钢板桩围堰技术在桥梁施工中的应用

2021-05-20刘理汉

西部交通科技 2021年4期

刘理汉

(1.广西路建工程集团有限公司，广西南宁 530001；2.南宁市筑路技术与筑路材料工程技术研究中心，广西南宁 530001)

0 引言

钢板桩围堰技术应用于桥梁工程中，具备范围广和作用效果明显的优势，对于水下封底、施打、选材等质量的控制起到促进的效果。因此，为保证技术得以准确应用，应当就其准备工作、具体施工环节以及后续养护等设定对应的技术管控方案，并充分考量在雨季等自然环境中的不良因素，保证相关措施能准确适用于具体工程施工当中，为钢板桩围堰技术的应用创设良好的自然环境和外部空间。

1 钢板桩围堰技术的简述

作为一种能够利用其形态特征差异性构建不同结构类型的带锁口的型钢结构，钢板桩能够作用于各类桥梁的建设过程，具备稳定的结构特性，并且由于其由型钢组成，因此具备良好的防水性能，对于提升桥梁建设的质量能起到积极的促进作用。就目前广泛应用的钢板桩围堰技术来看，由于截面的不同，可分为槽形和直板形两种结构类型，并将拉克万纳式和拉尔森型(如图1所示)作用至具体的桥梁工程中，发挥出应有的提升桥梁结构稳固特性的功能。钢板桩可按照设计的要求以及运行的需求自行组合，使得在桥梁稳定性保障方面有突出优势。现阶段应用较为广泛的是沉井式围堰，其拥有单壁封闭型的结构特征，利用纵横支撑结构构建围堰内部，可形成围笼，使操作过程更为快捷。应用钢板桩围堰的过程中要确定航道和水域条件，使其所作用的高度超过最高水位的0.5 m，保证形成圆形结构，从而确保应用的高效性。

图1 拉尔森型钢板桩结构示意图(mm)

2 钢板桩围堰技术在桥梁施工中的应用

2.1 施工流程

就钢板桩围堰施工流程而言，要确保所设定的流程满足水下施工的具体要求，理顺整体施工步骤。首先需要建设施工钢栈桥平台，保证在平台上能够准确完成钢板桩和钻孔桩的设置工作，在以上操作完毕后浇筑水下混凝土结构，并将周围的水抽出，使装配模板应用于施工过程，保证浇筑的应用质量与效果。结合该区域内的水下环境以及地质条件特点，选用钢板桩围堰的结构模式[1]。

2.2 结构设计阶段

结构设计的过程中，要根据钢板桩的材质、单根长度、平面面积等给出具体的方案，结合不同工程的相关要求，选择对应的材质、长度、面积等。设置两道支撑结构为内侧提供支持，使内部桩体的稳定性得以提升，并确定混凝土封底围堰的厚度，将其控制在符合标准的范围内[2]。

2.3 施工准备阶段

做好施工准备，是提升钢板桩围堰作用效果的必要条件，因此要检查好振动锤和钢板桩结构。结合具体的工程情况，选用合同规定的振动锤型号和履带吊车参数辅助施工过程，例如选择DC-60Y型和50 t的吊车完成辅助作业。在施工准备过程中还应当符合质量以及效率的预期标准和要求，管控振动锤等多种部件在使用过程中应切实符合各项指标以及性能标准的相关要求[3]。由于在打桩的环节，钢板桩下部遭受到挤压作用，挤压力较大，会出现锁口缝隙增大的情况，容易造成上侧部位的倾斜。因此在具体施工作业前，需要准备三片钢板桩以及能够检测垂直度的仪器，确定其垂直度误差管控在0.5%的范围内，从而在具体施工中能提高结构的稳固程度。设定监管机制，要求施工队伍或单位严格按照工艺标准完成项目建设，并将尺寸偏差的标准落实到具体施工作业中，从而满足预期目标的设定。

2.4 安装内侧横撑阶段

部分施工作业在最终竣工验收过程中发现合龙施工效果出现偏差，造成此结果的原因是并未履行先支撑后降水的原则，在内部有积水的情况下便开展合龙施工。因此，为保证施工质量的提升，需要先做好内侧横撑安装工作，在确保内部无积水的前提下，完成以上作业，设置符合设计内容的支撑结构，避免出现水压下降和结构变形的问题。确定好高出水位的部分，设置内侧横撑的具体位置，选用合乎支撑围堰规则的钢管作用于具体结构设置施工当中，保证围堰部位与高出水位部分的指标维持在相对稳定的范围内[4]。

