水中深埋承台施工技术

郭有成

摘要：随着交通事业建设步伐的加快，在桥梁中跨越河流胡泊的较多，桩基施工完成后，水中开挖承台的技术安全成为施工中的一大难题，通过肇源松花江特大桥水中深埋承台施工的实例，提供一些水中深埋承台技术措施和处理方法，积累了经验，为类似的工程提供可能的借鉴作用。

关键词：水中深埋承台;钢板桩;基坑开挖

一、工程概况

肇源松花江特大桥主桥，承台为左右分离式承台，结构尺寸左幅为13.2×9×3m，右幅为13.2×8.42×3m，并在上游侧设三角形破冰体，三角形高度为4.681m。属大体积砼，施工时水面标高为121.2m，承台顶在水面上0.3m。设计施工水位为12843m，历年最高流冰水位为126.29m，最低流冰水位为11999m，承台底标高118.5m，最低流冰水位距承台底为1.49m。

（一）地质概况

水文地质属松嫩低平原水文地质亚区，水文地质条件较好，地下水以第四系全新统的潜水及下更新统的承压水为主，地下水位2～20米不等，对路基稳定不会产生较大影响，地下水对混凝土为弱腐蚀性。

（二）气象、水文

路线所经地区属中温带半干旱或半湿润大陆性季风气候，四季变化明显。桥位处河段属平原区蜿蜒型次稳定河段，具有坡降平缓，流速小，水位变幅小，含砂量小，且具有洪峰流量大，历时长等特点。

二、施工方案

（一）围堰方案

方案：采用钢板桩施工，每墩需PU16钢板桩152块计140T，内撑加固66T，施工采用履带吊和90KW振动锤。

其施工优点是：

（1）钢板桩施工程序简单，操作方便。

（2）钢钣桩打入河床深度深，止水效果好，只打设垫层砼不需要封底混凝土即可施工承台，施工工序简单。

其缺点是：

（1）钢钣桩需要大型施工设备。

（2）钢钣桩的插打、抽拔均要占有钻孔平台，不能与其它工序同时作业，相对而言，施工周期较长。

（二）开挖方案

基坑内地质为细砂、中砂。

方案：采用挖掘机开挖至3m后，然后上内撑，用抽砂泵、射水枪配合开挖至设计标高。

其优点：开挖速度快。

其缺点：技术难度高，要求经验丰富的工人操作。

用人工开挖比抽水泵开挖每个基坑慢5天，造价低约贰仟元。根据上述情况，结合當时工期紧，洪水马上来临，为抢时间，决定采用抽砂泵开挖基坑，以保证洪水前将墩身抢出水面。

三、施工准备

（一）钢板桩施工设计

根据设计地质、施工水位及承台底部标高确定钢板桩的长度及钢板桩的入土深度。因设计施工水位为128.43m，桥址处最大冲刷线不高为107.45m，施工时水位为121.7m，承台底部标高为118.5m，结合近三年来水位情况，水位按125.0m设防。

（二）材料准备

1.钢板桩

（1）长度。根据计算长度准备，长度不足的钢板桩现场接长，接长要求全断面焊接并加补强钢板，补强钢板材料取自废桩。钢板桩的锁口应进行全面清理、检查，做到锁口内无杂物和能使1.0m长同规格锁口顺利通过。

