桥梁桩基钢平台围堰施工技术

李隆海

（中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁辽阳 111000）

1 工程概况

1.1 工程特点

某桥梁工程跨越河流，桥长1500 m，主桥采用预应力混凝土刚构—连续组合梁，引桥采用装配式预应力混凝土小箱梁。主桥下部主墩采用矩形实心花瓶墩，过渡墩采用矩形柱式墩，基础采用钢管桩基础。对于桥梁桩基平台施工，综合比选各种施工方案后，决定采用钢平台围堰方案。

1.2 工程地质和水文条件

在工程点处河床呈现西侧冲刷东侧淤积的状态，最深处河槽的底标高约-4.20 m。根据《新建工程岩土工程勘察中间报告》，场地90 m 以内分布的土层自上而下可划分为九大层及若干亚层和透镜体夹层，其中①层为填土，②1～⑤3 层为全新世Q4 沉积层，⑥～⑨层为上更新世Q3 沉积层。工程沿线穿越的河流主要为吴淞江，受黄浦江潮位影响较为明显，河道周边地层的②3 层粉砂渗透性较好，是地表水和地下水良好的联络通道。沿线地下水主要有赋存浅部土层中的潜水，赋存于⑦层、⑨层中的承压水。

2 施工方案确定

该方案采用钢平台+拉森钢板桩的组合式围堰结构体系，将围堰内的水抽排后进行回填形成陆域，然后在陆域内进行基坑施工，待结构施工完成后拆除钢平台围堰并恢复河床[1-2]。为满足河流的过流渡汛需要，水务部门要求整个过河段施工过程中保证河道过流宽度>36 m。据此将施工分为两个阶段，第1 阶段为东侧施工西侧导流，第2 阶段为西侧施工东侧导流。第1阶段先在东侧施工一期围堰，因西侧河道宽度不足36 m，为满足过流宽度要求，需要同步在西侧进行导流槽开挖。待一期围堰封闭后，内部抽水清淤、回填加固，将水域变为陆域，然后在陆域条件下与岸上段一并进行基坑与结构回筑施工。待一期结构完成后，在顶板上施工一堵临时挡水墙作为第2 阶段二期围堰的一部分。将围堰内的土体挖掉恢复河床并回水，最后拆除钢围堰平台。第2 阶段与第1 阶段的施工流程基本相似。所不同的是在第1 阶段东侧施工过程中，临时挡墙位置已经考虑36 m过水宽度的要求，因此东侧无需进行导流槽的浚挖施工。

钢平台结构形式为：基础采用钢管桩（Φ800×12）；上部结构依次为H700 型钢桩顶横梁、H700 型钢纵梁、18#工字钢桥面分布横梁、10 mm 钢板桥面板、Φ45 钢管护栏。钢平台宽度8 m。钢管桩设计底标高为-25.5 m，设计顶标高为+1.80 m。围堰原则上采用双排拉森板桩，但东侧平台河床底较浅，因此南北侧采用单排拉森板桩，其余全部采用双排。

3 钢平台围堰施工关键技术

钢平台围堰施工总体流程如下：测量定位→导向架固定→起吊振动锤将钢管桩打至设计标高→桩帽和牛腿安装→横梁就位焊接施工→纵梁固定螺栓连接施工→走道板横梁焊接施工→铺设钢板→安装护栏→设备移位施工下一跨平台→拉森钢板桩打设→拉森钢板桩加固[3-4]。

3.1 打桩设备选择

由于该工程紧靠市区，鉴于打桩产生噪声，如果采用常规的振沉设备与工艺将无法满足文明施工要求。故为了减小钢管桩施工对周边环境噪声污染，经市场调研，施工方决定采用高频液压免共振锤施工。与传统液压锤相比，该设备具有：振动小、环保、高效、适用范围广等优点[5]。

