冶河大桥水中深基础钢板桩围堰施工技术

庞游江

(张家口市公路管理处)

冶河大桥水中深基础钢板桩围堰施工技术

庞游江

(张家口市公路管理处)

摘 要:根据冶河大桥汛期内地质情况的变化，确定了拉森式(U型)钢板桩围堰施工法，详细介绍了该施工工艺，并提出了稳定性验算方法以及安全保证措施，施工结果显示，达到了预期效果。

关键词:钢板桩;围堰;基坑开挖;打桩

1 工程概况

西柏坡高速公路冶河特大桥20号，21号墩位于槽内，桩间系梁基底标高分别为15.8 m，17.3 m，挖基深度大致为11.4 m，9.9 m，地层地质从河床往下1.5～2 m内为淤泥质粘土2～10 m为亚砂土，据以往的工程实践中总结的经验来看，在较高的水头压力下，挖基过程中易发生“流砂”现象，且基底易发生管涌。

2 方案制定

根据施工图纸设计河流水深只有2 m，且流量也不大。据当地居民介绍河流高水位出现在7，8月份且不会持续太久。因此初定方案采用筑岛放坡开挖、下沉钢护筒的方法施工，但由于6月初突然连降几场暴雨，致使钢护筒内流砂严重，同时由于土侧压力太大钢护筒变形严重，而如果加密支撑势必影响承台的施工，鉴于以上原因，该方案已经无法满足现场施工要求，最后经技术人员研究，考虑到雨季施工且此两个桥墩为桥梁能否按期完成的控制工程，为保证施工的顺利进行和施工工期，决定对以上两个墩位采用钢板桩围堰施工。

3 钢板桩施工

3.1 材料及机具

结合河床地质情况及施工要求，拟采用国产拉森式(u型)，按IV型钢板桩进行围堰施工，长度为15 m，宽度为40 cm，厚度为18 cm。围堰顶面标高拟定为26.7 m，高出最高水位1.0 m。钢板桩长度可依据开挖深度及入土深度适当调整。采用DZ-60Y型振动桩锤，35t履带吊配合作业。在基坑开挖时，准备两台2 kW的水泵、一台16 t吊车(配吊斗)。

3.2 作业平台

首先依据原施组方案，进行筑岛施工，然后平整场地。根据履带吊车作业面积及实际施工要求修整作业平台。为防止陷车及其他安全事故的发生，平台范围内土体要相对密实，并铺2 cm钢板分散压力、振动力，有利于施工作业。必要时采用木桩挤密加固法稳定地基。

3.3 测量定位

依据桩间承台基坑开挖后所需要的工作面积，钢板桩防护平面尺寸定为11.2 m×4 m，据此尺寸通过全站仪放线定位。

3.4 打桩

(1)施打前，钢板桩的锁口应用防水材料填缝，以防漏水。一般的做法是在钢板桩施打过程中用棉絮、黄油等填充物填塞接缝。刚开始时采用此法，效果不是很理想，后在钢板桩全部插打完毕开始抽水安装围囹时，采用一边抽水一边顺着钢板桩的接缝下溜较干细砂的方法，借助水压力将细砂吸入接缝内而达到堵漏的目的，对于变形较大的接缝在围囹安装后用棉絮塞填。经现场实施，效果非常明显。(2)施工打桩的顺序为由上游分两头向下游合拢。施打时应先将钢板桩逐根或逐组施打到稳定深度，然后依次施打至设计深度。在垂直度有保证的条件下，也可一次打到设计深度。接长的钢板桩，其相邻两钢板桩的接头位置应上下错开。在最后剩余2 m时进行钢板桩围堰的合拢施工，首先把钢板桩插入1/3，然后对钢板桩进行调整，使企口卡好密封，最后再把钢板桩打入到位。(3)同一围堰内使用了不同类型的钢板桩，方法是将两种不同类型的钢板桩的各半块拼焊成一块异型钢板桩以便连接。施打过程中，随时检查其位置是否正确，桩身是否垂直，对不符合要求的立即纠正或拔起重新施打。(4)围堰整体稳定性验算。钢板桩围堰的整体稳定性仅表现围堰在土压力作用下的抗倾覆能力。该土压力与钢板桩入土深度范围内所受的土压力相平衡。根据钢板桩围堰底部嵌入地基中的深度，验算其整体稳定性。

式中:C为土的积聚力，kPa;q为坑侧荷载，kN/m2;γ为土容量，kN/m3;h为基坑深度，m。

降低地下水位时，向钻孔内灌水，以保证原地下水位不变化，从而防止地面产生沉降对邻近建筑物的危害。

(5)由于底部存在亚砂土层，故对其底部进行管涌计算

式中:K为安全系数，取1.5～2.0;γ'土的负容量;h为地下水位至基坑底距离。

3.5 水下挖基

(1)施工前先把围堰内的水排出，并边抽水边进行内围囹加固，所有内围囹均采用56b工字钢制作，节点采用焊接(施工中严格执行钢结构施工规范)。为确保整个围囹的刚度和稳定性，对每层中间一道工字钢上面加焊型钢并将上下四道工字钢用25号槽钢焊接连接。在施工期间安排专人值班以防吊物碰撞。(2)水下挖基开挖前先在基坑四周设排水沟并挖集水坑用2 kW水泵排水，开挖顺序为由四边向中心开挖，每一循环50 cm。至下—循环时再沿四周挖排水沟，排水开挖，依次类推。每开挖3 m加一道内围囹。值得注意的是工字钢与钢板桩的连接，由于钢板桩在插打过程中受多方面的影响，整个围堰的侧面顺直度较差，工字钢安装后与钢板桩之间有较大的间隙。为防止围堰的变形，特将工字钢与钢板桩之间的间隙全部用型钢焊接支撑连接，围堰的四个角特别加强。(3)土的运输采用16 t吊车配吊斗吊运，施工过程中专人负责吊车作业的安全，在围堰高度范围内设隔离防护栅，以保证作业人员的安全。挖至基底后发现基底状况不稳定，故采用30 cm碎石垫层换填，然后打C20混凝土垫层。(4)为加快施工进度，保证工期，组织了三个工班进行24 h轮流作业，在施工中全力保证材料和机具的供应。

3.6 拔桩

拔桩前应向围堰内灌水使内外水位持平并从下游侧开始拔桩，拔桩采用振动法。拔出来的板桩进行检修涂油，堆码保存。

4 安全与质量保证

为保证施工一次成优与施工中人员和机具的安全，制定了质量和安全责任制，由专人负责钢板桩围堰施工，制定了严格的奖罚制度，对违规操作人员决不姑息。在打桩完成后，在围堰四角设四个观测点，采用徕卡TC905全站仪进行观测，每天观测两次，观测数据在1锄以内，并及时将结果反馈进行信息跟踪，确保了施工安全。记录的观测数据见表1。

表1 记录的观测数据 mm

5 结语

以此法对特大桥20#，21#墩4个基坑进行了开挖，通过采用钢板桩施工防治亚砂土高水头的“流砂”难题，并使施工顺利、快捷，达到了预期效果。

:

［1］胡隽，刘建瑞.深水钻孔平台施工技术［J］.施工技术，2004，33(9):20，22.

中图分类号:U445

C

1008-3383(2011)06-0130-01

收稿日期:2011-04-11