桥梁墩台组合式钢板桩围堰施工新工艺研究

高承元

(徐州市公路工程总公司，江苏 徐州 221000)

1 施工技术的应用价值

1.1 钢板桩围堰施工速度快

在实际施工过程中，相关施工人员可以结合实际情况应用相应的技术方案，例如在打桩时应用振动打桩法，通过这样的方式就可以快速将钢板桩打入，一般情况下3～5 min就能够打入一根钢板桩，桩顶标高为51.7 m、墩台标高为41.42 m的钢板桩围堰施工一般5 d即可完成，拔钢板桩通常需要六天。在应用钢板桩围堰技术后，对于现场存在浮沉或是浮箱需要至少15～20 d才能完成的钢套箱围堰，利用了钢板桩围堰施工技术能够进一步提升施工效率，以达到节省施工时间与成本的目的[1]。

1.2 安全性较高

通过对钢板桩进行总结分析可以得出，其安全性相较于其他施工技术有所提升，因为这一技术在我国广泛应用前，就已经成为了国外应用多年的成熟产品，并且钢板桩的截面强度和刚度较高，其整体强度还可以利用内支撑来加强。传统的钢套箱围堰在应用前需要进行整体设计，其中包含大量繁琐的施工流程，并且计算方式相对复杂，一旦施工出现了变化就需要重新设计。然而钢板桩围堰省去了这些繁琐的环节，同时设计要求也能够满足施工需求，进而有效提高技术应用的安全性与可靠性。

2 钢板桩围堰施工技术

为了将钢板桩施工技术的应用合理性展现出来，本文对江苏省邳州市张楼特大桥工程钢板桩围堰施工技术应用流程进行总结分析。

2.1 钢板桩插打

在这一施工环节中，施工人员应用钢护筒焊接支撑牛腿，在进行第一道安装时应用围檩当作钢板桩插打导向进行施工，施工设备应用80 t履带吊以及DZ90振动锤。在插打钢板桩前需要进行合理的准备工作，相关施工人员在准备时会利用红油漆在导向架上对桩间距进行划分，其目的是更好地对钢板桩插打尺寸进行复核。随后施工人员需要将钢板桩的定位与插打顺序进行明确，在实际施工过程中，施工人员将对钢板桩围堰第一道支撑当作钢板桩的定位系统，这样在后续进行钢板桩插打时就能够保证其垂直度。随后施工人员还会应用履带吊将振动锤吊起以夹紧钢板桩，再利用其自重沿锁扣进行下插，同时还需要对钢板桩的垂直度与平面位置进行测量，当钢板桩状态满足实际施工需求后，就可以利用振动锤开展插打工作，钢板桩插打工作结束后就可以利用焊接的方式将其固定形成整体，以免在后续工作中出现钢板桩倾斜或下沉的问题。为了进一步提高施工效率，在剩余插打片数为10片左右时，就可以应用先插后打的施工方式来提高施工效率与质量[2]。

2.2 围堰内吸泥

在围堰合龙后就需要结合实际情况对水下围堰合龙情况进行检查，在检查工作完成且检查结果无误后，就可以结合实际情况对吸泥高度进行计算，吸泥工作一般会应用履带吊将旋转式吸泥泵吊起的方式进行作业。在工作开始前会在吸泥管上进行标记，当达到标记位置后就需要停止吸泥，以免出现超吸的情况，若是遇到吸泥泵无法触及的位置，就需要潜水工通过水下小型高压水泵开展工作。

2.3 封底混凝土施工

进行这一工作前需要对实际情况进行总结分析，随后对封底进行计算与复核，通过这样的方式来确定封底混凝土厚度，当厚度确定后就需要搭设相应的浇筑平台，在浇筑前需要对基底平整度进行最终复测，当复测结果满足施工要求后，就可以安装相应的导管与集料斗并布置浇筑点。在实际工程建设过程中，若要进一步提高施工效率与安全性，还可以在封底混凝土中添加速凝剂与钢纤维，以保证有效提高封底混凝土强度。

