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2018-06-20 02:21李亮
交通科技 2018年3期
李 亮
(中鐵十五局集團(tuán)第一工程有限公司 西安 710016)
隨著大跨徑橋梁的發(fā)展，鋼板樁圍堰施工技術(shù)因其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、施工便捷、防水密實(shí)性良好等優(yōu)點(diǎn)，已成為水上施工的首要選擇[1-2]。目前，鋼板樁圍堰工程多采用先抽水再支撐的施工方法，逐層支護(hù)，在施工過程中鋼板樁圍堰因支護(hù)未能及時(shí)到位，且支護(hù)前抽水時(shí)已經(jīng)產(chǎn)生了變形。隨著施工逐步積累，在鋼板樁圍堰工程中將會發(fā)生較大的變形，施工風(fēng)險(xiǎn)較高，容易引發(fā)安全事故[3-4]。
基于傳統(tǒng)施工方法，為了改善鋼板樁圍堰自身變形，采用在抽水前先設(shè)置支撐系統(tǒng)，再一次性抽水到底的改進(jìn)施工方法。該方法將預(yù)先焊接好的圈梁、支撐下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高，與鋼板樁連接好，再一次性抽水到底。就鋼板樁圍堰的變形而言，改進(jìn)的施工順序使支撐系統(tǒng)在抽水前已安裝到位，鋼板樁結(jié)構(gòu)具有較大的剛度，能較好地控制變形，減小位移，同時(shí)避免了常規(guī)施工中未支撐先抽水發(fā)生的變形累積問題。
1 工程概況
湖北岳口漢江特大橋橋長473 m，橋跨布置為32 m+50 m+93.7 m+260 m+38 m混合梁獨(dú)塔斜拉橋，橋型布置見圖1。
圖1 岳口漢江特大橋橋型布置圖(單位：cm)
其中P4墩是岳口漢江特大橋主墩。該墩承臺平面尺寸為23.7 m×26.9 m、高6 m，位于漢江水面以下，埋置在河床之中，屬低樁承臺，底部高程16.78 m。P4主墩位于河流中心，采用鋼板樁輔助施工主墩承臺，鋼板矩形樁圍堰尺寸為28.02 m×32.0 m，樁長24 m，采用2根SX-27型鋼板樁焊接而成，設(shè)3層內(nèi)撐，施工水下封底混凝土，入土深度16.5 m，樁頂標(biāo)高31 m，最大水位標(biāo)高30 m，河底高程23.5 m，水下采用2.5 m厚C25混凝土封底。相關(guān)圍堰及系統(tǒng)參數(shù)為：①鋼板樁采用SX-27鋼板樁，每米鋼板樁抗彎截面系數(shù)W為2 700 cm3；②圈梁第一道采用2HN588×300，第二道采用2HN700×300的焊接雙工字型截面，第三道采用2HN900×300的焊接雙工字型截面；③第一道支撐采用直徑630 mm×壁厚6 mm的圓管撐、第二、三道支撐采用直徑820 mm×壁厚12 mm的圓管撐。圍堰平面及立面布置見圖2～3。
圖2 P4主墩圍堰平面布置圖(單位：mm)
圖3 P4主墩圍堰立面示意圖(單位：高程，m;尺寸，mm)
2 鋼板樁圍堰工程施工方案對比
漢江特大橋梁P4主墩鋼板樁圍堰工程采用改進(jìn)的鋼板樁施工方案，對鋼板樁圍堰支撐體系進(jìn)行水下支護(hù)。施工流程如下。
1) 施工準(zhǔn)備，同時(shí)將掛籃等吊裝系統(tǒng)安裝到位。
