阜六铁路颍河特大桥超长拉森Ⅳ钢板桩围堰特殊地质施工技术措施

王涛(中铁十五局集团第四工程有限公司)

阜六铁路颍河特大桥超长拉森Ⅳ钢板桩围堰特殊地质施工技术措施

王涛
(中铁十五局集团第四工程有限公司)

摘要:从钢板桩插打施工工艺出发，结合颍河特大桥30 m长度的拉森Ⅳ型钢板桩围堰施工实践，总结探讨特殊地质条件下，超长钢板桩穿越硬塑粉质粘土层的施工技术措施。

关键词:超长;钢板桩;围堰;技术措施

中图分类号:U445

文献标识码:��: C

文章编号:��:1008－3383(2015)02－0131－01

收稿日期:2014－12－25

1　超长拉森Ⅳ型钢板桩围堰施工

阜六铁路颍河特大桥跨越颍河主航道46#、47#主墩超长拉森钢板桩围堰桩长为30 m，钢板桩入土深度达20 m，钢板桩沉放过程中需要穿透粉砂层及一层软塑粉质黏土层和两层硬塑粉质粘土层，尤其是在硬塑粉质粘土层中，桩周摩阻力大，钢板桩入土困难，施工工期长;综合考虑现场实际情况及工期因素，钢板桩打设安排和钻孔桩同步施工。利用钻孔平台外侧搭设辅助施工平台，在辅助施工平台上打设钢板桩。为减少钢板桩施工和钻孔桩施工的相互干扰，首先安排外侧钻孔桩施工，然后在施工完成的钻孔桩外侧打设钢板桩。

2　超长钢板桩施工中存在的问题及处理措施

2．1钢板桩在振动下沉过程中弹性变形过大

(1)过程描述

从插打试验可以看出，因其刚度受到限制，30 m长拉森Ⅳ型钢板桩在钢板桩插打到施工平台20 m以下位置时，钢板桩将会出现多种问题，如晃动较为严重或产生扭曲情况。当插打到施工平台25 m以下位置时，通过钢板桩的带动作用，其附近钢板桩将产生极大的振动状况，同时出现周围钢板桩沉降情况。在此情况下，不断向下进行插打作业，则具有较小的贯入度，在最后2 m钢板桩插打施工中，其时间在总时间中占有加大的比例，一般为4/5。

(2)原因分析

钢板桩由于长度太长，其整体刚度过低，在穿透深土层时侧摩阻力过大，而钢板桩在振动下插的过程中，钢板桩的底部桩端贯入度不够无法顺利下沉，顶部桩端需跟随振动锤一起振动，钢板桩两端同时受到约束力无法释放便产生了严重的变形。

(3)处理措施

将I30a型工字钢设置在钢板桩顶面5．3 m以下钢板桩内侧凹槽的位置，不仅可以对钢板桩的整体刚度进行有效增强，还可以为钢板桩插打施工提供便利。一般情况下工字钢长度为12 m，在封底混凝土底面30 cm以下位置，电焊连接钢板桩和工字钢，将30 cm设置为焊点间距。“加强型钢板桩”是这种带有工字钢钢板桩的另一种名称。这种钢板桩的大量应用，可以增强插打过程中钢板桩的刚度，并确保扭曲变形量大大降低，是提高施工质量的可靠保障。

间隔一根钢板桩进行工字钢设置进行刚度增强时，在插打速度中比每根钢板桩进行工字钢设置要多出许多。其主要原因在于这种方式具有较大的接触面，插打过程中要克服更大的摩擦力。将加强型钢板桩设置在隔一个未加强的钢板桩时，进行插打施工，即使少数工字钢没有焊接的钢板桩自身具有较小的刚度，但在完成施工加强型钢板桩的制约下，变形可能性较小，这种情况下，没有加强的钢板桩符合施工设计相关规定。

2．2特殊地质条件下钢板桩振动下沉困难

(1)过程描述

颍河特大桥46#主墩钢板桩围堰的部分钢板桩在插打至施工平台以下25 m左右的位置进入硬塑粉质粘土层时，振动下沉具有较慢的速度，下沉1 cm都需要振动锤插打5 min，这种情况下，钢板桩仅仅呈现出上下振动状态，并不会出现下沉情况。

(2)原因分析

在地质资料分析后，硬塑粉质粘土层为钢板桩进入的地层，铁锰质及姜结石夹杂在一些位置，这种情况下则具有较大的侧摩阻力。由此可见，主要有两方面原因导致钢板桩无法下沉:

①钢板桩桩端遇到了姜结石等障碍物。

②在进入粉质粘土层后因钢板桩具有较大的侧摩阻力，为对摩阻力进行有效克服，应对振动锤的激振力不断增大，这种情况下将会大大减少振动锤的振幅。在此振幅下钢板桩对粉质粘土的粘滞力不能有效克服，将产生极大的剪切破坏，在钢板桩上粘有钢板桩附近的粘土，并与钢板桩一起产生振动，从进而导致钢板桩不能产生下沉等情况。

(3)处理措施

一般情况钢板桩插打都是连续性打插，一次到位。由于本工程钢板桩入土深度较深，钢板桩在进入粉质粘土层后钢板桩周围没有大量的自由水，从而导致钢板桩与大量的粘土粘结在一起。为了防止钢板桩周边的粘土大量粘结在钢板桩上，在钢板桩插打至施工平台以下约25 m左右的位置(具体位置视钢板桩插打的情况而定)时拔出已经打入的钢板桩，使河水渗入桩位处的下部粘土中。钢板桩再重新插打时，粘土中由于存在大量的自由水，而不至于大量的粘在钢板桩上，从而减少钢板桩的阻力，使得钢板桩插打施工变得容易。

2．3钢板桩锁口漏水

(1)问题及原因分析

钢板桩是通过锁口咬合进行止水，如图1所示。

图1　钢板桩锁口咬合示意图

由于无法保证锁口之间保持完全密贴的状态，钢围堰在抽排水时围堰外侧的水会通过图中A－B间的缝隙渗漏

至围堰中。虽然在钢板桩插打的过程中对锁口内涂抹黄油混合物油膏，填塞锁口间缝隙，以减少渗水情况的发生，但是因在插打过程中相邻钢板桩锁口间剧烈的摩擦、拉张使得锁口发生变形，无法密贴，渗水情况是不可避免的。颍河特大桥46#、47#主墩在施工过程中因插打困难，部分钢板桩采取了反复插打的方案，更加剧了钢板桩渗水的问题。

(2)处理措施

①通常情况下，都会选用棉絮、黄油等作为主要填充物在钢板桩施打过程中进行接缝填塞，也可以选用其他方式，如在钢板桩完成所有插打施工后，进行抽水施工，并进行围囹安装施工，同时进行抽水与向钢板桩接缝内进行干细砂填充，通过水压力的作用，向接缝内注入细沙，进而实现堵漏等目标，在安装围囹后如接缝具有较大变形，填充时则可选用棉絮。

②对于渗漏较为严重的钢板桩围堰可通过对钢板桩外侧包裹止水布形成止水帷幕，使围堰在抽水的过程中通过水压力使止水布密贴在钢板桩上，能够非常有效的实现止水效果。

3　结束语

随着铁路建设的发展，跨越江河的铁路桥梁开始进行大规模的建设。超长钢板桩围堰的运用也越来越广泛。阜六铁路颍河特大桥跨越颍河主航道46#、47#主墩30 m超长拉森钢板桩围堰在施工过程中所遇各种问题的处理措施，为以后同类工程施工提供了宝贵的经验依据，可供类似工程参考借鉴。

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