生态湖中栈桥围堰施工技术应用

刘鲁鲁

（中铁十四局集团第二工程有限公司，山东 泰安 271000）

1 工程概况

青浦特大桥跨越元荡湖（里程范围：D1K065+571.973—D1K070+823.448），在元荡湖内墩台身共计130 个，桩基共计1 062 根，根据实地水文地质、水中结构设计及施工便道需要，在水深小于等于2.50 m，使用双排钢管桩围堰的施工形式；水深大于2.50 m，采取贝雷梁钢栈桥加施工平台加钢板桩进行水中墩柱施工，贝雷梁钢栈桥设置总长度为1 028 m。

2 施工准备

2.1 技术准备

结合施工图纸中湖底断面图，进行湖中水深实测，有效的探测淤泥地质。并根据实测结果，预估钢管桩入土深度和成桩功效，为工期安排和人员机械准备提供有效的参考。对钢管桩专项施工方案的可实施性进行论证，按照《钢围堰工程技术标准》的规定和技术标准确定钢管桩作业方式和具体工艺步骤。

2.2 设备及人员准备

现场施工需准备平板船4 艘，运输船6 艘，履带吊4 台，振动锤4台，机械臂打拨机2台，运输车2台；现场施工管理人员：工区施工负责人1 名，技术负责人1 名，技术员2 名，安全员2名，物资管理员2名，质检员1名。作业班组施工人员：领工员1名，船长10名，履带吊操作手4名，司索工4名，普工10名。

3 技术参数

主栈桥位于线路右侧，距线路中心13 m，跨径组合为（10 m×12 m+3 m）循环布设，即每10跨设制动墩一处。桥面宽6 m，标准跨度12 m，下部为直径630 mm，壁厚8 mm钢管桩。

双排钢管桩围堰利用直径φ219×6 mm（L=9 m）钢管桩形成双排钢管桩，钢管桩入土深度在3.85～5.20 m之间。围堰总宽度为45 m，钢管桩间距为0.40 m，两排之间净宽3.50 m，填土高度3.60 m。在钢管桩的内侧用高强土工格栅和防渗土工膜铺设，并在内部填入黏土形成堰体。为提高围堰的整体结构，在距钢管桩顶部20 cm处设置φ168×5 mm钢管做围堰，拉杆采用钢丝绳对拉，形成稳定的围堰结构。具体形式见图1。

图1 钢管桩围堰剖面图

采用9 m 钢栈桥在双排钢管桩与贝雷梁钢栈桥连接处跨越围堰，在深入围堰处，贝雷梁钢管应与基坑侧围堰保持一定间距，间距设置为2 m，采用8%坡度顺接围堰内施工便道与钢栈桥连接处，在斜坡道与钢管桩围堰顶部相接处，设置高度2.92 m，长度4.38 m，宽度6 m 的C20 混凝土重力式挡墙，挡墙内布置双层φ16钢筋网片，间距20 cm×20 cm，结构具体形式见图2。

图2 栈桥与围堰连接示意图

4 施工工序

4.1 栈桥施工方法

4.1.1 后场预拼及加工

贝雷梁主梁和桩顶贝雷梁限位器等主要钢构件，在材料加工厂，按照栈桥结构图，逐片拼组加工完成。

4.1.2 材料运输

钢管桩、型钢和各类加工件加工完成后，利用货船（平板运输车）通过既有水路（已搭设完成的钢栈桥、施工便道）运输至工作面。

4.1.3 钢管桩施工

钢管桩定位：便桥钢管桩定位采用导向桩定位的方法，根据既有钢管桩施工图，按设计间距设置控制桩位置，在控制桩上标识钢管桩具体打设位置。导向桩位置的设定间距50 m，采用RTK 进行测量定位。便桥顺接堤坝，栈桥下部结构施工采用“垂钓法”工艺。

插桩：在预先施工的导向作业架上用铁线标识位置，使用履带吊进行钢管桩沉桩作业。

首先利用桩体自重，自由沉入泥土，待沉入稳定后，起吊振动锤加紧钢管桩顶部。

使用振动锤开始打设。

安排专人指挥，控制钢管打设的垂直度，减少施工误差。测量对比首根桩的锚定标高直至打设到位。

4.1.4 桩间连接系的焊接要求，桩顶垫梁的安装工艺

桩间连接系的焊接和桩顶垫梁的安装作业，都需要钢管桩按要求施工到设计标高。以下是操作的内容和步骤：第一，连接系型钢和桩顶垫梁的初步处理。技术人员在已完成插打的钢管桩上，进行连接系位置的精确放样，根据放样位置计算出连接系长度和尺寸，进行连接系型钢和桩顶垫梁的下料加工，做到尺寸精确。第二，将在后台加工厂制作完成的钢构件，使用水运方式运输至钢管桩作业面进行安装。第三，起吊、安装连接系型钢和桩顶垫梁。使用起重设备，吊装需要安装的钢构件到精确位置，先进行初步焊接，测量人员进行定位复核无误后进行整体焊接，完成连接系型钢的焊接后，吊装桩顶垫梁至设计位置进行焊接。