2) 將第一層圈梁提升至+29.5 m臨時(shí)放置，第二、三層圈梁提升至+28.5 m、+25.0 m。
3) 安裝第一、二層圈梁內(nèi)支撐，對第二層圈梁臨時(shí)抄墊完成后抽水至+24.5 m。
4) 安裝第三層圈梁內(nèi)支撐，完成后回灌水。
5) 水下清淤，去除多余土體，并整體下放第一、二、三層圈梁至設(shè)計(jì)位置。
6) 水上抄墊第一層圈梁，水下抄墊第二、三層圈梁。
7) 最后吸泥、封底、抽水、承臺施工。
8) 第一次承臺澆筑完成后，承臺與鋼板樁之間填砂并澆筑混凝土，等強(qiáng)后拆除第三層內(nèi)支撐，施工第二次承臺。
上述為改進(jìn)的施工工藝，傳統(tǒng)鋼板樁圍堰工程施工流程為：施工準(zhǔn)備(同時(shí)樁基檢測)→測量定位→導(dǎo)向樁制作(鋼板樁內(nèi)支撐1)→打鋼板樁→挖土→鋼板樁內(nèi)支撐2→挖土→封底混凝土→破除樁頭→施工第一級承臺→填砂、拆除內(nèi)支撐2→施工第二級承臺。
傳統(tǒng)的施工工藝流程中，鋼板樁圍堰在抽水時(shí)，由于內(nèi)外水壓力之差，使得鋼板樁圍堰發(fā)生了變形，逐層積累，最終鋼板樁的變形較大，存在較大的安全隱患[5-7]。對比2種不同的施工流程可以發(fā)現(xiàn)，漢江特大橋P4主墩鋼板樁施工流程，采用2次抽水支護(hù)的工藝，首先對鋼板樁進(jìn)行水下臨時(shí)支護(hù)第一、二層支撐系統(tǒng)，保證了抽水時(shí)鋼板樁圍堰體系的穩(wěn)定，同時(shí)也限制了鋼板樁的變形。第一次抽水到24.5 m，抽水深度在3.5 m，水壓力不至于過大，同時(shí)也能進(jìn)行第三層支撐系統(tǒng)的安裝，即保證了施工的進(jìn)行，也能確保施工的安全性。對圍堰內(nèi)進(jìn)行再次灌水，保證了圍堰內(nèi)外的水壓力一致，鋼板樁及支撐體系幾乎不受力，再次對鋼板樁進(jìn)行水下支護(hù)時(shí)，鋼板樁圍堰無變形積累，鋼板樁圍堰工程最終變形較小。
3 主要工況受力分析
考慮到施工方法的改變，對主要施工過程進(jìn)行鋼板樁圍堰受力分析，以確保結(jié)構(gòu)的安全。分析施工步驟，選取整個(gè)施工過程中最重要的3個(gè)工況進(jìn)行分析，分別為：①工況1，第二層圈梁提升至高程+28.5 m，安裝內(nèi)支撐并抄墊，抽水至高程+24.5 m；②工況2，安裝第三層內(nèi)支撐，回灌水，下放第二、三層內(nèi)支撐下放到位并水下抄墊后，安裝第一層內(nèi)支撐，最后吸泥，封底，抽水；③工況3，一級承臺施工完成后，填砂密實(shí)，拆除第三層內(nèi)支撐，施工二級承臺。
采用midas Civil建立有限元模型，荷載考慮靜水壓力及土壓力，取1 m寬鋼板樁建模計(jì)算，在圈梁處建立彈性支座，第二、三層圈梁為只受壓、不受拉的彈性支座。根據(jù)工況不同，分別假定鋼板樁在開挖面以下2.65 m或承臺底以下0.5 m處鉸結(jié)。同時(shí)，在midas中采用施工階段模擬計(jì)算后一個(gè)工況考慮前一個(gè)工況變形對鋼板樁及內(nèi)支撐的受力影響。圖4、圖5分別為最大彎矩、應(yīng)力圖與圈梁壓力圖。
圖4 最大彎矩、應(yīng)力圖
圖5 圈梁壓力圖
