拉森钢板桩围堰在桥梁深水基础施工中的应用

杨小强

（江苏省交通工程集团有限公司,江苏 镇江 212000）

1 工程概况

承德路大桥主桥上部结构为（75+130+75）m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，主墩采用2个独立实体式墙式墩身，主墩承台采用整体式承台，基础采用24根钻孔灌注桩基础。承台厚度为3.0m，平面尺寸为30.05×9.6m。

2 钢板桩围堰的设计

（1）围堰平面尺寸。承台尺寸为30.05×9.6m，考虑承台模板厚度、钢板桩偏位及保证立模人员的操作空间，板桩距承台边缘一般为1m，以及以钢板桩宽度为模数，钢板桩围堰内平面尺寸为33.2m×12.8m。（2）围囹的设置。承台边临近大运河，经现场测量，现测钢板桩处水面水位△9.459，水面距离河床底高度（水深）为0.712m，最高通航水位△10.63，设计采用一层围囹进行基坑内支护，围囹设在△11.43。（3）支撑的设置。支撑是减少围囹内力，抵抗围堰外部荷载的主要构造，分为直撑和斜撑。斜撑选用双拼40Ib型钢。直撑选用 63cm的钢管，布设4道。

围堰立面图

3 围堰结构计算

（1）土层力学特性。根据土工试验选取计算参数如下:饱和土密度r=19.9 KN/m3;内摩擦角θ=19.00;内聚力c=79KPa.（2）钢板桩围堰结构计算。挖土至11.43m高程，安装好第一层围堰，继续挖土、抽水至7.33高程，施工承台。钢板桩下端作为弹性嵌固支撑的板桩墙进行计算，即按照一端弹性嵌固，一端简支的梁来进行计算。

计算简图

等值梁法简化计算简图

经计算选用12m拉森Ⅳ型钢板桩满足要求

（3）抗管涌安全验算。根据地质报告，土质为粘土，无透水性，但为了安全，故验算抗管涌系数。

土浮重度=19.9-10=9.9KN/m3，K=2，h=9.659-7.33=2.329m（施工时，常水位为9.459m，考虑船行过后涌浪高20cm，计算水位取9.659m偏安全），承台底标高7.33m，Rw=10KN/m3

由公式 kt=（Rw/r）hw×1/2

t=（2×2.329×10-9.9×2.329）/（2×10）=1.2m ＜ [t]=4.9m

不会发生管涌现象

（4）基坑底部隆起验算。采用干封法进行封底，粘土层的力学指标如下

土的饱和重度r=19.9KN/m3，土的内粘聚力C=79KPa，粘土层均布荷载q=19.9KN/m2

由公式K=2πC/(q+rh)得

K=2×3.14×79/[19.9+19.9×(10.83-7.33)]=3.95＞1.2满足要求

4 施工要点

（1）钢板桩插打与合拢。钢板桩采用逐块、逐组插打，最后在角桩处合拢的办法比较实用。起吊设备简单，工效高。插打前先利用钻孔平台制作导向架，分上下两层，垂直误差控制在1%以内。钢板桩紧贴导向架插打，水流较快时，应自上游向下游插打。（2）围囹制作安装。拆除导向装置，围堰内向下抽水至第一层围囹标高，在钢板桩上焊接牛腿，安装圈梁及围堰内杆件支撑，最后用吸泥机吸除围堰内土体至封底混凝土底面标高。（3）钢板桩围堰内封底混凝土的作用有。围堰内抽水后，作为钢板桩的支撑结构；抽水后承受水对围堰内底板的上鼓力；为承台施工提供一个理想的作业环境。为保证封底混凝土满足上述功能要求，基坑内除土完毕，须检查坑底各处标高均不得大于设计要求的基坑底标高，同时应保证各处封底混凝土的厚度均不小于设计值。（4）严格控制钢板桩围堰外侧的施工荷载，防止施工过程出现超过设计所取的施工荷载对围堰产生破坏。（5） 围囹拆除。围囹拆除与安装顺序相反，先回水至标高，割除中间直撑，再割除斜撑，最后拆除围囹。

5 结束语

采用拉森钢板桩制作围堰，施工方法简单，安全性能高，材料可以周转使用、费用低，适用于多种工程土质，且施工期短。在桥梁深水基础施工中可以作为优先选用方案。

[1]周水兴,何兆益等编著.路桥施工计算手册[M].人民交通出版社，2003.

[2]徐烈炫,王斌耀编著.工程力学[M].同济大学出版社，2008.