摘要 為規(guī)范圍堰工程施工，提高結(jié)構(gòu)剛度，文章以神農(nóng)湖大橋主墩承臺(tái)鋼板樁圍堰工程作為試點(diǎn)工程，開(kāi)展城市橋梁承臺(tái)超大深基坑鋼板樁圍堰施工技術(shù)的研究。根據(jù)工程基本情況，設(shè)計(jì)旋挖鉆機(jī)引孔順序；選型鋼板樁，對(duì)其進(jìn)行沉入與插打；通過(guò)基坑開(kāi)挖、內(nèi)支撐拼裝、回填與鋼板樁拔除，完成圍堰施工。經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)證明：設(shè)計(jì)的施工成果應(yīng)用效果良好，施工后支撐結(jié)構(gòu)剛度較高，可以滿足工程質(zhì)量驗(yàn)收需求。

關(guān)鍵詞 橋梁；插打；圍堰施工；鋼板樁；深基坑；承臺(tái)

中圖分類號(hào) U443.16+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）23-0055-03

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加速，橋梁工程對(duì)于施工技術(shù)的要求也日益提高。特別是在超大深基坑施工中，如何確保施工安全、提高施工效率，成為亟待解決的問(wèn)題。鋼板樁圍堰作為一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、成本低廉且可重復(fù)使用的圍堰形式，被廣泛應(yīng)用于橋梁深水基礎(chǔ)施工中。

通過(guò)使用Midascivil有限元軟件，該文模擬了不同工況下鋼板樁圍堰各構(gòu)件的受力及變形情況，確保其施工符合規(guī)范要求[1]，但該方法需要更精細(xì)化的模擬和分析，對(duì)于不同材料、不同規(guī)格的鋼板樁的適用性，需進(jìn)一步研究和驗(yàn)證。其他學(xué)者通過(guò)優(yōu)化鋼吊箱圍堰的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了快速搭建和拆除，提高了施工效率[2]。但鋼吊箱圍堰的制造成本相對(duì)較高，可能增加工程總體投資。

為解決現(xiàn)有方法的不足，該文將對(duì)此展開(kāi)更加深入且詳細(xì)的研究。

1 工程概況

為確保工程項(xiàng)目施工的規(guī)范性，特選擇神農(nóng)湖大橋主墩承臺(tái)鋼板樁圍堰工程作為試點(diǎn)工程，對(duì)神農(nóng)湖大橋與主墩平臺(tái)的基本情況與工程參數(shù)進(jìn)行分析，工程參數(shù)如下表1所示。

該工程橋位位于與水庫(kù)相連的溝岔內(nèi)，水位主要受季節(jié)性水庫(kù)水位控制。神農(nóng)湖大橋百年一遇最高水位為+903.610 m，主墩承臺(tái)施工時(shí)按+903.410 m水位進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析。

橋址區(qū)部分鉆孔觀測(cè)到穩(wěn)定地下水，穩(wěn)定水位高程900.153～900.157 m，主要接受地表水體（漳澤湖）側(cè)向補(bǔ)給及大氣降水的入滲補(bǔ)給，水位隨季節(jié)變化明顯，水位年變幅0.8～1.5 m，水文地質(zhì)條件中等。

2 施工技術(shù)方案

2.1 基坑支護(hù)

為確?；邮┕さ陌踩院头€(wěn)定性，進(jìn)行基坑支護(hù)的詳細(xì)規(guī)劃和實(shí)施。對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行詳盡的地質(zhì)勘察和測(cè)量，以了解土壤結(jié)構(gòu)、地下水位、地下管線等重要信息，為基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行徹底的清理和平整，移除可能影響基坑支護(hù)施工的障礙物，確保施工區(qū)域的安全和整潔。在排除所有潛在的影響因素后，根據(jù)基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)圖紙，確定基坑的邊界和支護(hù)結(jié)構(gòu)的位置，進(jìn)行精確的放線定位并標(biāo)記。在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程中，按照科學(xué)的施工順序進(jìn)行。首先，安裝基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，如鋼板樁、地下連續(xù)墻等，為基坑周邊土體提供有效的支撐。隨后，根據(jù)基坑的深度和土壤條件，選擇合適的支撐方式，如內(nèi)支撐或錨桿支撐，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行安裝和固定。

