摘要：以改建西安至合肥鐵路湍河特大橋深水基礎(chǔ)30m長的拉森Ⅳ型鋼板樁圍堰施工實踐為例，探討了穿越硬塑粉質(zhì)黏土層的超長鋼板樁快速插打施工技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：超長鋼板樁,特殊地質(zhì),施工技術(shù)

　　深水特大橋施工中鋼板樁的插打施工質(zhì)量影響到圍堰結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定，也影響到結(jié)構(gòu)的防水效果，在整個鋼板樁圍堰施工過程中占有重要地位。長度為30m的拉森Ⅳ型鋼板樁剛度有限，插打施工難度較大，特別是在穿越硬側(cè)摩阻力較大塑粉質(zhì)黏土層的施工過程中，其插打施工更為困難。本文以改建西安至合肥鐵路湍河特大橋深水基礎(chǔ)30m長的拉森Ⅳ型鋼板樁圍堰施工實踐為例，探討特殊地質(zhì)條件下，穿越硬塑粉質(zhì)黏土層的鋼板樁快速插打施工技術(shù)，其施工經(jīng)驗可為今后類似工程提供借鑒和參考。

　　一、工程概況

　　改建西安至合肥鐵路(簡稱寧西鐵路)湍河特大橋位于河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣境內(nèi)，在湍動鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府中心穿越湍河。湍河特大橋設(shè)計采用一聯(lián)(48+80+48)m連續(xù)梁跨越湍河主河道，橋梁法線與河流中心線夾角15度。湍河特大橋既有通航凈空≥6m，通航寬度為90m。主墩橋梁基礎(chǔ)為15根直徑1.5米的群樁基礎(chǔ)，設(shè)計樁長56m。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，主墩處主要地層巖性特征自上而下分別為粉砂、下覆粉質(zhì)黏土和粉土交替分布。除粉砂層下第1層粉質(zhì)黏土軟塑、局部硬塑外，其他粉質(zhì)黏土呈硬塑狀。通過對雙壁鋼圍堰、鋼板樁圍堰和鋼筋混凝土圍堰等多種施工方案的技術(shù)經(jīng)濟比選，鋼板樁圍堰以其施工速度快、效率高、成本低、止水效果滿足要求等特點成為湍河特大橋深水基礎(chǔ)低樁承臺施工的首選方案。

　　設(shè)計采用的鋼板樁圍堰為矩形，平面尺寸為28m×22.4m。鋼板樁采用拉森Ⅳ型鋼板樁，設(shè)計長度30m。鋼板樁頂設(shè)計標高283.6m，鋼板樁樁尖標高為253.6m，樁尖在封底混凝土底面以下≥9m。

　　二、鋼板樁插打施工設(shè)備

　　根據(jù)各種鋼板樁施工機具的適用條件，考慮工程規(guī)模、地質(zhì)條件、作業(yè)能力和作業(yè)環(huán)境等因素，并結(jié)合本工程的特點，進行插打試驗，本工程選用DzJl20A型振動錘作為打樁機械設(shè)備，可以滿足施工要求。在插打鋼板樁時，與振動錘配套的起吊設(shè)備所具備的起吊能力應(yīng)能滿足起吊半徑15m時，起吊重量不小于振動錘的自重和鋼板樁的自重之和。根據(jù)以上要求，湍河特大橋超長鋼板樁施工采用QuY50型履帶式起重機，其在起吊半徑為15m的條件下，最大起重量為12．1t，滿足30m長拉森Ⅳ型鋼板樁插打施工的使用要求。

　　三、施工問題及處理對策

　　面對湍河特大橋主墩基礎(chǔ)特殊的地質(zhì)條件，鋼板樁插打施工過程中出現(xiàn)一些問題，比如斷樁、變形過大、下沉困難等。下面對施工過程中出現(xiàn)的問題進行總結(jié)，分析產(chǎn)生問題的原因，并提出相應(yīng)的處理措施。

　　1、部分鋼板樁插打過程中出現(xiàn)斷裂

　　1)問題及原因分析

　　13號墩鋼板樁插打施工過程中，出現(xiàn)部分鋼板樁樁端鋼板斷裂和鎖口開裂的情況。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)該問題的主要原因是湍河特大橋橋址處的地層較硬，鋼板樁所受到的側(cè)摩阻力較大，舊的鋼板樁因使用時間較長，樁壁銹蝕，鋼板樁的有效厚度變薄，在受力較大的情況時，鋼板樁會出現(xiàn)樁身斷裂或者是鎖口開裂現(xiàn)象。

　　2)解決措施

　　發(fā)生這種情況后，施工單位及時更換了鋼板樁。湍河特大橋13，14號主墩鋼板樁圍堰在后期施工過程中，基本采用的是全新鋼板樁或是使用不超過2次的鋼板樁，雖然此舉增加了材料的費用，但是充分保證了鋼板樁插打施工的質(zhì)量。另外，施工過程中通過調(diào)整振動錘的電流，控制鋼板樁插打施工的激振力，從而避免鋼板樁斷裂。

