劉建國

（中鐵武漢大橋工程咨詢監(jiān)理有限公司，武漢 430050）

1 引言

竺山湖隧道基坑圍堰采用“水上雙排鋼板（管）樁”圍護(hù)結(jié)構(gòu)，該隧道地處太湖水域，地質(zhì)條件復(fù)雜，抗?jié)B要求高，施工風(fēng)險大。 通過雙排鋼板樁加堰芯填土的結(jié)構(gòu)形式、優(yōu)化施工工藝等，解決了施工中的關(guān)鍵技術(shù)難題。

2 工程概況

竺山湖隧道長7.74 km，采用明挖法施工。 圍堰內(nèi)隧道采用多倉流水施工的方式，各倉間設(shè)置一道橫向圍堰，單側(cè)形成4 個獨立圍堰分倉。圍堰分為雙排鋼管樁圍堰、鋼板樁圍堰、橫向土圍堰3 種形式。 鋼板樁采用拉森鋼板樁，樁間中心間距6 m，樁長有12 m 和15 m。 鋼管樁圍堰兩排鋼管樁間中心距8.0 m。 堰體采用梯形斷面，橫向圍堰頂寬6 m。

3 鋼板樁圍堰施工

測量定位，打設(shè)導(dǎo)向架；通過導(dǎo)向架上的施工圍檁打設(shè)縱向鋼板樁，每隔30 m 設(shè)置鋼板樁橫隔；安裝兩側(cè)橫向圍檁、鋼拉桿；鋼板樁圍堰內(nèi)回填至拉桿、靜置15 d 后分層填筑至設(shè)計標(biāo)高；繼續(xù)向前推進(jìn)施打鋼板樁。

3.1 鋼板樁施工工藝

測量放樣→安裝導(dǎo)向架→鋼板樁打設(shè)→鋼板樁圍檁及拉桿施工→土工膜安裝→轉(zhuǎn)角施工。 橫向隔板與縱向鋼板樁、縱向與橫向鋼板樁之間均設(shè)置直角轉(zhuǎn)角， 轉(zhuǎn)角處安裝直線形鋼板樁連接，或“L”形鋼板樁連接。

3.2 堰芯填土

鋼板（管）樁圍堰填土采用黏土，堰芯填土在拉桿施工完成后分兩層進(jìn)行，第一層填至拉桿頂，停留15 d；第二層按0.5 m分層填筑，相鄰隔倉高差小于1 m。 圍堰內(nèi)側(cè)堰腳應(yīng)在抽水完成后，分層填至設(shè)計高程。

3.3 倉內(nèi)排水

每1～2 h 檢查降水高度， 如果速度過快則減少水泵數(shù)量。速度不滿足要求則相應(yīng)增加水泵；水泵距圍堰至少3～5 m，避免抽水時帶走淤泥土體，造成圍堰入土深度減少。

4 鋼管樁圍堰施工

通過定位樁上的施工圍檁打設(shè)縱向鋼管樁，每隔14 根鋼管設(shè)置一道鋼板樁橫隔；安裝兩側(cè)橫向圍檁、鋼拉桿；鋼板樁圍堰內(nèi)回填至拉桿；靜置15 d 后分層填筑至設(shè)計標(biāo)高。

鋼管樁圍堰施工工藝與鋼板樁圍堰施工相同。 鋼管樁圍堰與鋼板樁圍堰連接分為兩部分：（1）隔倉連接。 橫向隔板與縱向鋼管樁設(shè)置直角轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角處安裝“L”形鋼板樁連接。（2）鋼管樁與鋼板樁縱向連接。 由于鋼管樁間距為8 m，鋼板樁間距為6 m，所以需進(jìn)行順接，外側(cè)（靠湖面）直線連接，內(nèi)側(cè)（靠基坑）設(shè)置轉(zhuǎn)角，通過10 m 的漸變段將鋼管樁間距由8 m 逐漸調(diào)整至6 m。

5 圍堰監(jiān)測

監(jiān)測項包括：圍堰頂水平位移監(jiān)測、圍堰頂豎向位移監(jiān)測、拉桿軸力、圍堰頂兩側(cè)相對位移、水位觀測、深層水平位移。

加強圍堰及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測，異常時增加監(jiān)測程序，為圍堰安全預(yù)判提供數(shù)據(jù)依據(jù)。根據(jù)設(shè)計單位提出的監(jiān)控量測控制指標(biāo)值，將施工過程中監(jiān)測點的預(yù)警狀態(tài)按嚴(yán)重程度由小到大分為三級，通過分級預(yù)警做到提前預(yù)控、提早準(zhǔn)備。 詳見表1。

表1 三級監(jiān)測安全狀態(tài)判定表

施工過程中， 應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的實時分析和階段分析，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析成果及時進(jìn)行監(jiān)控量測信息反饋，對工程結(jié)構(gòu)、 周邊環(huán)境被監(jiān)測對象的安全狀態(tài)進(jìn)行合理、 科學(xué)評價，并提出相應(yīng)的工程對策與建議[1]。