在安裝過(guò)程中，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保每個(gè)環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性和可靠性。特別是對(duì)于支撐結(jié)構(gòu)的安裝和固定，應(yīng)采用先進(jìn)的施工技術(shù)和設(shè)備，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。同時(shí)，密切關(guān)注基坑的變化情況，通過(guò)監(jiān)測(cè)和記錄基坑的位移、沉降等數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理可能存在的安全隱患[3]。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，遵循“分層開(kāi)挖、分層支撐”的原則，確?；拥姆€(wěn)定性和安全性。最后，在基坑開(kāi)挖完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行基坑的回填和恢復(fù)工作，確?；蛹捌渲苓叚h(huán)境的穩(wěn)定和安全。整個(gè)基坑支護(hù)的施工過(guò)程嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以確保工程的安全和質(zhì)量。

2.2 鋼板樁沉入與插打

完成上述工作后，進(jìn)行鋼板樁沉入與插打，擬投入該工程的鋼板樁為NSP-IVw型鋼板樁，其截面如下圖1所示。

對(duì)應(yīng)的截面參數(shù)特征值如下表2所示。

在掌握鋼板樁各項(xiàng)參數(shù)的基礎(chǔ)上，檢查鋼板樁的質(zhì)量和完整性，確保鋼板樁沒(méi)有損壞、變形或銹蝕等問(wèn)題。在沉入與插打鋼板樁時(shí)，為減少鎖口摩擦，通常會(huì)在鎖口內(nèi)涂抹膏狀黃油物質(zhì)，再進(jìn)行插打。

在鋼板樁沉入與插打前的準(zhǔn)備工作中，定位鋼板樁是一個(gè)至關(guān)重要的步驟。準(zhǔn)確而穩(wěn)定的定位不僅能確保整個(gè)圍堰結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，還能極大提高施工效率。如果有必要，可以在定位樁上放置鋼制圓弧導(dǎo)框來(lái)輔助校正[4]。鋼制圓弧導(dǎo)框的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)鋼板樁的尺寸和形狀來(lái)定制，以確保其能夠緊密貼合鋼板樁的鎖口，以提供有效的導(dǎo)向和校正作用。在放置導(dǎo)框時(shí)，應(yīng)確保其水平、穩(wěn)固，并與定位樁緊密連接。

在打樁過(guò)程中，需要重點(diǎn)關(guān)注鋼板樁的傾斜度。傾斜度過(guò)大不僅會(huì)影響鋼板樁的插打效果，還可能對(duì)整個(gè)圍堰結(jié)構(gòu)的安全性造成威脅。如果發(fā)現(xiàn)鋼板樁的傾斜度超過(guò)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)（如傾斜角度gt;2‰），就不能再使用拉齊的方式進(jìn)行校正。因?yàn)榇藭r(shí)鋼板樁已經(jīng)深入土層，強(qiáng)行拉齊可能會(huì)對(duì)樁身造成損傷，甚至導(dǎo)致樁身斷裂，所以應(yīng)將傾斜的鋼板樁拔出，重新進(jìn)行插打。

重新插打時(shí)，需要仔細(xì)檢查鋼板樁的鎖口和表面，確保沒(méi)有損壞或變形。同時(shí)，應(yīng)重新調(diào)整打樁機(jī)的位置和角度，確保新插打的鋼板樁能夠準(zhǔn)確、垂直地插入土層中。在插打過(guò)程中，還需要不斷使用鋼制圓弧導(dǎo)框進(jìn)行校正，確保鋼板樁的傾斜度始終控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。

完成鋼板樁沉入與插打后，對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如下表3所示。

完成且通過(guò)驗(yàn)收后，方可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼板樁的沉入與插打施工。