2.5 混凝土封底阶段

封底前要进行深水清基的作业。开展控制深水清基工作过程中要重视在转角处设定定型角桩，若在此空间内不具备设置的条件，应当确定实际尺寸，利用焊接两根钢板桩的方式完成整体结构的设定，并开展施打工作，完成角桩处合龙作业。由于在桥梁建设施工过程中，可能其围堰施工的空间相对较为窄小，河床多为泥沙组织[5]，因此要考虑到实际地质情况，选用泵吸反循环的工艺，运用泥浆船的辅助作用，将吸入的泥沙转移到其他位置，不能直接排入水道中。在吸泥过程中确定开挖深度，利用侧锤，保证在开展混凝土封底的过程中以及承台标高等作业中充分符合设计图纸的数据要求。有些深水清基部位，其泥沙呈现出流塑状的特点，可选用挖机设备。对于粉质黏土来讲，仅通过析出的方法无法达到施工要求，应当配备高压水枪，利用喷水的方式完成搅拌土体和冲刷土体的作业，从而使得粉质黏土转变为流塑状泥浆，使其便于被吸入。

桥梁工程中对钢板桩进行封底处理是直接影响总体质量的要素，因此在完成打击作业后，需就钢板桩封底处理过程予以充分的重视，设定好对应的封底流程，确定桥梁高度以及尺寸，精准检测其对应的参数，提升局部清理清洁度，维持桥梁表层结构的洁净程度。而在清理作业完毕后，检测基底结构，对应具体的结构标准和相关要求，在得出合格的结论后，才可进入到封底施工的阶段。在具体封底过程中要确定好施工要求，并准确落实于具体建设环节。混凝土封底过程需要使材料配备完备并提升灌注施工的重视程度，确定好施工图纸中所对应的各类部件以及材料规格和参数，使灌注中的导管能够发挥其作用。为保证封底施工的精准程度，要确定好各个结构及其外部条件的基本特征，形成尺寸报告，引入大数据计算等多样化的新型处理技术，避免出现偏差过大的情况。同时选择相对较为精准的测量仪器设备，在符合相关要求的前提下，就所使用的材料以及具体尺寸给出相应的测量结果。联系材料供应商，签订稳定输送材料的合同，避免出现在封底施工中断料的问题。施工管理人员准确落实人员以及设备配置的相关政策，采用科学的办法，完成浇筑工作，确保理顺浇筑顺序，维持转换状态[6]。相关人员应当使混凝土封底工作在气候以及外部状态较为符合其作业要求的情况下开展，控制坍落度，对在施工中没能达标的具体结构加以处理，从而切实满足工程要求以及质量监管的标准。

2.6 围堰检测过程

在围堰检测过程中，需要就承台结构设置的完备性以及周围情况等予以动态化监管。若存在问题，需要专职安全人员借助相应的设备实现提升安全等级的目标，并就其中需要整改的部分设定对应的施工方案。

2.7 钢板桩拔除过程

拔除桩体的工作要在墩身施工作业完毕以后开展，选用可行的施工办法，例如振动法等作用于土质松软的条件下，对于拔除效率的提升起到积极作用。具体操作方式如下：拆除内部支撑结构后，采用自上而下的原则对原有结构进行拆除，在保证上部支撑结构得以准确拆除完毕后，才可进入到下部拆除的作业[7]。具体操作环节可能会出现拔除较为困难的情况，因此，要提高振动力，加强适当的振动效果，从而保证拆除的完整性。而在钢板桩拔除作业结束以后，涂抹油脂，使得墩身外侧能够有效养护，防止开裂。由此可见，在钢板桩拔除的过程中，要与实际安装过程所采用的方向和次序相反，多次锤打后降低黏土的附着力，并在整个过程中设定专门人员清除所产生的杂质，从而保证整个施工环境的洁净。

