浅析水中承台施工技术

张瑞仓

（中铁十六局集团第三工程有限公司 313000）

1 工程概况

X352 县道工程施工2 标（苏泾路-民乐路），主线以高架于苏泾路东侧起桥，向东跨越中央公园（规划）、元和塘和相城大道后接地，起止里程K5+165.4-K6+369，全长1203.6m，其中元和塘为V 级通航河道，最高通航水位为2.01m。本桥主线采用7*（31*3m 预应力混凝土箱梁）+1*（30*4m 预应力混凝土箱梁）+1*（40+60+40m钢箱梁）+1*(34.65*2m 预应力混凝土箱梁)+1*(44+66+44m 预应力混凝土箱梁)+1*(34.65*2m 预应力混凝土箱梁)，跨元和塘采用钢箱梁，相城大道采用44+66+44m 预应力混凝土箱梁，1 对匝道采用40+60+40m 钢箱梁+3*20m 混凝土箱梁，在相城大道西侧接地，下部为群桩承台基础。其中PM26、PM27 号主墩位于元和塘，结构形式、尺寸、开挖深度和支护形式详见“表1：水中墩施工数据一览表”所示：

表1：水中墩施工数据一览表

1.1 工程地质条件

本区场地地处冲湖积平原区，地势较为平坦，具有较厚的第四系覆盖层。根据区域地质资料以及本次勘探结果显示，场区内部第四系覆盖层的厚度超过了100m。

1.2 气象条件

苏州市地处我国大陆东部沿海地区，属于被亚热带湿润讥讽气候区，有明显的季风交替现象，其光照较为充足。该市的年平均温度一般为15.9℃,昆山的年平均温度约为16.5℃。近年来，年平均温度最高为18.1℃，发生于2007年；而最低平均温度为14.9℃，发生于1980年。该地区平均气温的年际变化为3.2℃。一年四季温度最高的月份为7月份，其平均温度可以达到28.2℃，而温度最低的月份为1月份，其平均气温约为3.6℃，当地气温的平均年温差约为24.6℃。在历史上，极短的最高气温为2008年7月4日的39.7℃，而历史极端最低气温发生于1977年1月31日的-11.7℃。当地常年的平均降水量约为1110.6mm，平均年降水日可以达到128 天。历年来，1997年的年降水量最多，为1782.9mm，而1978年最少，仅为604.2mm，其年际降水变幅约为1178.7mm，1980年其年降水日最多，为154天；而1971年，其年降水日最少，仅为99 天。当地一年四季以6月份的降水日以及降水量为最多，历年来其平均的月降水量可以达到88.3mm，而平均月降雨日为14 天；以12月份的降水量以及降雨日为最少，其历年来平均的月降水量仅为34.5mm，而平均月降雨日仅为7日。当地全年的日照时间约为1774.3 小时，其中以1967年的全年日照时间最长，可以达到2357.6h，而以1997年的全年日照时间最短，仅为1467.5h。当地全年的无霜期为238 天。

1.3 水文条件

苏州地区位于长江流域的太湖水系区，当地的地表水系极为发达，太湖水位的升降会对水位的高低造成直接的影响。由于当地河网、江海以及大气降水的补给，因而区内水位的升降极容易受到季节的变化、长江流域水位高低以及人为控制的影响。当地常年水位（黄海标高）约为1.10-1.30m，其年变幅约为1.0m。由于当地区内的河道较为蜿蜒曲折，其区内的地表示主要通过人工取水以及蒸发的方式来进行排泄。

2 施工部署

2.1 施工机械配置

拟投入承台施工的主要机械设备配置见表2。

表2 承台施工主要机械设备配置表

2.2 施工方案

元和塘PM26、PM27 号墩基础及下部结构采用12m 长钢板桩围堰筑岛施工，

根据检算结果得出为保证支护体系的整体稳定性等各项基坑施工结构参数满足设计和规范要求，需在钢板桩顶面以下1m-1.5m 位置处安装内支撑，内支撑圈梁设计为HN400*400 型钢、斜撑选择为双拼I40 工字钢和对撑则选用直径为530*8mm 的焊接钢管。

3 施工方法

3.1 施工准备工作

为了保证水中承台施工能够顺利进行，在水中承台施工之前，必须要做好其相应的准备工作。施工准备工作主要为施工人员的安排、对所需施工机械设备以及施工材料的准备工作。在实际的施工过程中，施工机械是保证施工顺利完成的基础，因而必须要做好机械的常检查以及常检测工作。如果机械常出故障，或者其运转声音不正常，应当及时对其进行整修。为了避免出现因施工机械中途出现故障而导致施工中断事件的发生，如果某一机械极为重要同时不能采用其他机械进行代替使用，在施工之前必须配备有备用机械。项目管理工作人员、技术人员、质检人员以及各类施工人员严格按照承台的施工先后顺序以此入场，通过对其进行统筹安排，保证其各司其职，进而保证各项施工工作能够顺利开展。应当严格按照设计图纸以及相应规范开展施工材料的采购工作，对材料的登记标准进行严格控制[1]。应当加强材料的检验工作以及检验标准，所购买的材料供应商必须为其提供证实的出场合格证以及质保书，与此同时要做好各个原材料的试验以及鉴定工作，只有其符合相关标注以后才可以进场，要做好进场材料的收、发料签证制度，同时做好各项标识，以防未经检验的材料的混入。