1) 對鋼板樁各施工階段的受力進(jìn)行分析。由圖4可見，工況1鋼板樁圍堰的最大彎矩為315.1 kN·m，應(yīng)力值為116.7 MPa，為整個(gè)施工階段過程中的最大值，鋼板樁的應(yīng)力限值為180 MPa，因此，鋼板樁結(jié)構(gòu)在施工中保有較大的安全儲備。工況2時(shí)，鋼板樁的最大彎矩值為289.8 kN·m，較工況1下降8%，應(yīng)力為107.3 MPa。施工進(jìn)行到工況3時(shí)，鋼板樁的最大應(yīng)力為231.2 kN·m，應(yīng)力值為85.6 MPa。與工況1對比，鋼板樁的應(yīng)力值下降了26.6%(31.1 MPa)，由此可見，隨著施工的進(jìn)行，鋼板樁所受應(yīng)力降低，鋼板樁圍堰受力更加合理，結(jié)構(gòu)更加安全。
2) 圈梁所受反力如圖5，在工況1中，第二層圈梁(暫且替代第一層內(nèi)支撐)是唯一受力圈梁，圈梁所受反力為93.7 kN。圈梁承擔(dān)受力主要在工況2和工況3階段，第一層圈梁所受反力分別為93.2 kN和96.2 kN；第二層圈梁分別為231.4 kN和251.5 kN；第三層圈梁分別為335.2 kN和356.1 kN 。由上述數(shù)據(jù)可知，各層圈梁所受反力在不同工況中基本相同(相差小于8%)，圈梁受力均勻，可充分發(fā)揮材料的特性，減小截面，降低施工難度。
施工過程中圈梁應(yīng)力如圖6所示，圈梁的最大剪應(yīng)力限值為140 MPa，最大組合應(yīng)力限值為240 MPa。
圖6 圈梁應(yīng)力圖
由圖6可見，各層的剪應(yīng)力值分別為30.5，64，54.9 MPa，均小遠(yuǎn)于限值140 MPa(最大僅為規(guī)定限制的39%)，結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)較高。同時(shí)各層的最大組合應(yīng)力為97.9，196.5，174.7 MPa，均小于規(guī)定限值，且存在一定的安全儲備，可降低施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)，保證施工安全進(jìn)行。
鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)中的直徑630 mm×壁厚6 mm內(nèi)支撐最大拉應(yīng)力為75.8 MPa，僅為材料受力限值的31.6%(材料允許限值為240 MPa)，最大組合應(yīng)力為75.8 MPa，也低于限值162 MPa，直徑820 mm×壁厚12 mm的內(nèi)支撐最大拉應(yīng)力為104.9 MPa，僅為材料限值的43.7%，最大組合應(yīng)力為104.9 MPa，而組合應(yīng)力限值為192 MPa，因此，改進(jìn)的施工方法中鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐能為結(jié)構(gòu)提供較多的安全儲備，有效地提高施工安全。
綜上所述，結(jié)合施工步驟，對鋼板樁圍堰進(jìn)行施工仿真模擬，從鋼板樁圍堰各部件的應(yīng)力及彎矩角度分析，結(jié)構(gòu)是屬于安全的，整個(gè)施工過程能夠滿足工程需求，不存在結(jié)構(gòu)受力上的安全隱患。改進(jìn)的施工方法能有效地利用材料的性能，降低了施工成本，同時(shí)也能較好地保證施工的安全進(jìn)行。