　　2、鋼板樁在振動下沉過程中彈性變形過大

　　1)過程描述及原因分析

　　在插打試驗中發(fā)現(xiàn)，30m長拉森Ⅳ型鋼板樁由于其剛度有限，鋼板樁在插打至施工平臺以下20m處，開始發(fā)生嚴重扭曲變形，并開始出現(xiàn)左右大幅晃動或扭曲；繼續(xù)插打至施工平臺以下25m處后，鋼板樁繼續(xù)插打時開始帶動周邊的鋼板樁大幅振動并有相鄰鋼板樁出現(xiàn)同時下沉現(xiàn)象，繼續(xù)往下插打貫入度過小。

　　鋼板樁由于較長，其整體剛度較低；同時，由于鋼板樁穿過的硬塑粉質(zhì)黏土層側(cè)摩阻力較大，鋼板樁在振動下沉的過程中，樁端由于受到較大的阻力無法順利下沉，而頂部樁端需隨振動錘一起振動，在振動錘激振力作用下，樁端受到約束便產(chǎn)生嚴重變形。

　　3)解決措施

　　為了增加鋼板樁的整體剛度，方便插打施工，在樁頂面以下6m位置，沿內(nèi)側(cè)凹槽處設(shè)置130a，長12m，進入封底混凝土底面以下30cm，鋼板樁與工字鋼點焊連接，焊點間距30cm。這種帶有工字鋼的鋼板樁稱為加強型鋼板樁。此舉使得鋼板樁在插打過程中剛度增強，不會出現(xiàn)較大的彎曲、扭曲變形，保證了鋼板樁插打時的施工質(zhì)量。與此同時，在施工過程中還發(fā)現(xiàn)，采用間隔一根鋼板樁設(shè)置工字鋼增強其剛度，比每根鋼板樁均設(shè)置工字鋼插打速度要快。經(jīng)過分析初步判斷，主要是因為增加工字鋼的加強型鋼板樁接觸面積比未加強的鋼板樁接觸面積大，插打時需克服的摩阻力大。隔一個未加強的鋼板樁插打加強型鋼板樁，雖然部分未焊接工字鋼的鋼板樁本身剛度小，但在已經(jīng)施工到位的加強型鋼板樁的整體約束下也不會產(chǎn)生太大變形，使未加強的鋼板樁可以順利插打至設(shè)計標高。

　　3、特殊地質(zhì)條件下鋼板樁下沉困難

　　1）過程描述及原因分析

　　湍河特大橋13號主墩鋼板樁圍堰的部分鋼板樁在插打至施工平臺以下25m左右時進入硬塑粉質(zhì)黏土層，振動下沉速度非常緩慢，甚至出現(xiàn)振動錘插打5min下沉深度只有1cm的情況，此時鋼板樁只見上下振動而不見下沉。

　　通過查閱地質(zhì)資料，鋼板樁進人的地層為硬塑粉質(zhì)黏土層，局部夾雜鐵錳質(zhì)及姜結(jié)石，側(cè)摩阻力較大。通過對地質(zhì)情況的分析，初步判斷導(dǎo)致鋼板樁無法順利下沉的原因有兩個：①鋼板樁在打人粉質(zhì)黏土層后由于其側(cè)摩阻力增大，振動錘為克服摩阻力需增大振動錘的激振力，從而導(dǎo)致振動錘的振幅變小。②鋼板樁樁端遇到姜結(jié)石等障礙物。

　　2）解決措施

　　A、原位多次反復(fù)插打

　　在鋼板樁插打至施工平臺以下約25m的位置(具體位置還視鋼板樁插打的情況而定)時拔出已經(jīng)打入的鋼板樁，使河水滲入樁位處的下部黏土中。鋼板樁再重新插打時，黏土中由于存在大量自由水，而不至于大量的附著在鋼板樁上，從而減少鋼板樁的下沉阻力，使得插打施工變得容易。

　　B、小型機械引孔施工

　　引孔孔位的設(shè)置在現(xiàn)場施工過程中，首先在鋼板樁樁位中間位置進行鉆孔，鉆孔的深度距鋼板樁底部5m左右。在鉆完第1個孔后，嘗試打設(shè)1根鋼板樁，如果鋼板樁的摩阻力仍然較大，便增加引孔數(shù)量，采取在鋼板樁鎖口處增加鉆孔至承臺設(shè)計底面以下的土層。通過上述處理措施后，鋼板樁插打困難的問題迎刃而解。

　　四、結(jié)語

　　總體而言，采用鋼板樁施工可以不受天氣條件的制約，其施工工藝簡單，并且有顯著的環(huán)保效果，大量減少了取土量和混凝土的使用量，有效地保護了土地資源；對于建設(shè)任務(wù)而言，也降低了對空間的要求，縮短了工期，施工進度得到一定的保障。

　　參考文獻：

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　　【2】張俊慶漢宜鐵路彭市漢江特大橋主墩基礎(chǔ)鋼板樁圍堰施工技術(shù).鐵道標準設(shè)計2011(2)：70-73

　　【3】晃剛剛李彩霞，袍江大橋承臺鋼板樁圍堰設(shè)計與施工.西部交通科技.2010(11)：4752

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