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[摘要]插板式隔流墻為較新型結構設計,國內無成熟工藝可供借鑒,此技術通過優化作業平臺、優化套筒設計(將雙套筒改為單套筒)和采取增設卡槽限位器(楔形鋼卡扣)、套筒加固、套筒空隙填充、筒口固定等多項技術措施確保了插板樁施工的垂直度及卡槽位置達到設計要求和質量標準,保證了工程順利實施。
[關鍵詞]插板樁;垂直度控制;卡槽位置控制
受制于電站發電和通航的需要,隔流墻大多位于枯水圍堰和河床斜坡上,水深且淤泥層厚,地形條件復雜,插板樁樁身定位、垂直度及卡槽位置精度要求高,水中搭設作業平臺施工難度大,質量安全風險高。水上施工插板樁隔流墻一般是先施工水上鋼板浮筒作業平臺,后施工插板樁,再施工樁外插板砼限位環。但在離岸近、水深、淤泥厚、地質差的河道中施工插板樁隔流墻存在成本高、施工周期長,安全風險大。為解決上述問題,我單位對此進行立項研究,形成了旱地一次性施工插板樁與插板砼限位環的隔流墻插板樁施工方法[1-3]。該技術經科技查新未見相關文獻報道,成果于2020年2月通過廣東省土木工程協會組織的科技成果鑒定,達到了國內領先水平,該成果獲得廣東建工集團科技進步獎二等獎。經過在北江(韶關至烏石)航道擴能升級工程濛浬樞紐二線船閘等工程中成功應用,總結形成了隔流墻插板樁施工工法。
1工程概況
北江(烏石至三水河口)航道擴能升級項目濛里二線船閘段工位于曲江市濛水電樞紐右岸,屬烏石鎮,上游通往韶關,下游流向英德。新建二線船閘濛里樞紐擴建工程等別為二等,本船閘屬Ⅲ級船閘,船閘上、下閘首及閘室均為2級建筑物,上、下游導航墻及靠船墩為3級建筑物,臨時建筑物為4級。新建二線船閘220m×23m×4.5m。其中濛浬船閘上游隔流墻總長165m,采用插板樁結構形式,由17根插板樁及304塊預制插板組成。插板樁為沖孔灌注樁,雙套筒結構,套筒壁厚8mm,內套筒直徑φ2100mm,長11.19m,灌注C30砼,外套筒直徑φ2700mm,長11.19m,內外套筒間灌注C25砼,采用泥漿護壁成孔。插板樁共17根,總樁長約295.1m。上游插板式隔流墻場地現狀局部處于枯水圍堰線上,部分處于江河水面上。
2關鍵技術與工藝
2.1施工準備
(1)對設計圖紙進行審核,熟悉圖紙中插板樁各部位的尺寸及作用。(2)對施工現場的地質勘測資料進行復核。(3)對施工現場的水文環境情況進行搜集統計。
2.2施工平臺填筑
根據施工工作面需要,對處于水面部分的樁位填筑施工平臺,平臺施工從下游沿插板式隔流墻軸線向上游方向推進。施工平臺水上部分需進行分層壓實,靠江側填筑邊線距樁邊6m,坡面采用2m厚塊石護坡,見圖1、圖2。
2.3插板樁結構優化
結合現場施工條件及設計圖紙,針對結構進行優化,決定取消插板樁內套筒,不僅簡化了施工工序(內套筒吊裝、內外套筒C25填充砼澆筑),同時對外套筒垂直度及卡槽位置控制更加方便,保證了施工質量,節省了成本,插板樁結構優化見圖3、圖4。
2.4插板樁成樁施工
插板樁采用泥漿護壁,沖擊成孔、反循環清孔。泥漿采用反循環系統,循環系統由吸漿管、泥漿池、分沙器、泥漿泵、空壓機5大部分組成。采用全站儀定位放點(樁孔外同時設置參照點以便校對樁位)埋設樁機護筒,護筒埋設完成后,對護筒四周進行硬化處理并在護筒四周鋪上鋼板;樁機就位前在樁機枕木下設置鋼板墊塊,防止施工過程中地面出現過大變形,就位后對樁機錘與樁孔中心位置進行復核[4]。施工過程中,插板樁先采用大錘沖孔至插板砼限位環標高(為設計高程+0.12m),再換成小錘沖至插板樁設計底標高。
2.5鋼套筒制作與加固
外鋼套筒在加工廠按設計圖紙進行加工制作,驗收合格后方可進場。鋼套筒進場后,在鋼套筒口兩端采用角鋼對套筒進行“米字形”加固,內部采用鋼板做肋,并用三角鐵對鋼套筒內部卡槽位置進行加固處理。鋼套筒加固完成后,采用泡沫塊對鋼套筒插槽底部往上5m的位置進行填充,與卡槽牢固粘合。
2.6鋼套筒吊裝
