤工序相互結(jié)合，確保施工安全。具體步驟為：1）圍堰內(nèi)河床面較高，在圍堰合龍后以河床為依托，即安裝第一道內(nèi)支撐。采用油頂頂撐伸縮裝置，并打緊固定鋼銷子。2）第一層支撐安裝完后，采用高壓水槍配合吸泥泵清淤。清淤至第二道

11、支撐下0.5m時，安裝第二道內(nèi)支撐。頂撐伸縮裝置，并打緊。3）第二道支撐安裝完畢繼續(xù)清淤至第三道支撐下0.5米處，安裝第三道支撐，頂撐伸縮裝置，并打緊。4）第三道支撐安裝完畢繼續(xù)清淤至基底。視基底涌水量選擇澆筑20cm厚混凝土墊層。之后安裝豎向支撐，在各層支撐之間設(shè)置加強桁架。2 具體的內(nèi)支撐安裝方法為：1）割除鋼護筒上牛腿前，在鋼板樁上設(shè)置支撐牛腿用于搭置2I56a圍囹，使圍囹支托由鋼護筒轉(zhuǎn)換為鋼板樁本身。在鋼板樁上設(shè)置第二、三層圍囹的支撐牛腿時，須拉設(shè)施工線保證各小牛腿頂面位于同一水平面上。2）為防止圍堰的變形，將圍囹與鋼板樁之間的間隙全部用型鋼焊接支撐連接，使鋼板樁所受支撐均勻。同時，在

12、圍囹的四角做三角撐進行加強。3）每層內(nèi)支撐設(shè)置縱向和橫向交叉，橫向在下，縱向在上。交叉處采用抱箍聯(lián)結(jié)。安裝時先將抱箍放置于各個橫向支撐上，拉線以保證所有抱箍在一條直線上，然后安放縱向支撐鋼管。圖6 支撐鋼管聯(lián)結(jié)抱箍構(gòu)造圖6.2.7 抽水堵漏鋼板樁插打完成并做好加固措施后即可抽水，抽水時檢查個點是否頂緊、板樁與導(dǎo)框間木楔是否擠緊，抽水速度不宜過快，要隨時觀察圍堰的變化情況并作出相應(yīng)處理。當(dāng)發(fā)生鎖口滲漏時，用板條、舊棉絮在內(nèi)測嵌塞，同時在漏縫外側(cè)水面撒大量細煤渣與木屑等，使其由水流夾帶至漏水處自行堵塞，必要時外部堵漏。6.2.8 封底混凝土施工進行安全質(zhì)量技術(shù)交底及詳細的施工組織安排，保證封底施工

13、順利進行，盡量縮短封底灌注時間；混凝土由拌和站拌制混凝土運輸車運送，輸送泵泵送至下料導(dǎo)管澆筑。采取往復(fù)式灌注順序進行施工，確?；炷凉嘧⒚婢鶆蜻B續(xù)對稱上升。灌注達到設(shè)計承臺標高后，拔出導(dǎo)管完成封底混凝土施工。6.2.9 內(nèi)支撐拆除與拔樁圍堰內(nèi)支撐與承臺混凝土施工相互關(guān)聯(lián)。承臺分兩次澆筑，先后拆除第三、二層內(nèi)支撐。每澆注完一層，及時在承臺與鋼板樁間回填沙土，增加圍堰穩(wěn)定性。最后拆除頂層內(nèi)支承，拔除鋼板樁。7 勞動力組織鋼板樁圍堰施工技術(shù)要求高，專業(yè)性較強，要求工種多，且由于其特殊性，現(xiàn)場需配備專業(yè)技術(shù)人員。人員配備見表1。表1 鋼板樁圍堰施工所需勞動力8 主要機具設(shè)備鋼板樁圍堰施工的順利進行很大

14、程度決定于施工機械的選擇，當(dāng)決定選用何種機械時，需考慮現(xiàn)場條件。打樁機的適用情況詳見下表2。表2 各類打樁機的適用情況常見主要機械設(shè)備見表3。表3 鋼板樁圍堰施工機具設(shè)備表9 質(zhì)量控制9.1 易出現(xiàn)的質(zhì)量問題9.1.1 插打鋼板樁時鋼板樁傾斜。 9.1.2 鋼板樁鎖口漏水。 9.1.3 圍囹安裝時質(zhì)量問題。 9.2 保證措施9.2.1 插打鋼板樁預(yù)防傾斜的措施鋼板樁雜填土地段擠進過程中受到石塊等側(cè)向擠壓作用力大小不同容易發(fā)生偏斜，采取的糾偏措施是：在發(fā)生偏斜位置將鋼板樁網(wǎng)上拔1.0m2.0m，再往下錘進，如此上下往復(fù)振拔數(shù)次，可使大的塊石被振碎或使其發(fā)生位移，讓鋼板樁的位置得到糾正，減少鋼板樁

