蔡如松 黄昊 朱崴

1 工程实例

1)承台概况。主墩下设置大小为32.1 m×11.9 m×4 m承台,承台呈哑铃形布置,中间设连系梁,钢筋混凝土结构,混凝土采用C30混凝土。

2)地质概况。主墩承台位置河床底标高-1 m～-2 m,河床以下16 m～30 m均为淤泥质黏土。

2 施工前准备

1)人员:投入项目管理、技术、质检及各类施工人员按承台施工顺序依次进入现场、统筹安排、各司其职组织好各项施工顺利进行。2)材料:材料采购应根据设计图纸及相应规范要求,严格控制材料的等级标准;应加强材料检验工作及标准:供应方必须提供正式的出厂合格证及质保书,同时做好原材料试验鉴定工作,符合标准后进场,对进场的材料要完善收、发料签证制度,做好标识,防止混入未经检验的材料。3)主要机械设备:为了保证机械在施工中顺利完成承台施工,应对机械进行常检查、常检测。对运转声音不正常、常出故障的机械,应及时整修。承台施工主要投入的机械有:拌和楼(1.5 m3)、混凝土运输车(8 m3)、装载机(5 t)、发电机(150 kW)等。为了防止中途机械出现故障而中断施工事件,对于重要且不能使用其他机械代替的机械,施工之前应有备用机械。

3 主要施工工艺

3.1 钢板桩围堰钢板准备及检查

1)锁口检查:用一块长约2 m的同类型、同规格的钢板桩作标准,将所有同型号的钢板桩作锁口通过检查。检查方法:采用卷扬机拉动标准钢板桩平车,从桩头至桩尾作锁口通过检查,对于检查出的锁口扭曲及“死弯”进行校正。2)宽度检查:对于每片钢板桩分为上、中、下三部分用钢尺测量其宽度,使每片桩的宽度在同一尺寸内,每片相邻数差值以小于1 cm为宜;对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量,对于超出偏差的钢板桩应尽量不用。3)钢板桩其他检查:对于桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等都要做全面检查,并采取相应措施,以确保正常使用。4)锁口润滑及防渗措施:对于检查合格的钢板桩,为保证钢板桩在施工过程中能顺利插拔,并增加钢板桩在使用时防渗性能,每片钢板桩锁口都须均匀涂以混合油,其体积配合比为黄油∶干膨润土∶干锯沫=5∶5∶3。

3.2 钢板桩围堰施工

考虑到水流冲刷、水位较高以及施工时干处作业,墩基坑开挖时采用钢板桩围堰,钢板桩长度为12 m。钢板桩围堰采用方形结构,内平面尺寸为33.6 m×13.6 m,见图1围堰平面图和图2立面图,钢板桩顶标高为+2.5 m,底标高为-9.5 m,施工封底时内设2道围囹支撑。

1)钢板桩运输。2)钢板桩插打及其过程控制。采用起吊设备配合振动打设设备(DZ45型振拔锤)进行逐片插打:将加工好的定位桩(钻孔平台上钢管桩)精确垂直安设于上游中心,并与导梁工字钢焊接牢固,确保插打第一片钢板桩的垂直度。第一片钢板桩以导梁为定位、垂直插至设计标高。其余各钢板桩,则以已插好的钢板桩为准,起吊后人工扶持插入前一片钢板桩锁口,然后用振动锤振动下沉。插打过程中,须遵守“插桩正直,分散即纠,调整合龙”要点,振拔锤初始采用点振下沉,待板桩垂直度符合要求后连续振入下沉。插入桩位的钢板桩需紧靠导梁。插打一片或几片后,将已插好的钢板桩点焊固定于导梁上。3)钢板桩的插打顺序及合龙。钢板桩的插打顺序是从上游中心开始,下游尾部直线端结束。插打时尽可能先用标识完好的钢板桩,合龙段选择符合同一标准尺度的钢板桩插打。4)围囹设置。钢板桩围堰共设置上下2道围囹:待钢板桩施工完毕,可立即进行抽水,抽水至中心标高+2.25 m时进行第一道围囹架设,采用双拼45a工字钢;抽水至中心标高-0.75 m时进行第二道围囹架设,采用双拼36c工字钢。各围囹斜撑采用同等级的工字钢制作,施工时按设计高程预先焊好∠125×125×10角钢短牛腿作为临时支撑,待各围囹安装并连接就位后,再与钢板桩焊接牢固,围囹合龙段按实际丈量长度在现场加工改制。5)支撑制作步骤。在支撑位置施焊三角限位钢板→安装支撑→设围堰上限位钢板→支撑与围框加焊,支撑制作完成后用硬木楔塞紧板桩与围框之间的间隙。

