桥梁施工中钢板桩围堰技术的应用研究

全海龙 李小杰

（中交一公局第三工程有限公司，北京 101102）

1 工程概况

中交第一公路工程局有限公司承建的济源至阳城高速公路济源段JYTJ-1标段，全长为12.55 km，左线起讫桩号为ZK38+515～ZK51+076，长12.561 km，右线起讫桩号为YK38+550～YK51+100。其中，本标段共有3座0.82 km的桥梁，其承台采用钢板桩围岩技术。

2 钢板桩围堰施工

2.1 钢板桩处理

钢板桩处理中，同一围堰的锁口必须选择性质相同的钢板桩，结合分桥梁工程实际，确定钢板桩的具体数量与规格，检查钢板桩锁扣质量、钢板桩是否连续完整、质量是否达标，确保各方面均符合设计要求后才能够投入使用。

由长臂挖掘机与履带吊共同完成桥梁承台基坑开挖作业，在钢板桩上增设围棱及支撑，对开挖施工进行支护。连续开展深基坑开挖施工，直至设计标高，进行封底混凝土的灌注作业。此外，检查封底混凝土的强度，确保其达到设计规范值后开始抽水，此后采用环切法完成钢板桩的切除作业，清理找平封底混凝土表面。

由质量验收专验收桩基，确定桩基质量达标后，开始绑扎承台钢筋、支立钢模板，并实施混凝土浇筑作业与养护。承台开挖方式采用垂直开挖，在开挖过程中对钢板桩进行保护，以免损坏钢板桩。承台开挖剖面如图1所示。

图1 承台开挖剖面

2.2 钢板桩插打技术要点

（1）在钢板桩锁扣内涂抹润滑剂，以此降低在插打过程中产生的摩阻力。

（2）以吊车起重高度为基准，合理安置吊点，配合千斤顶完成钢板桩的插打作业，若出现起重机高度难以满足施工需要的异常情况时，可选择在钢板桩1/3以上位置捆扎钢丝绳，并按照钢丝绳-橡胶皮-夹板的设计顺利安置，防止在施工过程中发生钢丝绳滑移的不利情况。

（3）在钢板桩底部位置可设计绑扎两根缆风绳，方便操作人员控制钢板桩。

（4）检查钢板桩质量，确保钢板连续完整，辅助专业设备定位钢板桩下插位置，沿导向架精准下插第一片钢板桩。

（5）采用打拔桩机夹住钢板桩后，要求施工人员按照施工图纸对钢板桩的插入位置进行复核检查，确保定位精确后实施插打。严格按照设计要求与规范控制插入垂直，直至第一片钢板桩插达到设计标高，剩余钢板桩插打同第一片钢板桩。

钢板桩围堰施工工艺具体流程：插打钢板桩→基坑开挖→安装钢板桩围棱及支撑→基坑抽水→基坑开挖→封底混凝土浇筑→承台施工→墩身施工→围棱及支撑拆除拔出钢板桩。

2.3 钢板桩合龙施工

（1）钢板桩的打入。

根据工程实际情况，确保采用振动打桩机作为打入施工的主要施工设备，采用单桩逐片打入钢板桩。

①在正式开展钢板桩打入作业前，应先对钢板桩围堰进行测量放线，定位轴线，沿轴线设置导向桩，确定第一片钢板桩的活动导向位置，并检查钢板桩质量。严格按照设计规范与设计要求下插钢板桩，检查下插的第一片钢板桩质量合格后，即可继续开展其他钢板桩的下插作业。

②采用打桩机将钢板桩吊起，人工扶正钢板桩。

③实施单桩逐片连续打入，并在此过程中按照黄油∶干膨润土∶干锯末=5∶5∶3的配比方案与配比方式制备防渗材料，将其涂抹在钢板桩锁口处，保证钢板桩的防渗漏效果。严格按照项目施工方案控制钢板桩桩顶高程，若在打桩过程中遭遇石块等障碍物，操作手应暂时停止作业，及时更换采用弧形桩或转角桩，确保钢板桩打入深度符合设计规范值。

④在插打过程中，施工人员应密切关注垂球情况，确保钢板桩垂直度符合设计要求，若出现钢板桩垂直度不符合设计要求，应及时进行纠偏与调整。

（2）围堰合龙。

①确定合龙点。钢板桩最后合龙点应选择任一角桩附近4～5根钢板桩位置。

②准备工作。保证合龙口位置的钢板桩垂直度与合龙口两侧的钢板桩倾斜度符合设计要求与设计规范，并在单桩逐片打入钢板桩时，每完成一片钢板桩的插打就要对其倾斜度与轴向进行检测，确保已插打的钢板桩倾斜度与轴向与设计值一致，确保其误差不超出0.2%。

③高差控制。在正式开始插打合龙钢板桩前，施工人员应测量钢板桩两侧桩高，保证钢板桩两侧桩高度相同，如果出现不相同的情况，应及时进行纠偏与调整，确保两侧钢板桩高差≤200 m，以免影响合龙钢板桩顺利与相邻桩锁口的咬合效果，保证围岩合龙质量[1]。