(1) 锁扣式进场后，进行检查、分类、编号及登记，必须在现场采用附有相应成品出厂合格证以及出厂试验合格证书的钢板。

(2) 如果钢板桩或者钢管桩存在弯曲、破损或者锁口不合的情况，必须要纠正变形，保证使用的钢板桩或者钢管桩尺寸正确同时锁口平滑不存在折弯。

(3) 钢板桩上所有孔眼均须用钢板补焊牢固，否则需进行补焊和补漏处理。

(4) 如果钢板桩的长度不够，可以进行等强度的焊接接长，但是在此过程中必要要保证所采用的为同类型的主材，在焊接的过程中，首先进行对焊或者将接口补焊合缝，接着焊加固板，必须保证相邻板桩的接长逢错开，同时相邻钢板桩的接头之间应当上下错开2m 以上。

(5) 测量放样出钢板桩围堰的方向线，并设置插打导向架。

(6) 钢板桩准备工作完成后，通过汽车将其运送至岸边，接着采用吊机严格按照插打顺序进行堆码。堆码层数应当少于等于四层，在每层之间采用垫木搁置，其高度差应当小于等于10mm，要保证上下层的垫木中线处于同一垂直线商，其允许偏差小于等于20mm[2]。

3.2 围护结构桩体拼装

(1) 对钢板状进行选择并整修，接着选择相同长度的三块钢板桩进行套连成组在锁口内嵌入黄油以及沥青混合物，从而方便进行插打以及抽拨；

(2) 对钢板桩进行焊接，检查钢板桩两边锁口用弧形夹箍将钢板桩夹成与内导环相符的弧度；

(3) 在对钢板桩进行组拼的过程中，用棉絮以及桐油灰进行锁口缝嵌缝。具体的嵌缝方法为：利用竹竿塞入棉絮，接着在外面涂抹一层桐灰油或者防水油膏。

3.3 围护结构插打施工

3.3.1 钢板桩插打作业

通过震动打桩机进行插打，采用型钢焊接板桩插打导向架；插打自河岸处插打至河墩中间部位合龙。

(1) 在插打施工的过程中，采用打拔机将钢板桩抓起以后插入到已经就位的钢板桩锁口当中[3]。在起吊之前，应当将黄油沥青混合物填嵌入锁口当中。将钢板桩所使用的弧形卡箍箍紧，在插入锁口的过程中逐个拆除弧形卡箍。

(2) 钢板桩的插打由河岸向着中间的方向进行，由上游逐渐向下游合拢，应当进行顺序插打，即从一侧开始插打直至另一侧结束。这种两边延伸的方式可以实现连续作业，从而有效提高施工进度。

(3) 为了保证按照准确方向插下，应当预先在导向框内导环上设置导向木，

第一组钢板桩即顺此导向木插下。

(4) 插完一组钢板桩以后，采用短钢筋点头焊将其固定在导向框的顶层内导环上，一旦遇上悬挂外导环吊杆的挑梁，必须将其及时拆除，与此同时，在已插好的钢板桩上采用钢筋钩悬挂外导环，以防外导环出现变形。待钢板桩全部合拢以后，由上游及合拢处向着导向框的两侧用打桩锤逐次将钢板桩打至设计标高。

(5) 在完成钢板桩围堰以后，采用硬木逐渐将外导环与钢板桩之间的空隙塞进，以防出现变形。

(6) 在插桩过程中，要保证“插桩正直、分散偏差、有偏即纠、调整合龙”。

(7) 插打完成后的支护结构顶部应高出河流最高水位0.4m。

3.4 围护结构合龙

在合龙前剩最后5～7 片钢板桩未插打时，应当对钢板桩底部的直线距离进行测量以及计算，同时结合钢板桩的实际宽度计算出最终所需要的钢板桩的数量。在对钢板桩进行合龙时，其两侧的锁口可能出现不平行、上大下小、上小下大或者左右便宜等各种情况，采用如下措施进行调整：

