1 準備工作
1.1 障礙清除
由于原施工圍堰倒在船臺口門內側, 原圍的擋墻、圈梁、灌注樁均應鑿除清理, 否則影新圍堰施工時鋼管支撐的安裝; 對口門外鋼板沉樁位置先用挖泥船進行探測并清渣, 以免沉時遇到障礙物而影響圍堰進度。
1.2 鋼板樁的選用和檢驗
根據工程地質條件并結合鋼板樁的特性、施工方法等因素, 選用拉森 IV型鋼板樁, 該鋼板樁根據原圍堰灌注樁傾倒后的位置和傾斜度,經探測測算出灌注樁彎折位置高程大致在- 8.00 m左右, 且該位置的土層為淤泥質黏土, 所以最終確定鋼板樁長度為 16 m。
鋼板樁進場后, 對外觀表面缺陷、長度、寬度、厚度、高度、端頭矩形比、平直度和鎖口形狀等進行檢驗。對樁上影響施打的焊接件進行割除 (有割孔、斷面缺損應補強) , 鎖口變形部分進行調直或割除。
1.3 打樁設備的選用
現場用 60 t 旋轉式起重船吊樁及用打, 振動錘選用浙江振中的 DZJ60 型。
2 鋼板樁施打
先將打樁用的振動錘掛在起重船吊鉤上, 振動錘上綁兩根牽引索用以控制位置和方向。樁起吊時, 先用振動錘上的吊樁鋼絲繩捆綁住鋼板樁,起吊豎直后對準位置, 然后慢慢放下, 用振動錘液壓夾板夾住鋼板樁吊至樁位, 用經緯儀控制定位。鋼板樁準確定位后, 由西往東進行施打沉樁時, 先利用鋼板樁和錘自重下沉, 在自沉停止后開啟振動錘, 沉樁過程中根據樁的下沉速度適當控制振動錘激振力。第一根樁打至高程后先將樁固定在船臺口門側壁上, 再將第二根樁套上第一根樁鎖口后沉樁, 每沉好一根樁后立即與前一根樁焊牢, 防止下根樁下沉時被帶下。剛開始打的幾根樁, 可根據地質情況及打樁難易程度先預留一些高程, 待沉樁穩定時再作調整。并且剛開始的樁一定要控制好前后、左右的垂直度, 在樁的下沉過程中, 樁頂要盡量向已經沉好的樁方向緊靠, 控制樁向外傾斜, 否則糾正很難。沉樁過程中要隨時檢查吊樁鋼絲繩, 防止鋼絲繩磨損而突然斷裂。夾板夾住樁后在起吊和打樁的開始階段嚴禁解掉吊樁鋼絲繩, 防止夾板脫出, 造成重大安全事故。
3 鋼板樁與船臺側壁接頭處的封堵
泥層部分采用鋼板樁內側各施打3 根高壓旋噴樁進行加固土體和封閉; 泥層以上部分澆筑砼進行封堵, 在鋼板樁與船臺側壁立斜角模板, 模板插入泥層約 1 m, 模板與鋼板樁間放入 8 的鋼筋網片以增加砼的強度。
4 鋼圍囹設置
在鋼板樁頂部高程 5.0 m 處設置一道鋼圍囹鋼圍囹采用兩根 25#槽鋼在鋼板樁兩側并用 25 螺栓夾緊, 兩根槽鋼背覆焊接, 中間留 28mm間隙用以穿螺栓。鋼圍囹的作用是把整排鋼板樁連成一體, 增加水平方向的剛度, 防止鋼板樁間的鎖口脫開, 同時也便于施工人員通行。
5 支撐設置
根據圍堰內外水壓力、鋼板樁的入土長度等因素, 計算確定支撐體系, 分上下兩道設置。撐桿采用 609× 12 鋼管,分別通過 H 型鋼梁、鋼支座與船臺側壁或底板連接。H 型鋼梁采用 H700× 300× 13× 24 兩榀 H 型鋼對覆拼接而成,在鋼梁支座位置處的 H 型鋼翼緣內側每側加焊4道加強肋, 并設20 mm厚的支座鋼板。支撐鋼管后支座焊于側壁或底板的預埋鋼板上, 預埋鋼板預先用 12~16 根 25 螺栓用強力膠錨固在側壁或底板上。鋼梁安裝前應按照設計高程在鋼板樁上 焊接好支架, 保證鋼梁正位和安全。