6 質(zhì)量控制要點

6.1 原材進(jìn)場驗收

1）鋼板樁驗收：樁身完整性檢查，鎖口檢查，板樁寬度檢查，樁身扭曲程度檢查。

2）鋼管樁驗收：外觀檢查，成品鋼管驗收。

3）鋼拉桿驗收：拉桿除銹、防腐、拉桿長度、拉桿直徑檢查。

6.2 樁身垂直度控制

第一根鋼管樁沉入后的垂直度將影響其他鋼管柱的垂直度[2]，打入時應(yīng)緩慢些，打入到設(shè)計深度1/2 時暫停沉樁，檢查樁身的垂直度是否在0.5%L（L為柱長）以內(nèi)，如滿足要求則繼續(xù)開啟振動錘沉，否則拔出重打。 其他的鋼管樁在定位架和鎖口的共同作用下一般不會產(chǎn)生較大偏差， 柱身的垂直度控制在1%L以內(nèi)，施打中應(yīng)隨時檢查其垂直度是否準(zhǔn)確（用全站儀在無導(dǎo)向框限位兩個方向加以控制），不符合要求的立即糾正或拔起重新施打。

樁身起吊后，樁錘和樁身保持垂直，垂直插入地層，嚴(yán)禁人工傾斜輔助插入。 振搗下沉?xí)r，樁錘垂直，使樁身受力為垂直向下方向。

利用導(dǎo)向架進(jìn)行橫向限位，減少插打過程的偏位，導(dǎo)向架尺寸每邊大于樁身尺寸1 cm 即可。 縱向垂直度出現(xiàn)一定偏差后，及時利用校正樁進(jìn)行垂直度校正。

鋼板（管）樁插打過程保證船舶穩(wěn)定性，船身周邊打設(shè)臨時固定樁，為樁身插打創(chuàng)造良好的作業(yè)條件。

6.3 樁位控制措施

嚴(yán)格按照測量方案對樁位進(jìn)行測量放樣， 首樁利用測點定位，之后每10 m 放樣一對樁位，插打時臨時定位樁根據(jù)放樣點插打。

每10 m 施打定位樁，定位樁施打時，以全站儀控制樁位，中間樁以導(dǎo)向架作為依據(jù)，以已插好的鋼板為準(zhǔn)，起吊后，人工配合插入前一片鋼板柱鎖口，然后落錘自然下沉，檢查垂直度，開動振錘下沉，并及時將打好的鋼板柱點焊固定于導(dǎo)梁上。

為防止鎖口中心線平面位移， 在打樁進(jìn)行方向的鋼管樁鎖口處設(shè)卡板，阻止鋼管柱偏移，同時在導(dǎo)向框上預(yù)先算出每根管樁的位置，以便隨時檢查校正。

6.4 樁身高程控制

鋼板（管）樁插打以控制樁尖標(biāo)高為準(zhǔn)，安裝前檢查樁長，合格方可投入使用，安裝后核查樁頂標(biāo)高。

首樁高程由全站儀進(jìn)行控制，確保高程準(zhǔn)確。 樁頂高程以已打樁頂和測量放樣點的標(biāo)志桿上預(yù)留好標(biāo)高標(biāo)線為準(zhǔn)，以便插打時對高程的控制，定期對標(biāo)高進(jìn)行測量復(fù)核。

插打時，第1 根樁插打至距設(shè)計高程2 m 時暫停，然后打設(shè)第2 根，第2 根與第1 根齊平后，暫停第2 根插打，將第1根插打至設(shè)計標(biāo)高，再開始插打第3 根，插打至與第2 根齊平，暫停第3 根插打，將第2 根插打至設(shè)計標(biāo)高，如此循環(huán)施工。

6.5 填土質(zhì)量控制

填土選擇透水性差的黏土回填，第一層填筑后進(jìn)行7 d 的沉降固結(jié)，填土后，及時排出積水，以便能更好地固結(jié)，盡快達(dá)到一定承載力和止水作用。 第二層填土選擇含水率適宜的黏土，分層填筑，分層碾壓，分層厚度嚴(yán)格控制在50 cm 以內(nèi)，碾壓采用輕型挖掘機(jī)，配合小型夯實機(jī)進(jìn)行。 填土有壓實度要求時，嚴(yán)格進(jìn)行土工試驗，控制好土體含水率，縮小分層填筑厚度，增加壓實遍數(shù)，檢測合格后方可下一層填筑。

6.6 鋼管樁焊接加工質(zhì)量控制

鋼管柱與鎖口拼裝焊接應(yīng)在加工場內(nèi)進(jìn)行， 所使用的焊條符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