3.3 封底混凝土施工

1)清泥。待第二道围囹及斜撑施工完后,采用射水、吸泥、抓泥交替进行施工。首先采用高压水枪将土冲松后,用4台水下吸泥机同时吸泥,清理淤泥至承台底标高下1.0 m;清泥结束后,对围堰底进行详细检查,特别注意板桩槽内和桩周土必须清除干净,基底必须平整。在清泥过程中专门派人值班,密切注意板桩变形及堰内外水位差,以便及时处理和补水。2)封底施工。完成围堰及围堰内清泥后,采用水上挖机进行宕渣铺设,宕渣铺设要均匀,铺设厚度为50 cm,并用挖机的挖斗压实。宕渣采用清宕渣,含泥量控制在 10%以内,以利于排水。最后宕渣上浇筑50 cm C25混凝土,振动棒振捣密实。封底混凝土量228 m3,按有效供应量60 m3/h计,共需浇筑3.8 h。根据混凝土供应能力及抽水时间、施工要求,对混凝土性能提出了如下要求:5 d强度不小于20 MPa,混凝土坍落度为180 mm～200 mm,混凝土初凝时间6 h～8 h。3)选用泵车。根据堰内平面尺寸、施工栈桥位置及浇筑混凝土的实际要求,采用车载泵浇筑进行混凝土浇筑,按从远到近的原则进行浇筑。封底前对使用机具进行检修和保养,以保证封底施工顺利进行。4)浇筑顺序与工艺。施工前在钢板桩上做标志,另在横向5 m,纵向3 m布置测点。标高基准点设于测点上,以严格控制封底厚度及顶面高程。封底混凝土浇筑时采用从上游向下游的方向进行连续浇筑,封底混凝土顶面标高按-2.0 m,控制允许偏差0 cm～-5 cm。5)抽水后拆除第二道支撑。封底混凝土达到设计强度后抽水,抽水利用4台水泵连续不断的进行,在抽水过程中需派专人负责观测及堵漏工作:主要观测钢板桩的变形,同时配备好堰外备用水泵,以免发生问题及时向围堰内回水,做好堵漏工作;对于大的缝隙由潜水工下水利用棉絮塞缝,对于小的缝隙利用煤渣、黄油、木屑的混合物在板桩外侧随水流夹至漏缝处自行堵塞。当抽水完毕后,拆除第二道围囹。6)封底检验。为了封底底模能够承受承台的重量,进行静压试验,其沉降及强度、刚度、稳定性满足施工规范要求。

3.4 承台施工

1)钢筋与冷却管施工。承台轮廓线放出后,首先将基桩钢筋予以嗽叭形成型,再按照设计图纸及有关规范要求进行绑扎钢筋。钢筋在加工场集中制作,运至现场绑扎。钢筋施工顺序:承台底层钢筋→承台架立钢筋→承台侧面钢筋→冷却管→承台顶层钢筋→墩柱预埋钢筋→施工预埋件。冷却管布置按设计图纸要求施工,承台顶层钢筋绑扎时,预留若干个1.2 m×1.2 m的人孔以便施工,冷却水管采用软管接头;当冷却管与塔柱预埋钢筋有矛盾时,可适当调整冷却管位置。

2)模板支立。承台侧模板使用组合钢模板,外侧用型钢围囹,模板与模板之间以及模板与封底混凝土之间接缝贴海绵条密封。采用浮吊配合进行模板安装,模板采用竖向布置双拼10号槽钢作围囹,围囹间距为1.2 m,采用直径16 cm圆钢作拉条,拉条80 cm一道。

3)混凝土施工。优化混凝土配合比:掺入适量优质粉煤灰,减少水泥用量,即减少混凝土水化热,并拌有高效减水剂。混凝土浇筑:采用一辆90 m3/h拖式泵,拖式泵前端软管接长,前接串筒,串筒出料口处混凝土堆积高度不宜超过1.0 m。

每层布料厚度控制在30 cm内,混凝土振捣严格按照相关规范进行控制。混凝土浇筑完后,立即进行混凝土裸露面修整、抹平,待收浆后再抹第二遍并压光处理。

3.5 围堰拆除

首先采用水泵加水至河水标高,再将围囹拆除;围囹拆除过程中必须保证围堰内水头控制,拆除钢板桩时内外水头差应保持平衡;钢板桩拔除从下游方向开始,对称施工至上游方向,采用DZ45型振拔锤配汽车吊进行施工;拆除过程中必须时刻注意施工安全。

4 结语

在承台基坑开挖、混凝土浇筑过程中,钢板桩围堰能够满足水压力、混凝土的侧向压力等作用,变形满足规范要求。施工时,对钢板桩漏水堵漏,承台混凝土施工均取得了不错的效果,为以后水中承台钢板桩围堰施工,提供了一条在工程实践中切实可行的方法。承台作为桥梁的主要承重构件之一,施工条件相对较差,采用钢板桩围堰取得了经济、安全、环保等成效,保障了承台施工顺利进行。

[1] JTG F80/1-2004,公路工程质量检验评定标准[S].

[2] JTJ 041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].

[3] JTJ 041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].

[4] 高 松.水中承台钢板桩围堰施工技术研究[J].山西建筑,2008,34(8):106-107.

[5] 代全凤.水中承台钢板桩围堰施工[J].科技咨询导报,2007(28):35-37.