第一道支撐: 鋼梁中心高程為 3.00 m, 鋼支座中心高程為 2.50 m。撐桿共 6 根, 兩邊各 2 根斜撐, 斜撐一端撐于鋼梁上, 另一端撐于鋼支座上。中間 2 根直撐, 直撐一端撐于鋼梁上, 另一端支撐在船臺 3 軸線位置的滑道梁立面上, 中心高程為 0.33 m, 滑道梁立面設預埋鋼板, 兩根直撐間用 28 工字鋼設置 X撐和一字撐, 以保證支撐剛度和穩性。各支撐桿端點上根據實際放樣設置鋼支座 (圖 3) , 以保證撐桿與支撐面軸線垂直。長斜撐和直撐中間位置均設有鋼立柱, 撐桿架于鋼立柱上并用型鋼固定 (圖 4) , 以防止撐桿產生過大撓度而變形。每 2 根斜撐中間再用 H400× 400的 H 型鋼作聯系撐。
6 水位控制
由于施工區域潮差有 4 m 多, 單排鋼板樁承受水平推力的能力較差, 所以在施工過程中控制內外水位差是十分關鍵的一個程序。在沉樁即將完成時, 要按照事先設計的位置、流量口徑在鋼板樁上開設通水口, 用以控制圍堰封閉時內外水頭差。還應配一定數量的大口徑水泵, 以備通水口流量不能滿足時應急用。撐桿安裝要在合適的水位進行, 因此水位控制很重要, 在正常情況下, 控制內外差在 2.00 m左右。漲潮時, 當外水位高于內水位大于 2.00 m時, 要打開閥門向內放水,以控制內外水位差。退 潮時, 當內外水位基本持平時, 要打開閥門向外放水,如果放水流量不能滿足控制內外水位差, 則要開啟備用水泵排水。要絕對控制內水位低于外水位, 否則會使圍堰向外傾斜, 破壞端頭止水。當第一道鋼梁及支撐安裝完成后, 外水位可控制在高于內水位 3.00 m左右。第二道鋼梁及支撐完成后抽干船臺內水進行開挖及底板施工。
7 鋼板樁止水
鋼板樁完成后要對其拼接的鎖口處進行止水 處理, 一般成色較新的鋼板樁沉樁后鎖口處密封較好, 基本上不要作大的處理。如果有漏水, 應進行堵漏處理。漏水部位在最低潮位以上的可用玻璃膠封堵, 有損壞的也可用電焊補強; 低水位以下部分可用薄膜擰成一束, 在一端綁重物, 順著漏水處下沉, 在水壓的作用下, 薄膜會把漏縫堵住; 也可用煤碴等輕質半懸浮顆粒堵漏。圍堰完成抽水后, 內外水位差加大, 鋼板樁受力后會發生變形, 其鎖口處也容易產生漏水, 可以用同樣的方法進行堵漏。
8 圍堰拆除
在完成圍堰內所有施工項目后, 按安裝的相反程序進行拆除。先割除各撐桿與支座的加強肋板和加固焊縫, 再候低潮位吊除撐桿, 一個低潮完不成的需放水保持內外水頭差, 一般內水位控制在有效支撐下 2.50~ 3.00 m。
9 施工體會
鋼板樁圍堰的施工速度快、費用省。從材料設備進場到完成支撐安裝加固共用了不到一個月時間, 拆除時間更少, 只用了 4 d。其費用約為 PHC樁的 1/4 和鋼管樁的 1/6 左右。但一字型單排鋼板作大型塢門圍堰還應該根據具體條件有選擇進行。鋼板樁圍堰自身止水效果好。較新的鋼板樁沉樁后鎖口處止水良好, 基本上不要作大的處理。鋼板樁沉樁過程中最好配用導梁, 以保證打出的鋼板樁順直, 避免在安裝 H 型鋼圈梁時因不緊貼鋼板樁而受力不均勻。每一道撐桿安裝時間最好控制在同一潮位進行, 這樣安裝后的撐桿受力相對均勻。或在撐桿端頭采用活絡接頭, 在受力調配均勻后再進行加固。且由于撐桿需在低潮時安裝, 故安裝前要做好充分的準備 (材料、設備、人員) , 避免因準備不夠而造成施工時間的耽誤。整個圍堰對各部件的要求較高, 各受力部件的強度和剛度應基本一致, 才能充分發揮整體作用; 尤其是部件的焊接質量必須保證隨著各道
支撐的完成, 圍堰內的水位逐漸降低, 鋼板樁及支 的受力越來越大。各撐桿的受力通過 H 鋼梁重新分配, 如果各部件受力不均, 會造成 H 型鋼梁、鋼支座和撐桿鋼管焊縫的拉裂。每天應進行多次檢查, 如發現有裂縫要及時補好, 對于有變形的部件進行加固, 防止發生意外。在施工過程中必須嚴格控制內外的水位差,要及時放水平衡。嚴禁圍堰內的水位高于圍堰外。