解析某大桥深水基础施工中钢板桩围堰的应用

■李伟荣 ■赣州诚正公路工程监理有限公司，江西 赣州 342800

1 工程概况

某大桥施工项目位于平坦的平原地区，其高程是19m～24m，河面宽度达1900m，河床最低位置的高程为+4m。其中北侧岸边的河滩宽度是450m，南侧岸边的河滩宽度为150m。正桥工程的全长达2922m，主桥属于六跨三塔钢—混结合梁斜拉桥，其壳体基础采用整体式高桩承台和钻孔灌注桩的形式

对桥梁所在地的地质情况和施工要求进行综合分析后，决定对深水基础施工采用钢板桩围堰施工技术方案。深水区桥墩采取27m和24m长的钢板桩。在优化施工方案、严格监控施工过程的工程施工管理下，在流速为2m/s、最大水深为13m的河流深水区成功完成了桥墩的钢板桩围堰施工项目，为其他深水基础施工提供了重要借鉴和参考。下面以深水区中水位最深、施工平面最大的桥墩为例，对深水基础施工中钢板桩围堰的应用进行具体介绍。

2 钢板桩围堰设计方案

对该大桥的桥墩进行详细勘察后发现，其受河流冲刷的高度大于4．98m，在施工期间，实际测量到的河床高程在汛期约为0．7m，在枯水期约为11．8m。河床表层多为透水中砂、细砂和粉质粘土，基岩深约18m。

施工桥墩属于主桥辅助墩，其平面尺寸为26．5m*19．5m*6m，承台底部标高为4．5m。在综合分析施工期间的水位情况和河床回淤等环境因素，考虑钢板桩围堰的经济性和对施工工期的优势后，对多种施工方案进行认真论证、对比和调整后，确定了钢板桩围堰施工方案。其围堰的设计参数为:钢板桩规格为型号是600mm*210mm*18mm的拉森VI型钢板，钢板桩顶部的高程为16m、底部的高程为-8m;承台底部的高程为4．5m，承台的高度为6m，封底混凝土的厚度为2．5m、高程为2m，泥面高程为4．89m。

根据深水基础施工工艺，通过建模计算，得出钢板桩的最大应力为210MPa，最大变形量为 29．5mm，围堰内支撑的最大应力为 80～110MPa，满足了桥墩的受力要求;此外，围堰封底混凝土的拉应力验算、抗浮验算、黏结力验算都满足了施工要求。

3 钢板桩围堰应用

(1)整修并焊接钢板桩。在钢板桩进入施工现场后，首先对其实施整修，包括清理锁口杂物、除锈，确保钢板桩平直、锁口连接紧密;进场的钢板桩的分节长度较小，无法达到施工要求，所以进行现场接长焊接，对焊接位置采取补强处理措施;待整修、焊接完成后，根据不同规格摆放整齐。

(2)拆除钻孔平台、安装围檩导向架。在钢板桩基础施工完成后，拆除钻口平台的主梁和贝雷梁，在钢板桩的护筒外侧，设置纵向导向架，将其作为内支撑和围檩的下放限位装置;在纵向导向架与底层围檩的对应位置安装牛腿，将底层围檩托起。

(3)整体制作并安装围檩支撑。围檩通过型钢焊接而成，其内支撑是竖向设置的钢管，对其四角设置同规格型钢八字撑进行补强处理;在中间层和底层的围檩顶面设置纵向钢管，成为上层围檩的定位和临时承托;逐层起吊、安装围檩，并进行临时固定。

(4)钢板桩插打。各层围檩安装完工后，通过原有钻孔平台的钢管柱基础及其钢护筒建设围堰施工平台;利用液压振动锤和履带吊机等设备插打钢板桩，将设置在顶层围檩外的型钢作为插打钢板桩的导向架;首先插打上游河流的中部钢板桩，然后根据上游至下游的顺序插打江侧和岸侧的钢板桩，再在下游进行插打，并在下游河流中部或转角处设置合龙口;在合龙口和转角处，根据具体情况制作加宽中部的钢板桩或异型钢板桩，确保封闭严密，并局部加强转角位置。