4 鋼板樁圍堰施工實(shí)時(shí)監(jiān)測
根據(jù)工程進(jìn)度，對鋼板樁圍堰施工階段進(jìn)行樁頂位移沉降監(jiān)測，結(jié)果統(tǒng)計(jì)見圖7。從監(jiān)測結(jié)果可知，P4墩鋼板樁圍堰采用的改進(jìn)施工工藝最大樁頂位移為118 mm，發(fā)生在橫橋向最大長邊跨中處；有限元模擬分析結(jié)果表明，改進(jìn)施工方法，鋼板樁的最大樁頂位移為124.6 mm，與實(shí)際工程監(jiān)測結(jié)果較為相近，因此可知模擬較為貼合實(shí)際，可作為施工參考。
圖7 樁頂位移最大值
采用常規(guī)施工工藝對實(shí)際工程建立模擬仿真研究，分析結(jié)果表明：本工程若采用常規(guī)施工工藝進(jìn)行施工，3層支撐不能保證施工的安全性，需要對鋼板樁圍堰進(jìn)行5道支撐加固，才能保證工程安全可靠進(jìn)行。常規(guī)施工工藝下，鋼板樁圍堰的最大位移為300 mm左右。對比可知，改進(jìn)的施工工藝能有效地控制鋼板樁的變形，提高鋼板樁圍堰施工的安全性。
5 結(jié)論
1) 利用改進(jìn)的施工方法，鋼板樁支撐體系基本在水下抄墊完成，鋼板樁內(nèi)外側(cè)水壓差可以控制幾乎為0，這使得鋼板樁和圍檁施工完成之前均可以不受力，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。
2) 由于所有構(gòu)件均可以在施工完成之前不受力，故可將原設(shè)計(jì)為5層圍檁改變?yōu)?層圍檁，提高了各層圍檁之間的豎向間距，減少支撐數(shù)量，減少安裝次數(shù)，節(jié)約材料，同時(shí)將一、二層圍檁固定成整體施工有利于給鋼板樁做導(dǎo)向。
3) 所有工序施工完成后可以一次性抽水，一次性成型，能夠提高施工效率。
4) 對比常規(guī)的施工順序，改進(jìn)的施工方法通過預(yù)先對鋼板樁進(jìn)行水下支撐，能有效地控制鋼板樁圍堰及土體的變形，同時(shí)改進(jìn)的施工方法對結(jié)構(gòu)的變形有益，極大地限制了結(jié)構(gòu)的變形，對變形要求較高的工程有很大的意義，且改進(jìn)的工序能有效地保障施工的安全性，推動鋼板樁向更深的應(yīng)用方向發(fā)展。
[1] 李迎九.鋼板樁圍堰施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè),2011(2):76-79.
[2] 杜闖,丁紅巖,張浦陽,等.鋼板樁圍堰有限元分析[J].巖土工程學(xué)報(bào),2014,36(增刊2):159-164.
[3] 彭旭東.大跨度懸索橋鋼圍堰基礎(chǔ)施工風(fēng)險(xiǎn)分析研究[D].武漢：武漢理工大學(xué),2014.
[4] 王加利,潘泓,曹洪,等.基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的鋼板樁圍堰改進(jìn)施工技術(shù)分析[J].施工技術(shù),2011,40(24):81-84.
[5] 王青蕊.游蕩性河床橋梁深水低樁承臺拉森鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù),2015(3):54-58.
