钢板桩围堰深水承台施工技术

摘要:本文结合佛山市南庄二桥工程深水承台施工实际,介绍钢板桩围堰施工水中承台的施工技术和质量控制。

关键词:深水 承台 施工方案 质量控制 1 工程概况

佛山市南庄二桥是南庄镇跨越吉利河的一座大桥,主桥采用36m+60m+36m,PC变截面V型连续钢构。6#、7#主墩位于水中,河涌常水位标高为1.38m。6#墩河床平均标高-7.41m,墩位处平均水深8.8m,7号墩河床平均标高为-6.22m,墩位处平均水深7.6m,桩基桩径1.5m,每个主墩桩基6根,横向桩间距4.0m。承台尺寸11.5m×6m×2.8m,承台封底厚80cm。

如图1所示。

2 主墩水中承台施工方案选定

结合以往类似工程施工经验及该桥水文、地质等具体情况,经综合评比选认为,采用钢板桩围堰施工方案与钢套箱围堰及筑岛方案相比,钢板桩围堰施工方案具有工期短、成本低、工艺简单、占用水面较少、不中断通航、安全,以及施工风险易于控制等诸多优势。

3 钢板桩围堰施工总体思路

经对钢板桩稳定性及抗弯计算,选用12mIII型拉森钢板桩进行围堰施工。河床标高约-7.4m,经计算,钢板桩入土深度按3.6m控制,底标高-11.0m,顶标高1.0m,填砂至标高面-1.52m,即超过封底砼底面40cm。围堰尺寸为14.5m×9m,比承台周边尺寸大1.5m。钢板桩施工采用方形导向架,在围堰的内侧打4根定位桩,焊接牛腿,再安装导向框。钢桩围堰填砂后埋设护筒进行桩基施工,然后采用水下混凝土封底,封底厚度为80cm。

4 钢板桩围堰施工 如图2所示。 4.1 施工准备

(1)插打钢板桩前的准备工作

①钢板桩经装卸、运输、会出现撞伤、弯扭及锁口变形,钢板桩在拼组前必须进行检查,剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩;剔除钢板桩表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤。

②在钢板桩锁口内涂抹黄油以减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩围堰的渗漏。

③插打钢板桩的导向设备

先打定位桩,在定位桩上安置导梁,组成框架式的围笼作为插桩时

的导向设备,因此在施打前须制作导向架。

(2)检查振动锤

振动锤是打拔钢板桩的关键设备,在打拔前一定要进行专门检查,确保线路畅通,功能正常。振动锤的端电压要达到 380～420V,夹板牙齿不能有太多磨损。

4.2 插打钢板桩

为了确保插打位置准确,第一片钢板桩是插打的关键。插打在导向架上设置一个限位框架,大小比钢板桩每边放大1cm,插打时钢板桩背紧靠导向架。互相垂直的两个方向用经纬仪观测,以确保钢板桩插正、插直,然后以第一根钢板桩为基准,再向两边对称插打钢板桩。在整个钢板桩围堰施打过程中,开始时插一根打一根,即将每一片钢板桩打到设计位置,到剩下最后5片时,要先插后打,若合拢有误,用倒链或滑轮组对拉使之合拢,合拢后,再逐根打到设计深度。

4.3 钢板桩的插打作业步骤和技术要点

(1)施打钢板桩前在围堰上下游一定距离及两岸陆地设置经纬仪观测点,用以控制围堰长、短边方向钢板桩的施打定位。

(2)施打前钢板桩的锁口用止水材料捻缝,以防漏水。 (3)施打钢板桩必须备有导向设备,以保证钢板桩的正确位置。

(4)施打顺序由上游分两头向下游合龙。施打时先将钢板桩逐根或逐组施打到稳定深度,然后依次施打至设计深度。在垂直度有保证的条件下,也可一次打到设计深度。

(5)同一围堰内使用不同类型的钢板桩时,将两种不同类型的钢板桩的各半块拼焊成一块异形钢板桩以便连结。

(6)施打时随时检查其位置是否正确,桩身是否垂直,不符合要求时立即纠正或拔起重新施打。

(7)拔出来的钢板桩要进行检修涂油,堆码保存。 4.4 合拢 (1)合拢前的准备

在即将合拢时,开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离,再根据钢板桩的宽度,计算出所需钢板桩的片数,按此确定下一步钢板材如何插打(是增加钢板桩,还是钢板桩插打时向外绕圆弧)。

(2)合拢时桩的调整处理

为便于合拢,合拢处的两片钢板桩应一高一低。方形钢围堰有4个面,打完的每一片钢板桩都要沿导向架的法线和切线方向垂直,合拢选择在角桩附近(一般离角桩4～5片),如果距离有差距,可调整合拢边相邻一边离导向架的距离。为了防止合拢处两片桩不在一个平面内,