15、的傾斜度。9.2.2 鋼板樁鎖口漏水預(yù)防措施鋼板樁由于插打不當(dāng)、船駁不慎撞擊或大風(fēng)浪等作用，致使鎖口發(fā)生變形，出現(xiàn)滲透。其補救措施是在漏水鎖口處的圍堰外側(cè)利用導(dǎo)管投撒細煤渣，煤渣沉至漏水高度處即可堵塞漏水。或用麻袋盛裝細煤渣沉入水中，亦可堵漏。9.2.3 圍囹的安裝圍囹的安裝應(yīng)隨著抽水的深度逐層實施，安裝過程中要密切注意河床水位的變化，并安排專人負責(zé)施工期間的抽水工作。施工時注意的是工字鋼與鋼板樁的連接，由于鋼板樁在插打過程中受多方面的影響，整個圍堰的側(cè)面順直度較差，工字鋼安裝后與鋼板樁之間有較大的間隙。為防止圍堰的變形，要求將工字鋼與鋼板樁之間的間隙全部用型鋼焊接支撐連接，圍堰的四個角進行加

16、強。10 安全措施10.1 主要安全風(fēng)險分析10.1.1 鋼板樁圍堰施工過程中，鋼板樁插進鎖口后，因鎖口阻力不足，鋼板樁突然脫落下滑。10.1.2 鋼板樁插打和拔除時，樁錘各部機件、連接件的安全。10.2 保證措施10.2.1 鋼板樁槽凹部位應(yīng)清掃干凈，鎖口應(yīng)先進行修整或試插。10.2.2 組拼的鋼板樁組件，應(yīng)采用堅固的夾具夾牢，起吊時，用繩索拴牢。掛鉤應(yīng)封鉤。10.2.3 鋼板樁插進鎖口后，因鎖口阻力不能插放到位而需用樁錘壓插時，應(yīng)先用卷揚機鋼絲繩控制樁錘下落行程，防止樁錘隨鋼板板樁突然下滑。10.2.4 插打鋼板樁，如因吊機高度不足，可改變吊點位置，但吊點不得低于樁頂以下1/3樁長位置。在

17、轉(zhuǎn)換吊點時，必須先掛后換，使新吊點吃力后，并確定牢固，才能拆除原吊點。10.2.5 使用沉拔樁錘沉拔板樁時，樁錘各部機件、連接件要確保完好，電氣線路絕緣部分要良好絕緣。每天使用前要認真檢查，班后要進行保養(yǎng)。操作時，樁錘和板樁連接要牢固，系索射水、振動等松動措施。嚴禁硬拔。11 環(huán)保措施11.1 成立以項目經(jīng)理為組長，總工程師和各職能部門相關(guān)人員組成的文明施工領(lǐng)導(dǎo)小組，負責(zé)文明施工策劃。11.2 所有施工管理人員和操作人員身著統(tǒng)一服裝，頭戴規(guī)定顏色安全帽，佩帶證明其身份的胸牌，以便于施工現(xiàn)場的管理。11.3 為使施工處于有序狀態(tài)，工序施工實行標示牌管理，標示牌應(yīng)標明：作業(yè)內(nèi)容、工序狀態(tài)、混凝土施

18、工配合比、簡要施工工藝、質(zhì)量狀態(tài)、工序負責(zé)人姓名等。11.4 施工現(xiàn)場內(nèi)的道路隨時保持平整通暢，排水設(shè)施良好。11.5 施工所用的原材料、半成品分類堆放，并設(shè)置標示牌。施工機械按規(guī)劃位置停放，施工現(xiàn)場保證整潔、清爽。12 應(yīng)用實例12.1 工程簡介中鐵一局京滬高鐵濟南黃河大橋主橋05#墩承臺施工采用本工法。橋位處黃河水流沖刷大，河床表層淤積層厚。設(shè)置鋼板樁圍堰尺寸46.5m×28.3m，圍堰尺寸巨大；水平方向，設(shè)置三層鋼管內(nèi)支撐，每層縱、橫向支撐交叉布置，采用抱箍聯(lián)結(jié)；在圍堰跨中用型鋼豎向支撐水平鋼管；利用伸縮裝置調(diào)節(jié)水平支撐強度。 12.2 施工情況承臺施工安排在冬季黃河枯水季節(jié)進行，以減小水文影響。施工工期：2008年11月至2009年3月。