钢板桩围堰施工及风险防范措施

王晓军

（邢台路桥建设总公司，河北 邢台054001）

1 钢板桩技术简介

钢板桩是一种截面为Z 形、U 形、H 形或其他形状[1]，两侧锁口或弯边交互连接的基础用钢结构体，用以止水或支护用。国内常用的为拉森钢板桩。

2 钢板桩适用范围

钢板桩的用途在国内外工程建设中极为广泛，如扩大基础、管线、管廊等地下空间的深基坑开挖支护；水中及水下基础作业的隔水支护；临时性的运输栈桥、码头、观景平台搭设等；堤岸防护、拦段河床；防洪、防流沙、防坍塌等特殊地质或特殊环境下的工程。

3 钢板桩的优点

钢板桩具有轻质、高强、隔水效果好、适用范围广、经济耐久、装拆方便，且可循环使用、支护效果良好等特点。

4 钢板桩围堰施工工艺介绍

钢板桩施工工艺流程主要包括：场地清理→定线测量→插打定位桩→插打钢板桩→根据方案施工支撑系统→基坑开挖至垫层底→排水系统设置→封底混凝土浇筑→施工桩基或承台→拆除支撑系统→拔出钢板桩。

钢板桩锁口相互连接咬合形成连续的钢板桩墙，结合围檩、内支撑和封底混凝土等，用来挡土和挡水，形成无水的“干作业”环境。以水中拉森钢板桩围堰为例，从施工准备、钢板桩检查、插打、止水、封底混凝土浇筑等工序介绍钢板桩围堰的施工方法。

4.1 施工准备

施工前，应根据地质条件、水位情况、围堰深度等确定钢板桩长度和型号，编制钢板桩围堰专项施工方案并根据要求开展专家论证，通过后方可开工。

提前规划好钢板桩平面布置尺寸，采用顺作法安装围檩和内支撑，并同时预留承台模板安装空间以及桥墩施工空间。

调查地质情况，采用静力压桩或振动沉桩等方式进行钢板桩打设，在黏土地质可采用QUY80 履带吊配合振动打桩锤辅助下沉钢板桩。

4.2 钢板桩平直度和锁口吻合检查

钢板桩进场使用前，要详细量测其长度、型号，进行相应编号，并对钢板桩在专用检查作业台上进行检查使用电动绞车牵引钢板桩进行平直度和锁口吻合检查，凡牵引阻力大于5 kN，应进行外形校正和锁口整修[2]，同时要检查锁口止水带是否完好，对不符合要求的进行整修或更换。凡钢板桩桩身和锁口翘曲、死弯和锁口扭曲残损不能校正修复者必须作报废处理。

4.3 钢板桩插打

钢板桩围堰在下沉，应彻底清除钢板桩垂直投影线下的杂物，特别是石块、铁件等硬质材料。打桩时，锁口内应施作黄油混合膏，降低插打摩阻力，确保锁口防渗效果，同时在钢板桩与封底混凝土的侧向结合面要涂刷隔离剂，减小拔出钢板桩时的摩阻力。

钢板桩的插打顺序由围堰上游中心开始，向两侧对称扩展打设，在围堰下游中心处合龙。其中，首根钢板桩插打是钢板桩围堰施工的关键一步，必须采取紧固措施保证其精度、深度、垂直度等。在插打工程中，时时监测垂直度、打入深度等，随时纠偏、随时调整，当发生较大偏位无法纠正时，要果断拔出，重新插打，直至合格。

第1 根钢板桩插打完后，在钢板桩正面沿围堰轮廓线焊接导向装置，引导后续钢板桩插打。其余钢板桩插打时每3 根为1 组，插打竖直，分散偏差，有偏即纠，在第1 根钢板桩两侧对称插打。插打方向为自上游向合龙口进行，逐步分次振打至设计标高。如在黏性地质下，可采用QUY80 履带吊配合振动锤打桩机插打钢板桩，插打时在桩头处加焊钢板保护钢板桩头。

4.4 钢板桩合龙

钢板桩合龙是围堰施工的关键工序，合龙的质量直接影响到钢板桩的垂直度、隔水效果、施工安全、工期等。如果合龙时尺寸偏差大，则调整钢板桩的垂直度，采用异型钢板桩进行插打合龙。围堰合龙后测试围堰内外河床底标高，为围堰内抽水及河床下开挖做准备。

4.5 内支撑安装

内支撑安装采用顺作法施工，应事先在钢板桩上标识出内支撑的位置，以便于快速安装，边抽水边进行内支撑安装，抽水前或开挖前应对各层内支撑高程面进行测量放样，随抽水或开挖随安装内支撑。