（2）钢板桩锁口防水处理。防水油膏熬制：防水油膏采用以石油沥青为主要材料，同时掺加黄油、滑石粉、锯末等辅助材料混合熬制而成，具体配合比（质量比）如下：

沥青：黄油：滑石粉：锯末=3：1：2：0.25

采用该配合比熬熬的防水油膏具有韧性好，不冷脆的特点。

防水油膏填灌：防水油膏熬制完成后应趁热用细嘴油壶灌入钢板桩锁口，以油膏填满锁口一半高度为度，不宜过多，严禁少于锁口三分之一高度。

2.内撑加工

根据内撑设计图纸进行加工，各部位尺寸要严格控制，加工偏差要符合规范要求。加工完成后要在加工场内试拼，检查各部位尺寸，符合要求方可出厂。

（三）测量定位、放线

按设计轴线将钢板桩四个角桩打出，然后根据钢板桩的宽度放出拉线控制。

四、施工工艺

（一）沉桩

沉桩采用65T履带吊和90KW振动锤施工。

1.桩的起吊和临时固定

钢板桩采用一点起吊，起吊前首先在打桩地点设定位架，定位架采用钻孔桩用护筒，用以临时树立固定钢板桩，以防安设夹具时发生困难或发生钢板桩倾倒，起吊作业时，钢板桩下部须设缆风绳人工控制。

2.夹桩

桩临时稳固后，吊起夹具和震动锤，待钢板桩进入夹具刃口时慢慢夹紧钢板桩后，即可将钢板桩吊至设计位置。

3.桩的就位、纫桩和调整垂直度

钢板桩就位时应确保钢板桩四周均匀压线后缓慢将桩落下，并同进调整其垂直度，符合要求方可起动震动锤，第一根桩打入后，其余桩均需纫桩，即将两桩锁口相互锁合，同时使自由端锁口压线，以使轴线顺直。

4.沉桩

桩完成就位后即可启动震动锤开始沉桩，在桩入土一半前不可将吊钩完全放松，以免桩发生倾斜，在桩入土一半后方可将吊钩完全放松，但应设防止吊钩旋转发生钢丝绳相互缠绕。

待桩下沉至设计标高后，关闭振动锤，松开夹具，完成沉桩作业。

5.钢板桩围堰可能遇到的问题及预防措施

插打钢板桩预防倾斜的措施。①在插钢板桩前，除在锁口内防水油膏以减少锁口的磨擦力和止水外，同时在未插套锁口下端打入铁楔或硬木楔，防止沉入时泥砂堵塞锁口。②采用复式滑车组纠正钢板桩的倾斜。③在坚实土地带插钢板时，可将桩尖截成一定角度，利用其反力，使已倾斜的钢板桩逐步恢复正常。

（二）基坑开挖

因基坑较大，钢板桩围堰尺寸为28×15m，坑内还有13根桩和护筒，挖掘机开挖场地困难。采用挖掘机倒开挖，挖掘机站立在钻孔桩的护筒上，护筒顶面铺盖原有旧钢模板，挖掘机开挖至不能开挖为止，然后在预留好的坡道上退出基坑。

基坑内渗漏水用设在基坑两侧的集水井汇集，由两台潜水泵将水抽出，保证基坑内不积水影响施工。

（三）凿桩头

桩头采用风枪打眼，膨胀剂预裂和风稿凿除相结合的方法，为加快速度，在基坑开挖时将护筒逐步割除，即进行破桩头。

（四）立模

模板采用大块钢模组拼，先将模板按测量放样的轴线支立到位，四周用Φ10cm的圆木与钢板桩支顶加固牢固。

（五）绑扎钢筋

模板调整好后，开始绑扎钢筋，顶层和底层之间高差28m，搭设脚手架作为工作平台和定位平台，脚手架的标高按设计位置确定。

（六）砼浇筑

单个承台砼计356.4方，体积大，为保证砼水化热的释放，保证砼不开裂，在承台中部设置一层冷却管，砼在拌合站集中拌合，砼输送车运至作业点，由泵车和输送泵同时入模，插入式振动器振捣。砼分层浇筑，每层厚度不超过30cm。

五、结论

松花江特大桥采用钢板桩围堰施工承台，施工中全部采用不封底只打设垫层进行，基坑内渗水量每小时约40m3左右，除9#墩因合拢口时锁口未锁好流砂外，未出现管涌等涌砂现象，使用效果好。

钢板桩打入速度快，适用于细砂、粘土等软弱地层。若钢板桩外形设置成圆形，受力情况较好，内撑可减少，节约大量钢材，但使用钢板数量多，占用场地大。