4.1.5 贝雷梁架设

贝雷梁在后天加工厂组装完成后平板车运送至架设处进行安装，贝雷梁的安装需在同一个水平截面上，并与钢管桩连接牢固可靠。

4.1.6 栏杆安装及全桥检查

整体桥面系吊装完成后，安装桥面安全护栏，同时栏杆的外侧张挂安全网。专职人员对全桥结构和安全保证措施进行检查，形成纸质的检查记录，落实责任人就检查记录进行及时的整改，确保栈桥的牢固可靠，保证后续施工的安全质量。

4.2 双排钢管桩围堰施工方法

首先在后场将钢管桩和钢丝绳各类加工件进行加工，悬挂出厂参数标识牌，利用深仓船运输至作业面。钢管桩施工方式参考4.1栈桥钢管桩施工方法。钢管桩围堰迎水侧采用高强土工格栅结合防渗复合土工膜进行挂设，土工材料之间搭接长度为1.50 m。为抵消水的浮力，使土工材料顺利到达水底，使用足够重量混凝土块连接在土工材料下口做配重，缓慢下放。待钢管桩施工有24 m时，进行腰梁和拉杆的安装，把钢管桩连接成一个整体，腰梁采用φ168×5 mm 钢管，对拉采用φ12钢丝绳对拉，间距0.40 m。围堰成型后，采用挖泥船填筑堰心，起到关键止水作用。围堰自然沉降后，再次补充填筑，直至堰芯密实。堰芯土及反压土上方袋装土压重及坡面土工布在雨季来临前15 d施作完成。待钢管桩围堰施工完成后，采用适当功率的水泵抽水，过程中严控堰内水位的下降速率，不大于50 cm/d，同时注意水内鱼类的保护，保证生态平衡。对原状湖底的淤泥进行指定处理后进行施工便道修筑。待主体结构施工完毕，将围堰建筑废料和生活垃圾清理至围堰范围之外后，方可进行围堰拔出作业。

5 质量控制要点

栈桥、围堰施工从原材进场到施工过程派专人进行检查。内容包括原材质量；焊接、连接质量；立柱垂直度、贯入度；线形偏差；施工过程、成桩（桥）后沉降观测等。

5.1 管桩成桩沉降及贯入度（见表1和表2）

表1 振动锤施工标准表

表2 钢管桩倾斜度和偏位控制规范表

5.2 钢栈桥成桥加载预压及维护方案

试通车加载预压采用汽超-20级汽车进行，方案和步骤如下：①车辆空载（车重25 t）以时速3 km 缓慢在栈桥上通行，观察栈桥各构件的工作状态是否正常，杆件的连接是否牢固，特别是桥墩有超过3 cm 的下沉或偏位。②车辆载重10 t 以时速3 km 缓慢在栈桥上通行，观测栈桥各构件的工作状态是否正常，此时应重点加强监控步骤1 出现下沉或偏位的桥墩的状态。③车辆载重20 t以时速3 km缓慢在栈桥上通行，继续观测栈桥各构件的工作状态是否正常，杆件的连接是否出现松动或偏位，继续加强出现下沉或偏位的桥墩观测。④车辆满载（此时汽车全重120 t）以时速3 km缓慢在栈桥上通行，在上述步骤出现下沉、偏位、变形较大的位置停车5 min，继续观测下沉、偏位及变形是否继续发展。⑤车辆满载后轮压载在墩顶上，每个桥墩预压5 min，不断观察桥墩钢管桩的下沉和偏位情况。⑥钢管桩下陷或偏移在预装检查过程中出现持续发展的，并有杆件（构件）变形、位移异常的，在按步骤重新检查前，不得进行装填实验，应立刻查找出发生原因，确定加固措施。

6 结语

通过实际钢管桩打设和栈桥拼装作业，实践施工工艺，确定施工参数和施工功效。根据施工结果反馈，验证了技术方案的可实施性。通过现场控制，指导后续长战线施工，同时为我部在同类的跨湖涉水作业中搜集了宝贵的组织经验和实践经验。