钢围堰施工技术在临湖区桥梁施工中的应用

黄如旦 游 鹏

（中交第二航务工程局有限公司福州分公司 福建福州 350000）

1 工程概况

长乐区某路堤结合工程建设39m桥梁一座，单侧临湖，为跨越远期预留导流渠而设计。

桥位区地质情况：场地为海岸滨海沉积地貌，桥址区地形平坦，根据地质测绘及钻探揭示，桥址场地主要揭露第四系海积层（Q4cm），基岩为钾长花岗岩。其中海积层由新到老可分述为：细砂→淤泥质粉质粘土→泥质细砂。

桥位区水文情况：场地位于长乐滨海平原上，河道与天然港道密布，地表水发育，水量充沛。沿海堤堤内为滞洪区，地表水受降雨、文武砂水库及平原后缘区沟河水补给，通过外文武十七孔闸等落潮时流入东海，涨潮时接受海水补给，场地内地表水主要为海水，堤内滞洪区潮水作用强烈，对工程影响较大。桥位区场地地下水变幅主要受潮水位影响。路线沿线砂土层中的地下水与海水具强水力联系，考虑潮汐的影响，推测地下水的年变化幅度一般为2~4m，历史最高地下水位为6.5m。外文武垦区内常水位为1.6m，内涝标准为20年一遇，内涝水位为3.32m。

综上所述，桥位区地下水含量丰富且临近内湖，场地周边无开挖条件。根据设计结合场地临湖现状，桥梁承台及桥位处路基挡墙基础均位于内湖常水位以下，故本工程施工时采用钢板桩作为承台及附属挡墙水下施工临时围堰。

2 钢围堰设计

2.1 钢围堰总体布置

根据项目特点，钢板桩围堰根据桥梁承台及路基挡墙形状进行设计，钢板桩围堰距离桥梁承台及路基挡墙预留1m空间，以便人员施工操作。

项目计划采用9m长、有效宽度W1=40cm、高度H1=17cm、厚度t=15.5mm的拉森Ⅳ型钢板桩进行施工。

为降低钢板桩入土深度及作用在桩后为主动土压力，根据垦区内水位情况可适当降低钢板桩前、桩后入土标高，钢板桩长9m，桩顶标高高于常水位0.5m即可，另外应尽量通过降低围堰外场地标高从而减小围堰内开挖深度，本工程板桩最小入土深度5.9m，封底采用C25水下混凝土，封底厚度为0.5m。因围堰内开挖深度较小，故本项目钢板桩不设置围檩及内支撑。

2.2 钢板桩围堰受力计算

根据本工程钢板桩围堰布置设计，需从土的抗倾覆安全系数和钢板桩悬臂段应力验证设计是否满足要求。

通过查询《深基坑工程设计施工手册》可知，在假定上部简支+下部自由支承的前提下可采用单锚浅埋板桩方式计算钢板桩入土进深，分析可知作用在桩后桩前分别为主动和被动土压力，对各工况钢板桩埋深及强度计算得出土的抗倾覆安全系数可以满足要求，故承台在细砂中采用9m拉森Ⅳ型钢板桩，钢板桩为悬臂，顶部不加支撑是安全的。

通过钢板桩悬臂段应力计算公式得出应力σ＜f=215N/mm2，证明拉森Ⅳ型钢板桩强度满足要求。

3 钢板桩围堰施工技术

3.1 施工平台整理

钢板桩围堰施打前，采用挖机将钢板桩围堰承台及挡墙基坑标高平整至设计标高，然后测量放样出承台的平面位置，并根据承台开挖基坑尺寸，利用石灰划线标示出围堰设计施工边线。

3.2 钢板桩进场检验及处理

所有钢板桩必须使用九成新以上的钢板桩，最好是使用过1~2次的钢板桩。进场后进行钢板桩的检验，包括钢板桩堆放、接长情况、钢板桩锁口润滑及防渗设置情况以及检查振动锤及各种设备是否正常运转。

当设计桩长超过常规钢板桩长度模数时，需要对现有模数钢板桩进行拼接，拼接时，两根同型号钢板桩应对正顶紧、夹持于牢固的夹具内施焊，焊接牢固，钢板桩拼接接头不得在围堰的同一断面上，相邻桩接头上、下错开应不小于2m。钢板桩围堰每个转角处必须使用角度适宜的角桩，角桩由整块钢板桩切割后，对接焊接而成，角度可随围堰要求进行调整。