2.4 抽水、第二道围檩及支撑施工

前期施工结束后就需要结合实际情况来检查封底混凝土强度，当强度达到基本要求后，就可以开展抽水工作，当抽水达到第二道围檩下50 cm左右即可停止。在抽水工作停止后就需要进行第二道围檩以及内支撑施工，随后还需要进行抽水，抽水需要抽到封底部位，同时利用围堰来外封堵水。最后就是对基底进行处理，并进行墩台与墩柱施工[3]。

3 钢板桩施工中的问题及处理方案

3.1 打桩受阻

这一问题出现的主要原因就是因为在工程建设过程中遇到砂层或砂砾层，并且将桩停在砂层中，导致钢板桩连接锁扣锈蚀或变形，进而引发打桩受阻。为解决这一问题，需做以下工作：首先，对施工环境进行勘查，以制定相应的打桩深度；其次，在打桩前对钢板桩进行检查，若是发现连接锁扣处存在严重的锈蚀情况就不能应用在工程建设中；最后，应用合理的方式进行辅助沉桩，以提高钢板桩的稳定性。

3.2 偏 斜

因为水下地质环境较为复杂，所以在打桩过程中就会出现被大石块或是杂物挤压的问题，这就会产生偏斜问题，所以为了进一步提高工程建设合理性，就需要结合实际情况对这一问题进行优化。若是发现桩体出现偏斜，就需要将其向上提高1～2 m再向下锤进，如果还是存在偏斜，就需要重复进行提升和下锤，以通过这样的方式将石块震碎，进而矫正钢板桩。

3.3 钢板桩无法有效合龙

在工程建设中经常会出现钢板桩无法有效合龙。所以在实际工程建设过程中就需要采用合理的方式来提高工程建设合理性与有效性，并解决这一问题。在实际工程建设过程中，为了保证钢板桩能够有效合龙，就需要在钢板桩插打过程中加强对其垂直度与尺寸的检查力度，并在发现问题后及时调整，进而有效提高钢板桩合龙效率与质量[4]。

4 组合式围堰方案

为了将组合式围堰施工技术应用合理性及其施工细节充分展现出来，以邳州张楼特大桥工程组合式围堰施工进行介绍分析。这一工程的五号和六号墩位涉水墩台桩基施工处在河中位置，所以在施工过程中相关施工人员就需要打入长钢护筒，通过总结可以得出，长钢护筒的水下部分不能在浇筑封底前重复利用。所以就需要将钢板桩围堰和长钢护筒利用工字焊接的方式连接成为整体，同时还需要浇筑桩基混凝土长钢护筒来提高钢板桩围堰稳定性，这样可以在一定程度上弥补嵌固深度不足的问题，进而形成全新的钢板桩钢护筒组合围堰形式，其作用优势就在于施工成本与工期能够得到合理控制，同时施工难度也有效降低。在实际工程建设过程中，施工单位为了进一步提高长钢护筒的刚度，并在一定程度上来提升组合钢板桩围堰稳定性与倾覆能力，就需要结合实际情况在混凝土灌注时对五号和六号墩台的四个角桩桩头混凝土进行设计，以保证混凝土顶部能够超出桩顶设计标高2 m[5]。

邳州张楼特大桥的五号和六号钢围堰应用拉森钢板桩，围堰设计顺桥向9.7 m、横桥向13.15 m，在墩台底部还设有2 m高的封底混凝土。围堰从上方直到下方设有两道钢支撑围檩，腰梁则利用双拼I40b型号的钢材，斜支撑以及对向支撑利用D529×10钢管。为了进一步提高围堰的抗倾覆能力并提高围堰稳定性，在设计过程中好将五号墩的四角桩基护筒插入了承台底部4 m深，在四个桩基浇筑过程中，桩基桩头混凝土的顶部一定要超出设计标高2 m[6]。