2.3 基坑開(kāi)挖與內(nèi)支撐拼裝

完成上述施工后，采用基坑開(kāi)挖與內(nèi)支撐拼裝的方式，搭建承臺(tái)圍堰結(jié)構(gòu)。根據(jù)基坑土質(zhì)不同，開(kāi)挖方式可分為人工開(kāi)挖和機(jī)械開(kāi)挖，在開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)首先進(jìn)行開(kāi)槽和支撐工作，然后再進(jìn)行挖掘。同時(shí)，應(yīng)分層開(kāi)挖，每層開(kāi)挖的深度應(yīng)合理控制，以避免超挖。在施工過(guò)程中，要注重對(duì)地基的強(qiáng)度及穩(wěn)定性的檢測(cè)工作。開(kāi)挖后的土方不能隨意堆置，只能留下部分作為回填材料，多出來(lái)的土方必須運(yùn)往棄土場(chǎng)，以避免影響施工[5]。同時(shí)，為避免坑壁滑塌，應(yīng)視土壤條件和坑溝的深度，在坑頂兩側(cè)規(guī)定的距離（通常為1.0 m）之內(nèi)禁止堆土。

根據(jù)工程方的實(shí)際情況，該項(xiàng)目施工共設(shè)置三道內(nèi)支撐。其中第一道內(nèi)支撐腰梁采用2HM400×300 mm型鋼，斜向支撐采用φ 426×6 mm鋼管，垂直對(duì)撐采用φ 529×8 mm鋼管。第二、三道內(nèi)支撐腰梁采用2HN700×300 mm型鋼，斜向支撐1、斜向支撐2采用2HM400×300 mm型鋼，斜向支撐3采用2HM450×300 mm型鋼，垂直對(duì)撐采用φ 630×8 mm鋼管。為了使鋼管受到均勻的受力，在與腰梁相接的位置焊接加強(qiáng)板。

基坑開(kāi)挖至標(biāo)高+900.977 m，拼裝第一道內(nèi)支撐，抄墊內(nèi)支撐與鋼板樁之間空隙，開(kāi)挖至標(biāo)高+897.777 m，拼裝第二道內(nèi)支撐，重復(fù)上述步驟，開(kāi)挖至標(biāo)高+894.477 m，拼裝第三道內(nèi)支撐，開(kāi)挖至坑底標(biāo)高892.977 m，澆筑封底混凝土。在此過(guò)程中，按照下述公式，計(jì)算封底厚度，如下計(jì)算公式所示。

（1）

式中：——干封系數(shù)；——最大滲流梯度（m）；——水容重（kg/m3）；——混凝土容重（kg/m3）；——封底厚度（m）。上述公式中，可以用下述公式計(jì)算得到。

（2）

式中：——基坑深度（m）。將計(jì)算后的值代入公式（1），得到封底厚度，并按照規(guī)范進(jìn)行混凝土澆筑，以此完成基坑開(kāi)挖與內(nèi)支撐拼裝。

2.4 基坑回填與鋼板樁拔除

當(dāng)基坑底部的封底混凝土經(jīng)過(guò)充分養(yǎng)護(hù)，達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度后，可以開(kāi)始拆除第三道內(nèi)支撐，逐步釋放基坑側(cè)壁的壓力，同時(shí)確保基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

在此基礎(chǔ)上鑿除樁頭，樁頭是樁身露出地面的部分，需要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行切割和處理。在承臺(tái)與鋼板樁之間的空隙，可以采用回填砂漿的方式，填充空隙，增加基坑底部的穩(wěn)定性。回填完成后，設(shè)置好必要的支撐和模板。當(dāng)混凝土冠梁受力達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，即可進(jìn)行第二道內(nèi)支撐的拆除，拆除前需要進(jìn)行檢查和確認(rèn)，確保安全后再進(jìn)行作業(yè)。同時(shí)，在圍堰內(nèi)填土至第一道內(nèi)支撐下方50 cm的位置。填土過(guò)程中應(yīng)注意控制填土的密實(shí)度和均勻性，確保不會(huì)對(duì)基坑結(jié)構(gòu)造成不利影響。填土完成后，拆除第一道內(nèi)支撐。