鋼管樁樁身接長應(yīng)采用樁身內(nèi)襯套對接焊接， 鎖口構(gòu)件連接采用對接焊接。 每根鋼管樁上的鎖口要對稱位于鋼管的同一直徑線上，要求焊縫飽滿，高度和寬度滿足設(shè)計要求，無裂紋、漏焊。 鋼管樁應(yīng)順直、不折、不彎。

對接或鎖口焊接，均在專業(yè)的作業(yè)平臺上進(jìn)行，保證加工的精度，減少誤差。

嚴(yán)格控制“C”形鎖口的開口寬度，防止插打過程出現(xiàn)鎖口失效情況。

6.7 鋼拉桿

安裝前完成拉桿的除銹、防腐和墊板等鐵件的底漆處理，外露鋼構(gòu)件均應(yīng)除銹涂漆。 安裝后，再對螺母等未防腐部分和損壞部分進(jìn)行防腐處理。 回填時注意對拉桿的保護(hù)，防止損壞防腐保護(hù)層。

鋼拉桿安裝標(biāo)高必須經(jīng)測量校核，準(zhǔn)確定位。 鋼拉桿安裝方向與圍堰法線一致，割孔時做好對應(yīng)，鋼板（管）樁上提前做好“十”字標(biāo)記。 鋼拉桿應(yīng)安裝平直，安裝時做好端頭絲扣的保護(hù)工作，防止碰撞損傷絲扣。 安裝后，兩端伸出長度保持一致，螺母擰緊后，墊板與圍檁密貼，螺母外露2～3 個螺距長度的螺紋。 螺母應(yīng)逐步擰緊，用測力扳手?jǐn)Q緊螺母。

7 安全管控措施

7.1 人員管理

新進(jìn)場人員應(yīng)經(jīng)過三級安全教育培訓(xùn)考核合格后， 發(fā)放安全勞動防護(hù)用品， 經(jīng)安全技術(shù)交底后方可進(jìn)入施工現(xiàn)場作業(yè)。 特種作業(yè)人員應(yīng)持有效的建筑施工特種作業(yè)人員操作資格證上崗。 作業(yè)人員穿戴好個人安全防護(hù)用品，水上作業(yè)人員必須穿救生衣[3]。 施工單位應(yīng)為參建人員建立一人一檔，并結(jié)合人員情況動態(tài)開展教育培訓(xùn)和技術(shù)交底工作。 每班作業(yè)前應(yīng)進(jìn)行班前教育和班前安全技術(shù)交底。

7.2 設(shè)備管理

設(shè)備進(jìn)場應(yīng)履行驗收程序后方可使用， 通過驗收后的設(shè)備應(yīng)進(jìn)行編號、建立一機(jī)一檔、張貼設(shè)備標(biāo)識。 船舶應(yīng)到屬地海事部門進(jìn)行備案。

應(yīng)按海事部門通知，當(dāng)有大風(fēng)、暴雨惡劣天氣時停止水上作業(yè)，船舶做好系纜或駛?cè)氡茱L(fēng)港。 船舶應(yīng)有防碰撞措施，船舶邊緣設(shè)置橡膠（輪胎）等彈性防碰撞隔離，船舶施工應(yīng)設(shè)置專門的系纜樁，不得借助圍堰固定船舶。

用于打樁的船舶應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗算， 驗算結(jié)果應(yīng)到海事部門備案，需要進(jìn)行現(xiàn)場試驗的應(yīng)在海事部門的見證下完成。

7.3 設(shè)施管理

鋼圍堰上下船通道應(yīng)設(shè)置防護(hù)欄桿， 通道的腳手板應(yīng)滿鋪，通道寬度不應(yīng)小于60 cm，防護(hù)欄桿高度不低于1.2 m，并設(shè)置兩道橫桿且間距60 cm，通道應(yīng)設(shè)置擋腳板。

圍堰施工完成后，應(yīng)及時掛設(shè)安全警示牌和安全警示燈，安全警示牌的尺寸和間距應(yīng)與圍堰結(jié)構(gòu)尺寸相適應(yīng)， 安全警示燈宜選用太陽能爆閃燈。

水域段施工應(yīng)辦理水上水下作業(yè)許可， 應(yīng)按照審批的方案施工，以及布置水上交通導(dǎo)行，配齊燈塔、浮標(biāo)、航道樁、航道燈等安全警示標(biāo)志。

8 結(jié)語

竺山湖隧道水上雙排鋼板（管）樁圍堰使用已超過400 d，施工過程中主要監(jiān)測項目均未出現(xiàn)異常。 在竺山湖隧道主體結(jié)構(gòu)施工期間，圍堰防水性好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，未出現(xiàn)圍堰透水、坍塌事故。 有效保證了竺山湖主體結(jié)構(gòu)施工期的質(zhì)量和安全，驗證了“水上雙排鋼板（管）樁”圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工方案作為水上基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的適用性和安全性。