（3）封底混凝土浇筑及抽水。

完成钢板桩插打施工后，施工人员应及时清理钢板桩内的淤泥，从钢板桩顶部实施开挖，开挖深度约为2 m。选择在围堰外大量抛洒各种木屑、谷糠防渗细物，加强排水系统的设计，防止出现渗漏缺陷。如果需要安装围棱及支撑，应安排施工人员对桩基进行抽水处理，并采用专业抽水设备，确保排除积水后，再开展围棱及支撑的安装作业。

通常情况下，在吊装就位的围棱与部分钢板桩之间会存在一定空隙，一旦空隙处理不当，会破坏钢板桩的整体，降低桥梁工程的施工质量。基于此，技术人员可根据围棱与钢板桩之间空隙的大小选择型号合适的固定短槽钢，采用焊接三角加劲板的方式保证接头处的固定效果，并严格按照焊接施工规范开展焊接作业，提升内支撑结构稳定性与安全性。

封底混凝土的浇筑厚度为0.5 m，连续开展混凝土浇筑作业，直至钢板桩边线位置，检查封底混凝土的强度，确定达到设计要求后，即可配合加固围岩支撑与防渗漏措施，完成抽水作业。在此过程中，施工人员应观察钢板桩顶位移情况，如果发现钢板桩桩顶移动方向为基坑内，且移位程度大于2 cm时，应基于场所对堰体稳定性进行进一步分析。

采用环切法完成钢板桩的切除作业，清理找平封底混凝土表面，并由质量验收人员验收桩基达标后，进入下一道承台施工工序。

（4）拔桩。

钢板桩拔除是钢板桩施工的重点工作，施作了围棱、支撑的围堰，施工人员应先将拆除围棱和支撑，并综合考量拔桩方法、时间、顺序等诸多因素，逐根拆除钢板桩。在拔桩时为了避免将土牵引带出，应配合振动锤填实土孔部分。

若在操作大拔桩机的过程中遭遇拔桩困难，应先停止作业，检查是否出现大块石块等障碍物，并遵循“先振动、后下锤，再振动提升”的拔桩原则，确保顺利拔除钢板桩，避免对周围土体造成干扰。受到深基坑施工的影响，钢板桩容易出现变形而产生拔除困难问题，若在简单处置后仍无法顺利拔出钢板桩，应采用吊车扣挂住钢板桩上端，并安排潜水员潜水完成切割作业[2]。

2.4 钢板桩加固

（1）钢板桩加固方式。

钢板桩不同位置的加固措施有一定差异，具体可以根据支撑方式与支撑位置分为围棱加固与内撑加固两种类型。

内、外两层布置，兼具围棱与内撑，内、外围棱的高度为4 200、2 000 mm。围棱加固方式采用400 mm×400 mm型钢，在钢板桩内完成加固处理，内撑加固采用Φ600 mm的钢管，分上下两层布置。

（2）钢板桩加固顺序。

严格遵循分层支护的原则，按照抽水至第一层支护时，施作第一层围棱与内撑→吸泥至第二次支护位置时，施作第二层围棱与内撑→重复以上工序，直至完成加固施工。

（3）安装钢板桩围棱。

处理围棱与钢板桩间的空隙，在围棱型钢下方焊接短型钢，接着再利用吊车等设备将围棱型钢吊装到安装位置，完成围棱型钢的安装作业[3]。受到一些不可控因素影响钢板桩围堰四角与围棱型钢之间连接效果可能会欠佳，应采取针对性措施，加固钢板桩围堰四角与围棱型钢。

3 钢板桩拆除

开展封底施工且混凝土各项性能均达到设计要求后，方可进入钢板桩拆除施工工序，先按照设计标高抽出围堰内水，并将露出承台底面部分的钢护筒全部进行切割与拆除，考虑到拆除作业的特殊性，需要做好止水、堵水与防渗漏处理。在承台施工过程中，施工人员应全过程动态跟踪围堰，完成承台作业后回填施工材料，完成墩身施工后拆除钢板桩。

在拆除围堰时，应先回灌水，灌水至需要拆除的内支撑位置，拆除至最后一层内支撑时，内外水压平衡被打破，拆除作业会受到应对影响。应采用液压钳，辅助振拔桩，反复震动支撑，降低支撑与围堰的摩擦力，再缓慢匀速提升，防止因硬拔而破坏墩身的完整性。

4 结语

综上所述，在桥梁施工中应用钢板桩围堰技术，能够达到较为理想的施工效果，但也存在钢板桩围堰技术操作较为复杂，对施工人员与相关配套设施的要求较为严格等问题。本文从钢板桩围堰施工多个方面入手，分析钢板桩围堰施工实际应用效果，加强桥梁施工内外部效度控制，推动我国桥梁建设事业的蓬勃发展。