一定要调整好角桩方向,让其一面锁口与对面的钢板桩锁口尽量保持平行。

4.5 抽水

围堰内排水用抽水机,抽水机采用大于围堰内渗水量的1.5～2.0倍(抽完后留1～2台备用)。

4.6 围堰挡水效果

基坑抽干水后观察到围堰挡水、止水效果:如果钢板桩围堰内表面基本没有漏水,只有少数较残旧的钢板桩由于接头不紧密导致少量漏水;基坑内也没有出现渗漏、管涌等现象。说明钢板桩围堰是成功的。

4.7 拔桩

水中墩施工结束,即可拔除钢板桩。拔桩前向围堰内灌水,自下而上拆除内支撑,先拆除下部支撑,将水灌进一层,再拆处上部支撑。拔桩时先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min,使钢板桩周围的土松动,产生“液化”,减少土对桩的摩阻力,然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况,发现上拔困难或拔不上来时,停止拔桩,先振动1min～2min后再往下锤0.5m～1.0m再往上振拔,如此反复既可将桩拔出来。

5 钢板桩围堰的回填

由于承台底封底砼标高距河床标高4～6m的高度,因此封底砼施工前用砂回填至承台底封底砼底面。

6 桩基施工

在完成围堰回填后即可进行桩基施工。埋设钢护筒,桩基护筒内径比桩径大20～30cm,采用厚度为10mm的A3钢板卷制而成,护筒顶面高出钢平台0.4m,底面至少要埋入河床面以下2m。围堰回填后,用吊车将钢护筒吊放在预定的位置固定后,采用45T震动锤震入。

按常规方法进行桩基施工,由于围堰回填土采用的是砂或砂性土,并且河床面细砂层较厚,桩基施工时采取有效措施防止护筒漏浆。采用优质泥浆进行护壁、放慢钻进行速度等措施成孔。

7 封底

桩基施工完成后,割除多余钢护筒进行封底砼施工。先进行基底检验,合格后及时采用水下混凝土进行封底。封底前在钢板桩四周用编织袋或土工布将钢板桩与封砼隔离,以便将来钢板桩顺利拔除。

(1)混凝土采用钻孔灌注桩所用的水下混凝土,坍落度控制在

180～200mm。

(2)灌注封底水下混凝土时,导管间隔及根数根据导管作用半径及封底面积确定。每根导管的扩散半径按3m考虑。按照从一侧向另一侧的顺序依次进行封底混凝土的浇筑。

(3)每根导管开始灌注时所用的混凝土坍落度采用下限,首批混凝土需要数量通过计算确定。

(4)在灌注过程中,导管随混凝土面升高而徐徐提升,导管埋深与导管内混凝土下落深度相适应。

(5)在灌注过程中,注意混凝土的堆高和扩展情况,正确地调整坍落度和导管埋深,使每盘混凝土灌注后形成适宜的堆高和不陡于1:5的流动坡度,抽拔导管严格使导管不进水。混凝土面的最终灌注高度,比设计值高出不小于150mm,待灌注混凝土强度达到设计要求后,再抽水凿除表面松弱层。

8 承台施工

(1)围堰封底砼达到设计强度后进行围堰抽水,以排干围堰内原有河水。钢板桩围堰抽水过程中注意加强对钢板桩的止水堵漏。

(2)承台分两次浇筑,第一次浇筑1.8m厚,第二次浇筑1.0m厚。两

层之间间隔7～10d,且在第一层混凝土强度达到设计强度的80%以上。第一层和第二层之间按照施工缝处理。在第二层混凝土浇注之前,将第一层混凝土顶面凿毛,清除浮浆及杂物,做到表面干净,混凝土表面洒水湿润。浇注混凝土前先浇注一层厚2～3cm与承台混凝土同配比的水泥砂浆。

(3)承台钢筋按照设计图纸要求加工、制作、安装。为有效保证钢筋的位置,交叉钢筋网成梅花形点焊,各层钢筋网片之间设架立钢筋,并点焊固定。

(4)安装模板。模板采用厚度为18mm的木模板,用钢管、方木作侧向支撑。

(5)承台混凝土采用泵送浇筑,在岸上布置1台地泵,利用便桥铺设泵管至主墩承台。

(6)对承台大体积混凝土,为防止其温度裂缝采取以下措施: ①尽量采用低水化热水泥;②改善骨料级配、降低水灰比、掺加混合料、掺加外加剂(减水剂和膨胀剂)等方法减少水泥用量。③混凝土分层浇筑,减小分层厚度,加快混凝土散热速度。分层浇筑施工的各层浇筑间隔定为7～10d。④环境气温较高时,降低拌和混凝土时所用的骨料及水的温度;并在水里加入冰块以降低水温。⑤在混凝土结构体内布置冷却管,通过不断地循环冷水,从而吸收混凝土中的热量。⑥加强对混凝土的养护,混凝土表面始终做到湿润。⑦采取措施防止阳

光暴晒拌制混凝土用的水和粗、细集料。⑧严格控制粗、细骨料质量。选择最佳骨料级配,增加混凝土密实度,减少收缩、徐变。

9 结语

按照上述施工方案和施工控制措施,顺利完成了南庄二桥四个水中承台的施工任务,为下一步V型连续刚构施工创造了条件。