3.2 现场试验

为验证所选锤型在工程点地质环境的适应性，施工方在正式施工前进行两次钢管桩振沉的振动现场原位测试，测试采用的钢管桩与工程实际采用的为同一规格，振动监测采用加拿大Instantel 传感器。现场测试委托专业单位进行。第1 次试验重点测试钢管桩打拔过程中周围土层的振动情况；第1 次试验选在围场范围内，在离开桩周3 m、5 m、10 m 的位置布置振动监测传感器，在振沉和拔除过程中进行振动监测。第2 次试验的重点为沉桩过程中紧邻隧道管片的振动情况；第2 次试验中试验桩为设计桩位，与940 环管片的平面距离为8.6 m，沉桩前在隧道管片上布置测点，在试验沉桩过程中同步对管片的振动情况进行实时振动监测。监测结果表明：两次试验的场地背景振动约为0.31 mm/s。ICE 高频免共振锤对地铁的振动影响远小于申通地铁规定的标准：不超过25 mm/s，因此，最终确定采用该设备进行钢管桩打拔施工。

3.3 钢管桩起吊

钢管桩加ICE 28RF 免振锤两者总重16.83 t，由于钢管桩长度长打桩高度超过30 m，选用100 t 履带式液压吊车起吊。配备一台50 t 履带式液压吊车配合桩体转换、喂桩。

3.4 钢管桩定位与导向

在已施工好的钢平台正前打设2 根临时定位桩，并沉桩至设计平台顶标高位置，用于导向梁架设；在定位桩上和已经施工好的钢平台之间架2 根导向梁；将预留有3 个一组的桩位孔的导向架吊至2 根导向梁上，并在导向梁上移动导向架位置并使用全站仪精确定位，使导向架中3 个桩位孔的中心定位到钢管桩设计位置；将导向架临时焊接固定在导向梁上，防止导向位移；将需打入的钢管桩吊至导向架桩孔中，调整好垂直度后振沉入河床中；3 根一组桩打入完成后，将导向架从导向梁上撤去，最后按顺序把3 根钢管桩振送桩至设计标高。钢管桩3 根一组，共三组完成之后等待河底潮位时间焊接桩顶板、水平剪刀撑、顶横梁及纵梁上平台。

3.5 拉森钢板桩施工

在钢平台外侧横梁（围檩）部位外伸处焊接2 根型钢，用于架设外靠导向梁；将2 根导向梁焊接在该型钢上，导向梁与钢围檩之间距离即为拉森钢板桩组合宽度；吊桩前，在板桩的咬口内涂刷QN 复合止水胶，以提高板桩的止水效果[6]。用2 台各为100 t和50 t 液压履带吊配合把拉森钢桩咬口与上一根拉森钢桩咬口正反扣住，最后将拉森钢板桩振沉至桩顶设计标高。

3.6 拉森钢板桩与钢平台连接节点施工

钢平台外侧两排拉森钢板桩之间回填黏土以达到隔水效果，采用M30 螺栓（间距为1 m 一根）连接，M30 螺栓通过内侧钢围檩（规格700×300 工字钢）固定于钢平台横梁。此外，两排拉森钢板桩作为整体，通过一排M60 高强螺栓与钢平台进一步连接固定：在拉森钢板桩外侧加设一道钢围檩（规格40#双拼工字钢），钢围檩下部焊接三角板架（规格450×200×20），外侧焊接方形钢垫圈（规格280×280×40）以分散钢围檩应力。外部通过M60 高强螺栓（间距为3 m 一根）固定于钢平台纵梁。

4 实施效果

施工过程中通过导向架及全站仪辅助定位，桩位偏差100%满足要求，桩顶标高100%满足≤±50 mm 要求，电焊接桩焊缝相关端部错口、咬边深度、加强层尺寸等采用钢尺及焊缝检查仪检查，满足质量要求。在钢平台围堰施工完成投入使用前，后委托专业机构对其进行超声波检测，满足规范规程要求。施工期间河流的通航及度汛没有受到较大影响，该河流钢平台围堰的最大沉降位移-12.78 mm，最大测斜位移不超过-15.42 mm，监测数据均处于受控状态。

5 结语

通过一系列沉桩过程中的措施，沉桩质量及焊接质量得到较好控制，进而保证围堰良好的止水性能，基本无渗漏现象。整个过河段施工期间监测数据表明：在施工过程中，围堰变形数据均处于受控状态，表明该施工技术有效确保桥梁桩基围堰的施工质量。