外鋼套筒吊裝采用一臺主吊、一臺副吊配合起吊,吊裝機具采用卡環4個,鋼絲繩4條,14#工字鋼2條,吊裝機具選擇應滿足安全要求。鋼套筒吊點預留孔設置于端頭0.15m處,兩端分別設置兩個吊點,與插槽垂直布置,制作完成后運至現場,并在現場相應樁位附近暫時存放,套筒存放地面平整表面鋪100mm細砂,防止套筒變形。按設計要求沖樁成孔后,采用分沙器配合3方空壓機對樁孔進行反循環清孔。鋼套筒吊裝選擇在白天進行,便于測量精準定位。鋼套筒采用兩臺汽車吊進行吊裝,吊裝前需檢查吊具安全性能以及鋼絲繩與吊環、吊點連接情況,檢查合格后,方可起吊。起吊作業中,吊機所有動作由指揮長統一安排和指揮。在指揮長的指揮下,主、副吊機同時緩緩起吊,鋼套筒平吊離地面約0.5m,懸空約5分鐘,由安全員再次檢查吊環、吊點處、鋼絲繩的連接是否完好,鋼套筒是否存在變形過大的問題。經檢驗無誤后,由指揮長統一指揮主、副吊機將鋼套筒緩緩提升吊起,在吊起過程中,副吊機不需過大提升扒桿,只需將鋼套筒尾部控制在離地面1m~2m的距離即可;主吊機應緩緩提升扒桿,直至鋼套筒由水平狀態轉換為豎直狀態。鋼套筒完全吊起后,拆除副吊鋼絲繩及套筒底部“米字型”加固裝置。鋼套筒吊裝過程中采用全站儀全程監測,確保鋼套筒按要求下放,發現偏差立即糾正。
2.7鋼套筒筒口固定
鋼套筒下放至設計標高后,對鋼套筒高程及位置進行復核,復核無誤后,用14#工字鋼將套筒吊筋與樁機護筒四周定位鋼板進行焊接連接。鋼套筒插槽位置采用U型鋼筋對其與定位鋼板進行固定。鋼套筒與樁機護筒兩個垂直方向采用鋼卡扣固定,鋼卡扣放至指定位置后,對其與鋼套筒及樁機護筒進行焊接,見圖5。鋼套筒筒口固定完畢后,為防止澆筑過程中鋼套筒底部移位過大,由人工向鋼套筒外空隙四周均勻回填10mm~20mm級配碎石,填筑高度為5m(與插槽內填充的泡沫塊高度一致)。鋼套筒固定完成后繼續使用分沙器配合空壓機對樁孔進行反循環清孔,直至清理干凈。
2.8鋼筋籠吊裝
鋼筋籠現場進行制作,并在鋼筋籠相應位置設置吊點及桁架和水平內撐。進行鋼筋籠吊裝下放時,應對正孔位緩慢下放,防止觸碰到鋼套筒。鋼筋籠下放完后,校正鋼套筒及鋼筋籠,固定鋼筋籠下砼導管并進行二次清孔,驗孔達到設計要求后進行砼澆筑。
2.9混凝土澆筑
澆筑前,進行水下混凝土配合比優化,提高其自密實性,確保套筒內加筋肋、三角鐵處混凝土澆筑質量。2.10施工平臺拆除施工平臺拆除工作采用陸上開挖與水上開挖結合的方式進行,陸上開挖至卡槽處時,清理卡槽內雜物及浮漿,并對卡槽寬度及垂直度進行檢查。
3材料與設備
3.1主要材料
主要材料的具體規格、技術指標見表1。
3.2主要設備
所需主要設備見表2,數量根據工程進度和施工條件而定。
4結語
本工法創造性的提出通過填筑平臺,由水上施工改成陸地施工;插板樁與插板砼限位環由兩次砼澆筑變為一次澆筑;采取增設卡槽限位器(楔形鋼卡扣)、筒口固定、套筒與孔壁間空隙填充密實等技術措施保障插板樁的垂直度及卡槽位置控制,顯著降低了吊裝及澆筑過程中套筒上浮、偏轉及傾斜,提高了施工精度,保證了插板樁在施工過程中的質量、安全及施工進度,降低了施工成本。具體體現在以下三方面:(1)利用開挖料(黏土摻石渣)填筑作業平臺替代原設計鋼板浮筒作業平臺,改水上施工為陸地施工,確保了施工安全,降低了施工成本。(2)將原設計雙套筒改為單套筒結構形式,插板樁與插板砼限位環由二次澆筑變為一次澆筑即可成形,有利施工組織,縮短了工期。(3)通過采取套筒加固、增設卡槽限位器(楔形鋼卡扣)、筒口固定、套筒與孔壁間空隙填充密實等技術措施,確保了套筒吊裝過程及澆筑過程中施工質量。本技術已成功應用于北江航道擴能升級項目濛浬二線船閘插板式隔流墻施工,實現了其功能性,保證了施工安全、節約工期及降低施工成本的目標。對類似工程具有很好的借鑒及推廣作用。
參考文獻
[1]陳寶軍,呂遠.東營中心漁港碼頭工程水力插板樁施工[J].水運工程,2006(5):97-100.
[2]徐朝龍.水力插板樁在蕪湖魯港閘橋工程中的應用[J].安徽建筑,2016(8):149-150.
[3]王朋茂.淺析水力插板樁在水閘工程施工中的應用[J].江西建材,2015(8):131,133.
[4]高殿華,王樹成,趙艷茹.鋼筋混凝土插板樁在松花江護岸工程中的應用[J].東北水利水電,2011(2):22-23.
作者:張俊鋒 單位:廣東省水利水電第三工程局有限公司