定淮淮河大桥深水基础钢板桩围堰设计和施工

牛曙东　（安徽建工集团有限公司，安徽　合肥230022）



定淮淮河大桥深水基础钢板桩围堰设计和施工

牛曙东（安徽建工集团有限公司，安徽合肥230022）

定淮淮河特大桥北岸引桥主墩承台处于淮河主河道中，根据地质条件和工期要求，采用插打钢板桩围堰代替双壁钢围堰进行临时支护。实施结果表明：钢板桩围堰施工成本低、周期短、占用水面较小、施工风险易于控制，避免了双壁钢围堰在吊装、下沉和焊接过程中各种施工难题，对深水基础围堰施工具有借鉴意义。

钢板桩；围堰；设计；施工

1　工程概况

定淮淮河大桥主桥为独塔双索面斜拉桥，跨径为246m+125m，主跨为分离式钢箱梁，副跨为分离式混凝土预应力箱梁，基础采用圆形承台和群桩基础；引桥变截面连续PC现浇箱梁，下部RC实体花瓶墩；北引桥17#、18#桥墩基础采用4φ 1.5m的钻孔灌注桩，6.45m×6.45m矩形桥台。承台位于淮河主河道中常水位以下，可采用双壁钢围堰或钢板桩围堰，围堰埋深范围内主要为粘土和粉土，可采用钢板桩围堰施工，以有效节约工期和成本。

2　水文地质条件

淮河6～8月份为丰水期，11月～翌年2月为枯水期。汛期淮河水位升幅较大，常淹没两岸的低洼地区。淮河设计防洪水位为+16.50m，最低通航水位是+10.82m，最高通航水位是+19.16m，枯水期水位一般在+12.5m左右；河床顶面标高分别为17#墩：+9.082m；18#墩：+7.062m，施工常水位按+13.0m，最高水位按+14.0m考虑。根据工程地质报告显示，本基坑围堰埋深范围内地质情况为：①层为软土，高程在7.0m～ 4.0m，主要是淤泥质粉土和粉质粘土，呈现深灰色，流塑状态；②层为细沙，高程在4.0m～-7.9m，部分位置还夹有少量粉土和粘土灰色，呈稍密，松散状态。

3　钢板桩围堰设计

17#、18#墩承台底标高分别为+5.856m、+4.161m，为满足施工需求，钢板桩顶标高按施工最高水位+14.0m控制，此水位到两承台设计底标高分别为+8.144m、+9.839m，加上50cm片石垫层和1.5mC30水下混凝土封底，水深最大处为11.839m。

定淮淮河特大桥17#、18#墩承台的几何尺寸为6.45m×6.45m，根据施工条件，结合水深、水流速度、桥位处地质情况、承台几何尺寸和钢板桩施工工艺等综合考虑，17#墩采用长度为12m的钢板桩，18#墩采用长度为18m、宽0.4m的德国拉森IV型钢板桩，钢板桩围堰的平面几何尺寸为9.5m×9.5m，钢板桩入土深度达桩长0.5倍以上，桩底标高分别为17#：+2.0m；18#：-4.0m，17#墩钢板桩围堰入粉粘土层，18#墩钢板桩围堰入粉土加杂细砂层。

为了提高围堰的整体性能，增加抗压能力，经结构设计计算，17#、18#围堰内侧圈梁均采用3层工字钢以围囹形式支撑（见图1），其中顶层、中层采用2I32工字钢进行支撑，最下层采用2I40工字钢，四角均采用工字钢2I40斜撑，竖向间距为3.0m。为有效提高围堰抗水压力和周围的土压力，采用φ 300mm钢管做为内支撑，将钢管外缘两端与围囹相撑；经计算采用厚度1.5m的C30水下混凝土进行围堰封底，可满足抗浮稳定性要求，在浇筑前铺0.5m厚度的片石垫层，以保证封底混凝土施工质量。