合龙口尺寸上下都大时，在合龙口两侧钢板桩上点焊上下平行吊耳，结合尺寸大小的差值来确定位置以及数量，利用倒链滑车相向对拉，直至符合要求为止。

如果仍然不能将合龙问题进行有效解决，就采用特制楔形钢板桩，楔形的上下宽度差不得超过桩长的2%。

3.5 围护结构插打施工中预防倾斜的措施

(1) 在插钢板桩前，一方面，需要将润滑油涂抹于锁口的内部从而有效减少锁口的摩阻力，另一方面，将铁楔或者硬木塞打入到未差套的锁口下端，从而有效防止在沉入的过程中锁口被泥沙所堵塞。

(2) 采用复式滑车组纠正钢板桩的倾斜。

(3) 在坚实土地带插时，可将桩尖截成一定角度或者在管桩底安装十字桩尖，利用其反力，使已倾斜的钢板桩逐步恢复正常

3.6 围护结构内抽水

围堰施工完成后，检查围堰施工质量，合格后施工进行抽水施工，抽水前施工外侧钢围檩并安装对拉钢筋。水位下降到围堰顶面以下1.5 米（围囹以下0.5 米）时施工钢围囹及四角斜撑，然后继续抽水至河床顶面。

3.7 筑岛

围堰抽水完毕后，进行填土筑岛施工，由河岸填土，先填筑施工8 米宽便道，依次向内施工，填筑前线拉紧对拉杆。填至桥墩处开始两侧对称填筑，注意观察施工过程中钢板桩的变化，及时检查对拉杆件。填筑完成后，让其自然沉降一周，期间注意观测钢板桩变形及位移。

3.8 桩基施工

筑岛完成后，进行桩基施工，优先施工左右两侧墩台，最后施工主墩桩基，施工时保持孔内水位标高高于外侧水面0.5 米，防止塌孔，并在护筒周围设置截水槽，防止灌注桩基时泥浆流至航道[4]。

3.9 承台施工

桩基施工完成后，进行土方开挖，优先施工两侧承台。承台区域先开挖至桩顶标高以下1 米位置开挖时仅对所开挖承台上方及放坡范围内的土体进行开挖，开挖至第一道支撑位至以下0.5 米，施工第一道支撑（边承台为斜撑I40 双拼工字钢），然后继续向下开挖至承台底部10cm。开挖及支撑顺序：开挖采用顺序开挖，一断面开挖完成后，再向内开挖，中间支撑为边开挖边支撑，开挖时将开挖范围内拉杆撤除[5]。承台开挖完成后进行承台及墩柱施工，施工时在承台外侧放置2 台水泵，抽出坑内水，保持基坑内施工环境。承台墩柱施工完成后进行承台回填，回填高度为元和塘规划河床底标高（-1.96 米）。

待两侧承台施工完成后开挖主墩承台。按沿边承台回填高度（标高-1.96 米）向主墩开挖，边开挖边支撑。开挖至主墩承台开挖范围，进行主墩承台开挖，为方便施工加快施工，采用一次性开挖，边开挖边支撑。开挖完成后进行主墩承台墩柱的施工，施工完成后进行回填。所有开挖土方采用自卸车运至弃方位置。

承台墩柱施工完成后，进行主便道位置土方挖除，施工方法与墩柱开挖相同，依次开挖、支撑。

3.10 钢板桩拆除

围堰内部土体及施工垃圾清除完毕后，进行拉森钢板桩拆除工作。先向围堰内注水，到支撑位置以下半米时，机械配合进行支撑及内外围檩的拆除。注水至围堰外水位相同时，进行拉森钢板桩的拆除工作[6]。

4 注意事项

首先，必须对围堰的漏水情况进行仔细观察。如果钢板桩存在较大的漏水量，应立即派人下去用木屑、细砂或者棉絮对其进行封堵；其次，在抽水的过程中，必须对钢板桩的变形以及移位情况进行仔细观察，同时做好其记录工作。对着抽水深度的不断加大，钢板桩上所承受的主动土压力以及水压力就会增大，一旦钢板桩出现异常情况，应立即对其停止抽水，进行加固处理以后再继续进行抽水；此外，针对围檩与钢板桩之间所存在的缝隙，应当采用型钢或者硬木将其顶死，从而保证围檩均匀受力，保证其受力点位于围檩的中央位置；另外，要保证围檩与围檩之间，围檩与斜撑、牛腿之间的焊接解封饱满，不得出现脱焊以及漏焊的情况；最后，在每一个围堰内还需设置一定数量的爬梯，从而方便人员进行上下走动。

5 结语

在桥梁承台的施工过程中，只有对施工过程中的重要环节进行准确把握，掌握其要点，才能够保证最终工程的质量能够满足相关设计要求。采用钢板桩进行施工，与传统的施工工艺相比，虽然增加了措施成本，但是可以有效节约工期，同时降低人工成本、设备成本以及管理成本，总的来说明显由于其他的施工工艺，可以带来良好的经济效益。