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李 亮
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基于傳統(tǒng)施工方法，為了改善鋼板樁圍堰自身變形，采用在抽水前先設(shè)置支撐系統(tǒng)，再一次性抽水到底的改進(jìn)施工方法。該方法將預(yù)先焊接好的圈梁、支撐下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高，與鋼板樁連接好，再一次性抽水到底。就鋼板樁圍堰的變形而言，改進(jìn)的施工順序使支撐系統(tǒng)在抽水前已安裝到位，鋼板樁結(jié)構(gòu)具有較大的剛度，能較好地控制變形，減小位移，同時(shí)避免了常規(guī)施工中未支撐先抽水發(fā)生的變形累積問題。
1 工程概況
湖北岳口漢江特大橋橋長473 m，橋跨布置為32 m+50 m+93.7 m+260 m+38 m混合梁獨(dú)塔斜拉橋，橋型布置見圖1。
圖1 岳口漢江特大橋橋型布置圖(單位：cm)
其中P4墩是岳口漢江特大橋主墩。該墩承臺平面尺寸為23.7 m×26.9 m、高6 m，位于漢江水面以下，埋置在河床之中，屬低樁承臺，底部高程16.78 m。P4主墩位于河流中心，采用鋼板樁輔助施工主墩承臺，鋼板矩形樁圍堰尺寸為28.02 m×32.0 m，樁長24 m，采用2根SX-27型鋼板樁焊接而成，設(shè)3層內(nèi)撐，施工水下封底混凝土，入土深度16.5 m，樁頂標(biāo)高31 m，最大水位標(biāo)高30 m，河底高程23.5 m，水下采用2.5 m厚C25混凝土封底。相關(guān)圍堰及系統(tǒng)參數(shù)為：①鋼板樁采用SX-27鋼板樁，每米鋼板樁抗彎截面系數(shù)W為2 700 cm3；②圈梁第一道采用2HN588×300，第二道采用2HN700×300的焊接雙工字型截面，第三道采用2HN900×300的焊接雙工字型截面；③第一道支撐采用直徑630 mm×壁厚6 mm的圓管撐、第二、三道支撐采用直徑820 mm×壁厚12 mm的圓管撐。圍堰平面及立面布置見圖2～3。
圖2 P4主墩圍堰平面布置圖(單位：mm)
圖3 P4主墩圍堰立面示意圖(單位：高程，m;尺寸，mm)
2 鋼板樁圍堰工程施工方案對比
漢江特大橋梁P4主墩鋼板樁圍堰工程采用改進(jìn)的鋼板樁施工方案，對鋼板樁圍堰支撐體系進(jìn)行水下支護(hù)。施工流程如下。
1) 施工準(zhǔn)備，同時(shí)將掛籃等吊裝系統(tǒng)安裝到位。
2) 將第一層圈梁提升至+29.5 m臨時(shí)放置，第二、三層圈梁提升至+28.5 m、+25.0 m。
3) 安裝第一、二層圈梁內(nèi)支撐，對第二層圈梁臨時(shí)抄墊完成后抽水至+24.5 m。
4) 安裝第三層圈梁內(nèi)支撐，完成后回灌水。
5) 水下清淤，去除多余土體，并整體下放第一、二、三層圈梁至設(shè)計(jì)位置。
6) 水上抄墊第一層圈梁，水下抄墊第二、三層圈梁。
7) 最后吸泥、封底、抽水、承臺施工。
8) 第一次承臺澆筑完成后，承臺與鋼板樁之間填砂并澆筑混凝土，等強(qiáng)后拆除第三層內(nèi)支撐，施工第二次承臺。
上述為改進(jìn)的施工工藝，傳統(tǒng)鋼板樁圍堰工程施工流程為：施工準(zhǔn)備(同時(shí)樁基檢測)→測量定位→導(dǎo)向樁制作(鋼板樁內(nèi)支撐1)→打鋼板樁→挖土→鋼板樁內(nèi)支撐2→挖土→封底混凝土→破除樁頭→施工第一級承臺→填砂、拆除內(nèi)支撐2→施工第二級承臺。