插打钢板桩的过程中，在施工现场利用测量仪控制插打垂直度，利用水平尺校准垂直度，在锁口位置灌洒锯末或黄砂、涂抹黄油，有利于锁口后期止水及咬合;为了避免插打时影响相邻的钢板桩，需要临时固定焊接已经插打完成的钢板桩。

(5)转换体系。插打钢板桩完成后，实施第一次转换体系，将围檩及其内支撑和钢板桩焊接牢固，然后拆除围檩和护筒上的承托牛腿，利用方形木块顶紧钢板桩和围檩见得凹槽，促进围檩整体承受能力的提高。

(6)围堰内吸泥。桥墩封闭混凝土的底部为细砂和粉砂层，利用空气射水吸泥机降低围堰内河床直至封底混凝土面;在机械吸泥时，对钢板桩和钢护筒周边进行重点补吸，如果条件允许可以派潜水员清理钢板桩壁和钢护筒，避免水下混凝土渗透导致黏结力下降;完成吸泥后，利用钢丝绳根据小于2m的间距探测确认高程，确保每次均高出设计高程，同时也不应过低，防止封底混凝土厚度增加而增大了结构荷载。

(7)灌注水下封底混凝土。吸泥完工后，通过钢护筒设置混凝土浇筑平台，利用导管灌注水下混凝土;布置导管时，应分析水下混凝土的自流情况和围堰边角以及钢护筒位置，共设置了23个浇筑点，确保每处都能被有效覆盖;每个导管的间距不得大于8m，导管底部高于泥面0．2m～0．3m;由于围堰内泥面的高度并不均匀，因此需要严格检查确认每个导管;丈量混凝土之后，根据导管间距确定导管埋深为1．3m～1．6m;灌注围堰的封底混凝土时，必须确保浇筑一次性完成;根据间距不超过1m的要求，测量混凝土的高程，应高出设计要求15cm，抽干后可将软弱层凿除。

(8)围堰抽水、割除护筒、清理桩头及其垫层。待封底混凝土的强度满足施工要求后，开始对围堰进行抽水处理;在抽水时，监测钢板桩、围檩及其内支撑的应力和变形。围堰内水位不断降低，钢板桩承受的压力也逐渐增大，所以必须确保抽水速度不能太快，保持前期慢、后期加快的速度，控制抽水时间在24h以上，有助于围堰内力调整和锁口咬合。

(9)承台施工。分两次进行承台施工，在完成第一层承台模板、钢筋、混凝土施工后，开始第二次转换体系，将底层内支撑钢管内力转移至第一层承台，然后将承台的底层内支撑拆除，再进行第二层施工。

(10)拆除钢板桩围堰。在墩柱施工完成后，可以拆除钢板桩围堰;割除并吊运围檩型钢后，回水至围堰内外水位持平，然后拔除钢板桩，对其进行整修并码放整齐。

4 总结

钢板桩围堰在桩基础承台、管柱基础、明挖基础、沉井顶中应用较多，通常采取单臂封闭的形式，围堰内容具有水平、垂直支持，还可增设斜支撑。钢板桩围堰的优势是施工简便、投资成本少、施工效率高、止水效果好。近年来，钢材制造行业的发展推动了钢板桩围堰的改进，大大节省了拼接时间，施工更加灵活，减少了工程投入和工期，在深水基础施工中的优势逐渐突显。

［1］卢小伟，张自荣．钢板桩围堰在二七大桥深水基础施工中的应用［J］．铁道建筑，2011，(06):52-54．

［2］顾科峰．桥梁深水基础施工中钢板桩围堰的工程应用［J］．中国科技博览，2010(10):151-152．

［3］陈钊．大桥深水位基础钢板桩围堰施工技术［J］．黑龙江交通科技，2013，(11):105-106．