3.3 钢板桩插打

本项目钢板桩采用陆上施打，现场安排一台履带吊（50t）配合振动锤（DZ60型）进行施打。将钢板桩吊至插桩点处进行插桩，插桩时锁口要对准，每插入一块即套上桩帽轻轻锤击。为了减少插打时锁口间的摩擦和减少钢板桩支护的渗漏，需提前在钢板桩锁口内涂抹黄油混合物油膏；同时在施打全程利用全站仪进行垂直度及标高严格控制，打设位置和方向要确保精度，以起到样板的作用[1]，矫正频率为每1m测量校正1次，确保钢板桩的垂直度和位置。钢板桩沉桩过程中允许偏差为平面位置纵向100mm，横向为-50~0mm，垂直度为±5mm。

（1）钢板桩插打方法。按照从钢板桩围堰的一角开始，逐块打设，直到工程结束。

（2）钢板桩插打次序。临湖侧面在低水位或高水位时施工，其他时段施工其他三面，合龙口设置在边长较短一侧，在低水位时合龙，以保证其垂直准确。

（3）合龙时钢板桩的调整处理。合龙插打时要先插后打，若合龙有误，必须采取矫正措施如下：

①当施打后在合拢口位置呈现上端倾斜时，可采取用倒链或滑车组对拉使之调整到位；

②到剩下最后一部分时应通过精确计算确定龙口位置，一般采用配桩法合龙，即通过配置不同规格的异形钢板桩，现场实测异形钢板桩的角度和尺寸，根据实际切割焊接异形钢板桩，以确保整个围堰的密封性；

③为保证合龙板桩遵循“先高后低”的锁口安装步骤，应提前控制两侧桩施打深度使之形成高低桩（高差100~200mm）。

（4）板桩合龙在低潮位时进行。

（5）垂直度的控制方法。整个施工过程中，要用锤球始终控制每片桩的垂直度，及时调整，调整工具有千斤顶、木楔、导链等。

3.4 钢板桩围堰内施工监测

（1）要求基坑开挖时挖出的土方堆在基坑顶5m开外。

（2）在承台及挡墙外侧两边四角挖集水坑，集水坑深度在封底混凝土底标高以下30cm，直径≥50cm，基坑开挖完成后即开始抽水，抽水过程中观察钢板桩侧壁有无漏水现象。

抽水根据各个钢板桩渗水量大小，选择合适的水泵，要求抽水量大于渗水量，抽水过程中观测围堰变形情况，围堰变形过大、突然发生变形或有异常声响应启动应急预案停止抽水，待找出原因并处理完毕后再行施工。

3.5 钢板桩拔桩

在许可的条件下拔除钢板桩。拔除前应结合现场地质、水位情况研究出适合的拔除流程及后续土孔处理方法。

本工程选择打桩所用的振动打拔桩锤进行拔桩，这类机械既可用于打桩还可用于拔桩。

（1）拔桩起点和顺序：拔桩遵循“先打先拔，两侧同拔”的原则进行。

（2）振打与振拔：先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1-2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔，发现上拔困难或拔不上来时，停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拨，如此反复将桩拔出来。

（3）对拔桩后留下的桩孔采用挤密填入法进行回填密实即可。

4 钢板桩围堰施工控制要点

（1）钢板桩进场后对其进行仔细检查，对明显弯曲破损、锁扣不合、锁扣有焊瘤等情况及时修整，认真核对钢板桩各参数是否符合规范要求。

（2）要求组拼成的钢板桩两端平齐误差≤3mm，确保上下误差控制在30mm以内，在钢板桩锁口内涂抹黄油混合物油膏，防止钢板桩围堰漏水。

（3）全程利用铁锤法进行桩身垂直度控制，随时进行调整。

（4）当垂直度较规范要求偏差较大至无法调整时，应果断拔出后重新进行施打。

5 钢板桩围堰施工安全技术措施

（1）根据外文武围垦区内湖历年水位情况，结合项目工期要求，选择钢板桩围堰抽水施工的适当时期，合理科学设计围堰。同时需要考虑各种不利因素，留足安全系数，并根据设计要求编制可行的施工工艺。

（2）根据现场湖内实际水位计算围堰封底厚度，采取有效措施确保封底混凝土质量，严防漏水。

（3）所有水上工作平台及场所必须设防护栏杆，配足救生设备，防止人员落水并及时抢救。

（4）承台及挡墙围堰水下施工人员必须是具备有相应资质的熟练专业人员，并配置相应的设备及医疗卫生保障。

6 结束语

本工程采用钢板桩围堰施工技术顺利完成承台及挡墙水下施工，确保桥梁水下结构物在安全舒适的环境下高效地完成施工任务，对简化施工步骤、优化支护成本具有较大意义。