沱浍河航道五河船闸下游靠船墩水上作业施工实践

许德宏，宋力，李鹏

（1.江苏省水利建设工程有限公司，江苏 扬州 225002；2.江苏省水利科学研究院材料结构所,江苏 扬州 225002）

1 工程简介

沱浍河航道五河船闸新建项目是安徽省重点项目，由船闸主体工程、拆除重建分洪闸和一座船闸桥三部分组成。五河船闸设计为500吨级，兼顾1000吨级、IV级船闸，闸室长200m，闸室宽23m，水深4m，船闸工程于2016年3月16日开工。

五河船闸下游导航墩采用墩式结构，中间用人行便桥连接，共十个墩十节人行便桥，主要施工内容包括灌注桩、底板、墙身（包括钢板护面、系船柱、系船钩、钢板防腐、混凝土表面刷赛柏斯、钢爬梯等）、预应力混凝土多孔板、人行便桥，其中6个靠船墩在淮河水上，水上的六个靠船墩施工计划安排在枯水期（2017年12月至2018年3月份）进行，淮河水位在13.5m左右。

2 施工工艺

根据五河船闸下游靠船墩水上作业特点，采用钢围堰设置打桩平台施工灌注桩、钢围堰内施工底板及墙身，最后拔出钢围堰的施工工艺。

3 钢围堰平台施工

本工程水上平台采用钢围堰（6.354×8.000m）、钢管桩基础，上部结构采用20#槽钢，顶部铺设20#槽钢轨道作为桩机行走平台。

3.1 平台高程

根据淮河施工期水位最高值13.5m及现场施工实际需要，施工平台标高=施工期最高水位13.5m+波浪爬高0.5m=14.0m。

3.2 平台平面布置

为抓紧工期结合现场靠船墩尺寸，采用两套钢围堰同时施工。1#钢围堰平台长度为8.000m，宽度为6.354m；2#钢围堰平台长度为10.000m，宽度为8.000m。

3.3 钢围堰平台结构

靠船墩施工平台为钢围堰与槽钢组合的桁架式结构。主梁、纵梁、横撑、斜撑、立柱等节点间的连接均采用焊接。基础采用钢围堰（6.354×8.000m），采用浮吊船、配D62桩锤进行打设。钢围堰基础施工后，在钢围堰顶部埋设、焊接槽钢，作为上层槽钢搁置面，在标高+14.0m处设槽钢剪刀撑。上层槽钢搁置在下层槽钢上，各个连接节点均需焊接牢固。在上层槽钢上铺设打桩平台，桩机在平台上行驶作业。

图1 水上作业工艺流程图

3.4 钢围堰制作

项目部根据现场施工实际情况，在下游围堰外侧场地进行整体钢围堰的制作，钢围堰由设计人员进行专门设计，钢围堰现场根据设计图纸进行专业制作，并经项目部质量部门验收合格后使用。

图2 钢围堰平面布置示意图

3.5 钢围堰安装

测量定位：本工程钢围堰平面布置测量直接用全站仪进行坐标定位。

钢围堰吊装：钢围堰吊装采用汽车吊配合浮吊进行吊装，先用汽车吊把钢围堰吊到浮吊可吊工作范围内，再用浮吊把钢围堰运输至钢围堰平面布置位置，放入水中。

钢围堰安装：钢围堰吊入水中后，将使用D62桩锤对钢围堰进行施打，插入河床，深度为1.0～1.5m，以达到承载力为止。

钢围堰内抽水：围堰安装完成后，先对围堰内进行排水。

钢围堰内填土：围堰内抽水完成后，采用吸砂泵对围堰内进行填土，填土至靠船墩底板底，高程为11.0m。

图3 钢围堰施工

3.6 搭设施工平台

钢围堰顶搭设钻孔工作平台，在钢围堰顶部埋设、焊接槽钢，作为上层槽钢搁置面，在标高14.0m处设槽钢剪刀撑。上层槽钢搁置在下层槽钢上，各个连接节点均需焊接牢固，槽钢顶上再铺1.6cm厚钢板形成操作平台；航道通行安全交通维护各项工作必须于平台水上正式施工之前全部完成。主要安全维护工作包括：①于上下游处150m处，分别设立和竖置“水上作业施工、减速谨慎行驶”；②于各防护桩部位全面贴上夜行反光膜，用于夜间警示通行船只水面航行安全；③于醒目位置放置爆闪灯，并配置太阳能电源及USB备用应急电源，保持24小时通电，确保施工期有效提醒夜间船只行驶安全。