完成內(nèi)支撐的拆除后，依次拔除鋼板樁。在此過(guò)程中，使用鉆桿直接在鋼板樁頂部進(jìn)行打孔，并在孔內(nèi)加入導(dǎo)柱和潤(rùn)滑液壓樁頭，使樁在推拔過(guò)程中與土壤的摩擦力減小，進(jìn)而順利拔出。

3 施工成果質(zhì)量驗(yàn)收

按照規(guī)范完成神農(nóng)湖大橋主墩承臺(tái)鋼板樁圍堰工程的施工后，對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，在此過(guò)程中，應(yīng)明確內(nèi)支撐對(duì)于避免附近建筑物和地下管線的損害至關(guān)重要。在深基坑施工中，由于開(kāi)挖深度較大，土體的側(cè)壓力也會(huì)相應(yīng)增大，內(nèi)支撐可以有效地抵抗這種側(cè)壓力，保持基坑的穩(wěn)定。因此，將內(nèi)支撐剛度作為檢驗(yàn)工程質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，計(jì)算內(nèi)支撐應(yīng)力，如計(jì)算后的內(nèi)支撐應(yīng)力＜標(biāo)準(zhǔn)值，說(shuō)明內(nèi)支撐剛度較高，可以滿足工程需求。反之，如計(jì)算后的內(nèi)支撐應(yīng)力gt;標(biāo)準(zhǔn)值，說(shuō)明內(nèi)支撐剛度較低，內(nèi)支撐應(yīng)力較高，整體結(jié)構(gòu)支撐效果不佳。

采用Midas計(jì)算內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)力，由于第三層腰梁最大均布荷載＜第二層腰梁最大均布荷載lt;第一層腰梁最大均布荷載，因此，只需要檢驗(yàn)第一道內(nèi)支撐位置的支撐應(yīng)力，確保其達(dá)到工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)后，即可證明施工后鋼板樁圍堰的穩(wěn)定性滿足需求。

計(jì)算前，對(duì)腰梁型鋼的基本參數(shù)進(jìn)行分析，相關(guān)內(nèi)容如下表4所示。

（3）

式中：——內(nèi)支撐的折算應(yīng)力（MPa）；——腹板和翼板相交位置應(yīng)力值（MPa）；——腰梁最大剪應(yīng)力值（MPa）。

完成計(jì)算后，查表要求結(jié)構(gòu)的折算應(yīng)力應(yīng)滿足lt;259 MPa，以此為標(biāo)準(zhǔn)，在圍堰結(jié)構(gòu)上第一道內(nèi)支撐位置隨機(jī)選擇測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行內(nèi)支撐剛度的校驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果如下圖所示。

從上述圖2所示的結(jié)果可以看出，所選的測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值均滿足lt; 259 MPa的校驗(yàn)需求，說(shuō)明設(shè)計(jì)的施工成果應(yīng)用效果良好，施工后支撐結(jié)構(gòu)剛度較高，可以滿足質(zhì)量驗(yàn)收需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

橋梁承臺(tái)超大深基坑的施工環(huán)境復(fù)雜，涉及的水文地質(zhì)條件多變，施工風(fēng)險(xiǎn)較高。鋼板樁圍堰作為一種臨時(shí)性的支護(hù)結(jié)構(gòu)，能夠有效地抵抗周圍土體的側(cè)向壓力和水壓力，確?；拥姆€(wěn)定性和施工的安全性。因此，該文以神農(nóng)湖大橋主墩承臺(tái)鋼板樁圍堰工程為例，通過(guò)旋挖鉆機(jī)引孔、鋼板樁沉入與插打、基坑開(kāi)挖與內(nèi)支撐拼裝、回填與鋼板樁拔除，完成了城市橋梁承臺(tái)超大深基坑鋼板樁圍堰施工技術(shù)的研究。該研究旨在通過(guò)此次設(shè)計(jì)，為基坑圍堰施工提供進(jìn)一步的技術(shù)指導(dǎo)與支持。

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