傳統(tǒng)的施工工藝流程中，鋼板樁圍堰在抽水時(shí)，由于內(nèi)外水壓力之差，使得鋼板樁圍堰發(fā)生了變形，逐層積累，最終鋼板樁的變形較大，存在較大的安全隱患[5-7]。對比2種不同的施工流程可以發(fā)現(xiàn)，漢江特大橋P4主墩鋼板樁施工流程，采用2次抽水支護(hù)的工藝，首先對鋼板樁進(jìn)行水下臨時(shí)支護(hù)第一、二層支撐系統(tǒng)，保證了抽水時(shí)鋼板樁圍堰體系的穩(wěn)定，同時(shí)也限制了鋼板樁的變形。第一次抽水到24.5 m，抽水深度在3.5 m，水壓力不至于過大，同時(shí)也能進(jìn)行第三層支撐系統(tǒng)的安裝，即保證了施工的進(jìn)行，也能確保施工的安全性。對圍堰內(nèi)進(jìn)行再次灌水，保證了圍堰內(nèi)外的水壓力一致，鋼板樁及支撐體系幾乎不受力，再次對鋼板樁進(jìn)行水下支護(hù)時(shí)，鋼板樁圍堰無變形積累，鋼板樁圍堰工程最終變形較小。
3 主要工況受力分析
考慮到施工方法的改變，對主要施工過程進(jìn)行鋼板樁圍堰受力分析，以確保結(jié)構(gòu)的安全。分析施工步驟，選取整個(gè)施工過程中最重要的3個(gè)工況進(jìn)行分析，分別為：①工況1，第二層圈梁提升至高程+28.5 m，安裝內(nèi)支撐并抄墊，抽水至高程+24.5 m；②工況2，安裝第三層內(nèi)支撐，回灌水，下放第二、三層內(nèi)支撐下放到位并水下抄墊后，安裝第一層內(nèi)支撐，最后吸泥，封底，抽水；③工況3，一級承臺施工完成后，填砂密實(shí)，拆除第三層內(nèi)支撐，施工二級承臺。
采用midas Civil建立有限元模型，荷載考慮靜水壓力及土壓力，取1 m寬鋼板樁建模計(jì)算，在圈梁處建立彈性支座，第二、三層圈梁為只受壓、不受拉的彈性支座。根據(jù)工況不同，分別假定鋼板樁在開挖面以下2.65 m或承臺底以下0.5 m處鉸結(jié)。同時(shí)，在midas中采用施工階段模擬計(jì)算后一個(gè)工況考慮前一個(gè)工況變形對鋼板樁及內(nèi)支撐的受力影響。圖4、圖5分別為最大彎矩、應(yīng)力圖與圈梁壓力圖。
圖4 最大彎矩、應(yīng)力圖
圖5 圈梁壓力圖
1) 對鋼板樁各施工階段的受力進(jìn)行分析。由圖4可見，工況1鋼板樁圍堰的最大彎矩為315.1 kN·m，應(yīng)力值為116.7 MPa，為整個(gè)施工階段過程中的最大值，鋼板樁的應(yīng)力限值為180 MPa，因此，鋼板樁結(jié)構(gòu)在施工中保有較大的安全儲備。工況2時(shí)，鋼板樁的最大彎矩值為289.8 kN·m，較工況1下降8%，應(yīng)力為107.3 MPa。施工進(jìn)行到工況3時(shí)，鋼板樁的最大應(yīng)力為231.2 kN·m，應(yīng)力值為85.6 MPa。與工況1對比，鋼板樁的應(yīng)力值下降了26.6%(31.1 MPa)，由此可見，隨著施工的進(jìn)行，鋼板樁所受應(yīng)力降低，鋼板樁圍堰受力更加合理，結(jié)構(gòu)更加安全。
2) 圈梁所受反力如圖5，在工況1中，第二層圈梁(暫且替代第一層內(nèi)支撐)是唯一受力圈梁，圈梁所受反力為93.7 kN。圈梁承擔(dān)受力主要在工況2和工況3階段，第一層圈梁所受反力分別為93.2 kN和96.2 kN；第二層圈梁分別為231.4 kN和251.5 kN；第三層圈梁分別為335.2 kN和356.1 kN 。由上述數(shù)據(jù)可知，各層圈梁所受反力在不同工況中基本相同(相差小于8%)，圈梁受力均勻，可充分發(fā)揮材料的特性，減小截面，降低施工難度。
施工過程中圈梁應(yīng)力如圖6所示，圈梁的最大剪應(yīng)力限值為140 MPa，最大組合應(yīng)力限值為240 MPa。
圖6 圈梁應(yīng)力圖
由圖6可見，各層的剪應(yīng)力值分別為30.5，64，54.9 MPa，均小遠(yuǎn)于限值140 MPa(最大僅為規(guī)定限制的39%)，結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)較高。同時(shí)各層的最大組合應(yīng)力為97.9，196.5，174.7 MPa，均小于規(guī)定限值，且存在一定的安全儲備，可降低施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)，保證施工安全進(jìn)行。
鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)中的直徑630 mm×壁厚6 mm內(nèi)支撐最大拉應(yīng)力為75.8 MPa，僅為材料受力限值的31.6%(材料允許限值為240 MPa)，最大組合應(yīng)力為75.8 MPa，也低于限值162 MPa，直徑820 mm×壁厚12 mm的內(nèi)支撐最大拉應(yīng)力為104.9 MPa，僅為材料限值的43.7%，最大組合應(yīng)力為104.9 MPa，而組合應(yīng)力限值為192 MPa，因此，改進(jìn)的施工方法中鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)的內(nèi)支撐能為結(jié)構(gòu)提供較多的安全儲備，有效地提高施工安全。
綜上所述，結(jié)合施工步驟，對鋼板樁圍堰進(jìn)行施工仿真模擬，從鋼板樁圍堰各部件的應(yīng)力及彎矩角度分析，結(jié)構(gòu)是屬于安全的，整個(gè)施工過程能夠滿足工程需求，不存在結(jié)構(gòu)受力上的安全隱患。改進(jìn)的施工方法能有效地利用材料的性能，降低了施工成本，同時(shí)也能較好地保證施工的安全進(jìn)行。
4 鋼板樁圍堰施工實(shí)時(shí)監(jiān)測
根據(jù)工程進(jìn)度，對鋼板樁圍堰施工階段進(jìn)行樁頂位移沉降監(jiān)測，結(jié)果統(tǒng)計(jì)見圖7。從監(jiān)測結(jié)果可知，P4墩鋼板樁圍堰采用的改進(jìn)施工工藝最大樁頂位移為118 mm，發(fā)生在橫橋向最大長邊跨中處；有限元模擬分析結(jié)果表明，改進(jìn)施工方法，鋼板樁的最大樁頂位移為124.6 mm，與實(shí)際工程監(jiān)測結(jié)果較為相近，因此可知模擬較為貼合實(shí)際，可作為施工參考。
圖7 樁頂位移最大值
采用常規(guī)施工工藝對實(shí)際工程建立模擬仿真研究，分析結(jié)果表明：本工程若采用常規(guī)施工工藝進(jìn)行施工，3層支撐不能保證施工的安全性，需要對鋼板樁圍堰進(jìn)行5道支撐加固，才能保證工程安全可靠進(jìn)行。常規(guī)施工工藝下，鋼板樁圍堰的最大位移為300 mm左右。對比可知，改進(jìn)的施工工藝能有效地控制鋼板樁的變形，提高鋼板樁圍堰施工的安全性。
5 結(jié)論
1) 利用改進(jìn)的施工方法，鋼板樁支撐體系基本在水下抄墊完成，鋼板樁內(nèi)外側(cè)水壓差可以控制幾乎為0，這使得鋼板樁和圍檁施工完成之前均可以不受力，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。
2) 由于所有構(gòu)件均可以在施工完成之前不受力，故可將原設(shè)計(jì)為5層圍檁改變?yōu)?層圍檁，提高了各層圍檁之間的豎向間距，減少支撐數(shù)量，減少安裝次數(shù)，節(jié)約材料，同時(shí)將一、二層圍檁固定成整體施工有利于給鋼板樁做導(dǎo)向。
3) 所有工序施工完成后可以一次性抽水，一次性成型，能夠提高施工效率。
4) 對比常規(guī)的施工順序，改進(jìn)的施工方法通過預(yù)先對鋼板樁進(jìn)行水下支撐，能有效地控制鋼板樁圍堰及土體的變形，同時(shí)改進(jìn)的施工方法對結(jié)構(gòu)的變形有益，極大地限制了結(jié)構(gòu)的變形，對變形要求較高的工程有很大的意義，且改進(jìn)的工序能有效地保障施工的安全性，推動鋼板樁向更深的應(yīng)用方向發(fā)展。
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