4 靠船墩基础灌注桩作业

4.1 钢护筒作业水下埋设

灌注桩顶端钢护筒材质采用钢板（通常取A3号钢）围成，护筒钢板厚度通常取 1.0～1.05mm，其深度通常取2.05～3m，其刚度、强度及防渗漏性要能保证灌注桩施工开钻要求。本工程钢护筒内径取1.7m，周边在于钻头轨迹半径20～30cm。护筒埋置应稳固进入土体中1～2.5m，其顶端应高出拟浇筑底板2～2.5m。

根据桩基施工规范要求，灌注桩施工前先行测量放样，应确保护筒顶面几何中心与设计桩位坐标位置偏差小于等于5cm，护筒埋设过程中应保持护筒垂立，倾斜度不应大于1%。

4.2 平台钻孔灌注桩机就位

平台安装钻孔灌注桩机步骤如下：钻机底盘安装→钻架→钻机转盘→钻机→电动机→起吊系统。

钻机底盘应提前于陆地拼装完成，用吊车吊放至平台初步定位、调平。所有部件拼装后反复调整底盘水平度，并保证桩位中心、转盘中心及起吊点中心同心同线，中心垂直度偏差小于等于5cm。

最后反复调整钻机底盘水平，并使吊点中心、转盘中心和桩位中心位于同一铅垂线上，中心偏位不大于50mm。

图4 钻孔灌注桩水上作业组装示意图

4.3 钻孔泥浆制备及处理

灌注桩钻孔所配制的护壁泥浆应能保证在钻孔过程中孔壁稳定不塌孔。泥浆应选用膨润土或粘性土制成悬浮液，其砂率、流动性及黏性能满足桩基放工技术规范的要关规定。在钻孔过程中应保持每隔一段时间（30～45min）对于泥浆指标进行测定，根据测定结果实时调整泥浆配比。为保证不塌孔，须有一定的水位压力差，确保护筒内部水位高于筒内1～2m。

制成品泥浆全部采用小型船只水运至钻孔平台处，造孔完毕采用泥浆船只外运至指定地点排出积水进行沉淀处理。船只运输泥浆过程中要防止泥浆污染周边环境，在运输过程中要注意泥浆滴、漏、冒，要有专人进行管理。

鉴于本工程为水上施工作业，将采用在桩位附近单独设置大口径钢筒作为泥浆沉淀及循环池，以处理施工产生的泥浆，其直径为2m，于钢护筒上侧开取小口子，作为泥浆进出通道，于护筒顶部架设泥浆泵抽取护筒内泥浆从而形成泥浆循环系统。

在浇筑之前先将桩位护筒内泥浆少量抽出，抽至河床标高位置，然后再将相邻循环池、沉淀池内泥浆全部抽出，以保证首盘混凝土灌注以后泥浆池能满足不外溢要求。

4.4 进尺钻孔

正式钻孔前先行检查转盘中心、钻杆中心、桩位中心的垂直度，应保证垂直度偏差小于2cm。开钻时采用低速率进尺，导向钻头进入稳定土层后再逐步增加钻进速率直至钻孔至设计底高程。待自检合格后，报请监理工程师检验合格后即可进入清孔工序。

4.5 清孔

为保证成孔后沉渣厚度满足规范要求，钻孔深度符合设计要求后，对孔内泥浆进行逐步稀释清孔。

清孔时将钻具提升一段距离后，更换专用清孔头，进行不断清孔，直至孔底沉渣厚度不大于设计及规范要求，停止清孔，将钢筋笼进行吊装至孔内。

4.6 吊装钢筋笼

钢筋笼采用分节吊装，在钢筋笼外边侧主筋每隔2～3m放置一道混凝土垫块保护层圈，用于保证灌注桩钢筋保护层满足设计要求。钢筋笼起吊过程中须保证放至孔中时垂直，防止嵌入孔壁。