3 钢板桩围堰技术在桥梁施工中的应用问题及解决方案

3.1 倾斜

倾斜现象是钢板桩围堰基础应用中插打作业过程中常见的普遍性问题。整体桩基易发生倾斜的情况，这与自身扭曲相关，而整个导向装置处在异常工作的环境下，也容易带来钢板桩变形的问题。而解决和处理倾斜问题的方法是需要选用较为合理的钢板桩结构，提升其基本质量，对接相关标准，选用适合的钢板桩。在整个施工过程，若发现钢板桩存有轻微变形的状况，需要采取整治措施，将各项指标调整到设计要求后，才可投入到施工现场中，并做好钢板桩锁口的清洁工作。监理人员应当考察锁口部位是否存有杂物以及缺陷等，结合具体的监管报告内容，设定修正办法。由此可见，监管工作对于钢板桩倾斜问题的控制起着重要作用，可保证科学矫正手段准确应用于倾斜现象的处理过程。除了以上方式外，还要降低锁扣摩阻力，完善插打前的准备工作，涂抹润滑油。若发现锁口出现不适配的情况，需要在下部设置铁器，从而保证下沉效果，防止出现泥沙堵塞的问题。在具体的运输过程中很容易出现碰撞的情况，因此要按照实际情况设置运输作业流程。结合实际条件灵活调节导向装置，使其能够在垂直方向上与板桩有力衔接，采用限位的办法，并辅助焊接的方式稳定锁口限位，防止振幅过大，出现掉落等问题。

3.2 无法合龙

合龙问题直接关系钢板桩围堰施工的质量，因此要就合龙问题予以分析，并提出无法合龙问题的解决方案。

(1)要确定好插打的顺序，按照由两侧向中间推进的办法完善合龙作业，从而有效作用于后续插打环节中，灵活调节合龙的效果与状态。

(2)动态监管钢板桩实际情况，如果在施工过程中出现向合龙口倾斜的情况，需要在上端位置辅以千斤顶作业使其张拉，从而保证其始终处于垂直的状态下。

(3)若在即将合龙的作业中出现问题，应当管控桩底与河床之间的位置关系，采用悬挂作业的办法，并配以潜水员等作业，调整深入到河水中的部分。

3.3 漏水

造成漏水问题的原因是现场船只碰撞和板桩插打不到位，因此出现锁口处漏水的情况，使得锁口变形。为解决这一问题需要在桩外侧撒入一定量的煤渣，即便是沉降至漏水处，也会起到堵塞的作用，从而避免出现围堰漏水的问题。

3.4 管涌

造成管涌现象发生的原因是水压差，解决这一问题的办法是在饱和土中置入钢板桩。应重点关注粉砂土环境，由于这种环境下极易出现管涌问题，因此要全面掌控施工现场的土质特点以及地质条件特征，准确计算板桩入土的最终深度，将其管控在可抑制管涌问题发生的条件下。除了以上操作外，还要提升封底混凝土施工的效率和效能，防止出现混凝土夹层的情况，而这种情况也容易导致管涌。

3.5 隆起

隆起现象产生的原因是：在大量地下水的作用下，使得软弱土层无法承受。柱结构和基坑地面上的其他结构造成重力过大，最终所形成的结构压力大于基坑地面的最大承受能力，地基的平衡状态被打破，造成隆起的问题。因此，要准确计算出基坑地面以及地基所具备的承载能力，可采取提升地基强度，加固地基间结构的办法，使得隆起现象得以管控。

4 确保钢板桩围堰技术应用质量的办法

为切实履行安全作业以及质量稳定提升的原则，应当对质量控制及其提升方案予以细化。在质量管控过程中，部分人员对安全养护作业内容重视程度不高，因此要提升其对于安全问题的重视程度，确定施工以及操作人员具备专业知识和安全技术水平后方可允许其进入施工现场。同时构建安全管理办法，严格检查钢板桩材料。而对于水下作业的操作人员要严格设定防护措施以及相关标准，进入现场后需佩戴救生衣、安全帽、安全带等多种安全措施。在操作平台周围设置防护栏杆、专用爬梯，可用于人员上下作业的连接。在相关内容的指导下，不仅要避免意外发生，还要按照国家相应标准对施工过程中的具体环节加以完善，如夜间施工需具有足够的照明设备等，由此提高质量管控的效能。