图1　钢板桩围堰（17#墩）布置图

4　施工工艺

4.1施工工艺流程

施工准备工作→测量与定位→钢板桩导向设置的施工→钢板桩插打→第一层钢板桩内撑的安装→水下挖泥→铺垫层→浇筑封底水下混凝土→抽水→进行其余钢板桩内支撑安装→承台施工→墩身施工→基坑回填→逐步拆除内支撑→钢板桩拔出。

4.2施工注意事项

4.2.1设备选择

根据现场情况，采用DZ90型振动锤，要求其夹板牙齿不能有太多磨损。施工前应进行认真检查，确保满足施工要求。

4.2.2导向架安装

首先，根据钢板桩围堰设计尺寸，在其外围插打定位桩，定位桩选用Ф 60cm、壁厚8mm的钢管桩，在定位桩上焊接2[10水平支撑，水平支撑的顶标高均应相同，在水平支撑上焊接两根工字钢作为导向架进行施工。

4.2.3钢板桩插打

钢板桩建议首先进行全围堰插打合拢，然后再逐片打到设计标高。由于淮河内不存在潮汐现象，一般先在上游插打，在下游合拢，钢板桩围堰结构平面见图2。钢板桩在插打过程中采用全站仪进行控制，确保桩垂直度偏差在1%以内。

图2　钢板桩围堰结构平面图

为了防止泥沙进入钢板桩的锁扣内，用木栓塞住钢板桩锁口。钢板桩长度不够需进行焊接加长时，应将有接头的与无接头的间隔使用桩，且保证水平接头错开2m以上。

为加强钢板桩防渗能力，且减少插打摩阻力，可在组桩的外侧锁口涂混合油膏（干锯末∶沥青∶黄油∶干粘土=1∶1∶1∶0.5）或黄油。

4.2.4封底混凝土施工

钢板桩插打合拢到设计标高后，进行水下清淤（吸泥），清淤满足设计要求后对钢板桩壁和灌注桩壁进行射水冲洗，然后通过潜水清基，整平基面处理，以保障混凝土封底满足设计要求。

以桩基钢护筒为支撑搭设封底混凝土施工平台，纵横向各取4排浇筑导管进行布设，控制导管下口悬空20～30cm，浇筑时从低处往高处，从一侧向另一侧进行，并确保混凝土的表面大致水平。

在浇注将近结束时，重点对导管、护筒四周及钢板桩壁等部位进行高程的测量，确保达到承台底面标高以下20cm左右，剩余混凝土垫层在已浇筑的混凝土强度满足要求后，对其抽水、冲洗干净后进行浇筑。

4.2.5安装内支撑

钢板桩合龙后，封底混凝土达到设计强度的50%后，可抽水并架设围囹和内支撑。内支撑自上而下设置，为确保围堰内支撑的施工安全，应做到安装内撑与抽水交替进行，本基坑的钢板桩围堰设置3道内支撑，施工顺序为：施工第一道围囹→施工第一道支撑→抽水到第二道内支撑→施工第二道围囹→施工第二道支撑→抽水到第三道内支撑→施工第三道围囹→施工第三道内支撑→抽水至基坑底面。

4.2.6抽水、堵漏

钢板桩围堰抽水过程中要加强钢板桩的止水堵漏措施，尤其第一次抽水较为关键，需配置足量的水泵进行强降水，抽水机排水量不得小于围堰渗水量的1.5倍。在抽水时，如发现较为明显的渗漏，采用细沙和木屑在钢板桩外侧抛洒，利用水流将其带入缝隙内，从而达到堵漏作用。

5　结语

①常规桥梁深水基础施工，在地质条件许可条件下，采取钢板桩围堰比双壁钢围堰方案，工艺更简单，具有成本低、周期短、安全风险小等优势。

②钢板桩围堰的四角应设置角桩，钢板桩插打过程中严格控制每根钢板桩的垂直度偏差在1%以内，及时做好止水堵漏措施。

③为确保围堰内支撑的施工安全，围堰内支撑的安装应做到自上而下，且安装内撑与抽水交替进行。

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U443.16+2

B

1007-7359(2016)03-0160-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.058

牛曙东（1963-），男，高级工程师，主要从事工程施工管理工作。