钢筋笼顶处的定位，在吊装前提前制作简易钢筋笼限位装置，限位装置用钢管及钢筋焊接而成，使用时悬挂于钢护筒顶四周，用于限制钢筋笼在吊放过程中的位移，以确保满足技术规范要求。

钢筋笼初步定位后，通过吊钢线坠来实现精确定位。主要方法为通过保护桩来复位桩位中心点，在钢筋笼顶张拉十字对角线，校正钢筋笼中心是否与桩位中心保持重合，如有偏差应使用钢管或橇棒来修正钢筋笼的中心位置，确保其与桩位中心点重合。

4.7 灌注桩导管安装

本工程灌注桩导管采用内径28cm钢管，最下端一节导管长度不少于6m，各节导管事先应试拼，并进行密封压力试验及接头抗拉试验，检验合格后再进行现场使用。导管拼装前按吊装导管先后次序用记号在每节导管外标记节长尺寸及序号，以便在浇筑过程中识别导管总长度及导管在已浇筑混凝土中的埋管深度。

导管向下吊装过程中，应保持导管垂直下沉，不得与钢筋笼有接触，首盘混凝土出料导管下口出料处应保持在30～50cm，下料导管的总长度可以根据导管节数及与工作平台的高程进行双重复核计算。导管的升降通过桩机上的副电动卷扬装置进行上下起吊。

导管安装就位后于入料口顶吊装储料斗，其容积大小应综合考虑灌注桩浇筑首盘混凝土下料后最末端导管埋深不小于1m。储料斗的提升能通过桩机主卷扬机来操作。

4.8 水下混凝土浇筑

钢筋笼及导管安装完毕，灌注桩水下混凝土浇筑前须对孔底沉渣厚度指标进行检测，如大于设计要求则要进行二次清孔，直至孔底沉渣厚度满足设计要求后再进行浇筑。浇筑过程中应保持浇筑的连续性，中途不得中断。

首盘混凝土浇筑后，应保证混凝土在导管内埋深不少于1m以上，然后再进行后续浇筑。在浇筑的过程中，导管的最未节出料口应保持在2～6m。在浇筑过程中，导管应不断拆装，拆下的导管及时清除内部浮浆。浇筑至桩身设计顶标高时应高出设计顶标高1～1.5m，用于混凝土凝结后凿除桩顶浮浆。

5 靠船墩底板施工

桩基施工完成后，对桩基进行破桩头，检测桩，然后进行混凝土封底施工靠船墩底板。模板安装、钢筋制作及安装全部在封闭钢围堰内施工，最后浇筑靠船墩底板。模板、钢筋、钢管等的运输采用浮吊吊入钢围堰内，混凝土浇筑采用汽车泵打入料斗，船运至底板处浮吊吊入仓。

6 靠船墩墙身施工

靠船墩底板浇筑完成后，进行墙身钢筋绑扎，整体模板拼装，钢板护面、系船柱、系船钩安装，最后浇筑混凝土墙身，模板、钢筋、钢管、钢板护面等的运输采用浮吊吊入钢围堰内，混凝土浇筑采用汽车泵打入料斗，船运至底板处浮吊吊入仓。

7 钢围堰拆除

靠船墩施工完成后，用振动锤配合浮吊拆除钢围堰，整体吊高超过靠船墩顶，移至下一个靠船墩位置，并对钢围堰焊接点、变形量等进行检查验收，合格后进入下一个靠船墩施工。

8 结语

沱浍河航道五河船闸下游靠船墩于2017年12月至2018年4月份施工，施工结束后对施工效果进行检测。结果表明：采用低应变对桩身完整性进行检测，桩身长度满足设计要求；采用高应变对灌注桩承载力进行检测，承载力达到设计要求；采用回弹法对靠船墩墙身强度进行检测，所检部位强度均满足设计强度要求。船闸工程于2016年3月开工，2018年11月通过交工验收，2020年7月通过竣工验收。五河船闸的建成和投入使用，极大地提高了浍河流域的通航能力，能够有效满足腹地运输和船舶大型化的发展要求。