4.6 钢板桩止水

组桩及单桩的锁口内涂以黄油或沥青，以减小插打时的摩阻力，保证钢板桩的防渗性能[3]。保证钢板桩围堰不漏水的根本措施是通过各种控制措施使钢板桩围堰达到较高的施工精度和紧密咬合。每一根钢板桩在插打锁口连接的另一侧锁口底部焊好堵头板，防止锁口内止水材料被挤走，造成钢板桩围堰漏水。

4.7 围堰封底混凝土

封底混凝土的浇筑原则是先低处后高处，当混凝土体量较大时，应采用多泵车同时浇筑的方法，缩短封底混凝土浇筑时间。封底混凝土要一气呵成，不宜中断。封底混凝土浇筑时要对拌和物的生产配合比、坍落度等进行严格控制。待到水下混凝土强度达到设计要求后，在进行抽取围堰内的水时要密切监测钢板桩变形情况。

4.8 拆除内支撑

内支撑间距设计除应满足结构力学要求外，还要与基础及墩台设计高程相适应。封底混凝土浇筑后即可拆除最下层内支撑，承台墩身施工完成后即可拆除内支撑和钢板桩围堰，边拆除边回填土或回灌河水。

4.9 基坑监测

基坑开挖前，应根据基坑的开挖方案以及周边的环境制订基坑变形观测方案。开挖过程中要设专门的测量小组对主要控制点进行监测，根据监测结果绘制变形曲线，在监测过程中，一旦发生拐点或突变必须立即停止施工，查明原因、采取补强措施后方可继续施工。

4.10 拔出钢板桩

拔出钢板桩需事先解除围檩、角支撑和基础、墩身等连接件。以钢板桩安装时的逆向顺序拆除，即从下游合龙处由两侧对称向上游中心逐根拔出钢板桩。如拆除阻力较大，可采用辅助高压射水以减少摩阻力、向下锤击钢板桩使其与封底混凝土脱离、围堰内注水等措施。

5 钢板桩施工风险防范措施

虽然钢板桩属于临时工程，但其多应用于超过一定规模危险性较大的分项工程中，风险极高、隐患较大，故必须做好钢板桩现场情况调查、模拟数值计算和施工质量控制。

5.1 钢板桩计算风险

勘探资料不全或没有准确反映现场工程地质情况，使钢板桩计算不符合实际情况，造成钢板桩失稳：要对土质情况、水文条件等进行详细勘察和检测，特别是精确实测土体的容重γ、黏聚力c、内摩擦角φ 值，在含水量或水位较高的情况下，要考虑水压力作用，以此作为计算钢板桩围堰的强度和刚度以及稳定性验算的依据，确定钢板桩选型、入土深度、围檩间距、角支撑形式等重要结构参数。符合现场实际情况的计算是施工风险防范的重要保障。钢板桩的刚度较混凝土地下连续墙刚度小，因此，在计算时要充分考虑其最不利悬臂工况下的刚度问题。

5.2 钢板桩插打风险

钢板桩插打要防止桩身倾斜，根据基坑开发设置围檩和角支撑，在土质基坑施工时，要开挖1 段支护1 段，切不可一次开挖到位再集中支护，造成基坑坍塌。要合理选择打桩工艺和打桩设备，在插打前先进行试桩，确定打桩设备的型号、桩锤重量等技术参数。

如水下作业较深，应采取导向装置防止钢板桩在锤击过程中发生变形、移位，确保钢板桩垂直度和锁口连接质量，严格按照设定的打桩顺序进行逐桩打设，保证钢板桩顺利合龙，且在有地下水影响的情况下，确保不漏水，同时，还要保证钢板桩围堰入土嵌固深度，防止出现“踢脚”和“管涌”风险。

5.3 钢板桩承载风险

钢板桩施工完毕后，如施工不注意可能存在集中堆载问题，造成钢板桩局部失稳。如确需集中堆载，进行钢板桩围堰结构设计时，必须充分考虑；在施工过程中，要避免集中堆载。

5.4 钢板桩施工安全风险

钢板桩多应用于深基坑、深水作业等危险性较大的分项工程中，现场务必做好安全防护工作，坑壁周围设置相应的防护网，随施工随防护，同时，要求操作人员严格按照操作规程规范作业，戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋等。

6 结语

随着我国5G 技术、人工智能、互联网、物联网、北斗导航定位、中国制造2025 等技术的发展，钢板桩的施工也将从传统的机械化向智能化方向发展，新材料、新结构、新装备的诞生将为深基坑、深水作业提供更加便捷、安全、经济、精确甚至智慧化的产品，未来轻质、高强、耐久、智能的钢板桩材料也会有所突破，将有效降低施工风险，推动地下工程高质量发展。