在施工设计与总结中确定，钢围堰需要利用12 m长的拉森钢板桩围堰进行施工，在设计过程中还在其内部配备了两层内支撑，与此同时，拉森钢板桩围堰的第一、二道围檩和预留出的四个钢护筒还需要利用双拼I40b型钢焊接进行连接，但是在设计过程中了解到，钢护筒不能与斜支撑进行连接。在施工过程中需要将四个角处的桩基钢护筒插入墩台底部4 m的位置，在施工完成后不将其拔出，而是继续将其与内支撑利用工字的焊接方式进行连接，以保证其能够形成一体，以进一步提高围堰施工稳定性。六号钢围堰利用15 m长的拉森钢板桩围堰进行施工，为其内部设计了三层内支撑，同时也将其四个角的桩基插入墩台底部4 m位置。

5 组合式围堰受力分析

5.1 围堰稳定性分析

钢围堰的拉森钢板桩嵌入深度仅为2 m左右，那么在施工过程中首先就需要结合水流与土压力的作用对其整体稳定性进行分析。本文以五号围堰整体稳定性为例进行分析。首先对其未加钢管护筒护桩的情况进行分析，需要结合其实际情况进行计算，需要对流水压力、流水压力对围堰倾覆力矩、土压力力矩进行总结，并计算出相应的稳定安全系数，通过最终计算了解到未加钢管护筒护桩无法满足实际应用与施工需求[7]。随后对加钢管互通护桩进行分析，通过未加钢管互通护桩的计算，只需要对其部分信息进行调整即可计算出最终稳定安全系数，结果表示增加了钢护筒护桩后，围堰的抗倾覆能力得到了有效提升。

5.2 围堰降水方案及抗浮检算

施工单位若要进一步提高施工围堰稳定性，并保证其坑底不会出现上涌破坏的问题，使其坑内降水能够使用分次降水。在封底混凝土施工结束后，就需要结合实际情况在坑内墩台四角处分别设计降水井，以通过这样的方式来保证可以将降水井水位控制在低于封底混凝土地面高程的状态。首先，外拉森钢板桩施工结束后，相关工作人员就需要应用水泵使围堰内水位能够保持在第一道围檩下50 cm处，随后开展第一道围檩的支撑工作。在第一道围檩施工结束后，还需要利用水泵继续降低水位，使其能够保持在第二道围檩下50 cm处，同时进行第二道围檩内支撑施工。当两道围檩施工全部结束后，为了降低底部出现上涌破坏问题的概率，还需要开展坑底水下开挖与封底混凝土施工工作，当封底混凝土达到施工要求后，再进行围堰内降水，以通过这样的方式来避免坑底上涌破坏问题出现的概率。

5.3 围堰受力分析

施工单位需要利用现代化的方式进行施工分析，例如应用MIDAS软件建立相应的模型，并将相应的施工单元融入到模型中进行计算，以通过这样的方式得出准确的水压力、主动土压力、被动土压力、水流压力等数据。在设计分析过程中还需要结合钢板桩与内支撑在外荷载作用下的影响制作出应力云图，以了解围堰钢板桩的最大应力和内支撑体系最大应力，通过相关数据总结分析可以了解到围堰钢板桩最大应力为69.85 MPa，内支撑体系的最大应力为119.2 MPa，均处在相对安全的状态。不仅如此，在设计过程中还需要制作出围堰整体结构在外荷载作用下的变形云图，通过变形云图的总结可以得知，施工期间围堰整体最大变形为5.11 mm。同时在云图中还了解到，其最大组合盈利为0.584 MPa，数据结果小于抗拉强度设计最高值，所以满足施工基本需求。

6 工程建设技术应用价值

工程建设的技术应用可以为工程建设效率与质量带来显著的作用，所以需要结合实际情况对工程建设技术应用价值进行深入总结分析。通过对工程建设工作的总结可以得出，在深水浅覆盖层水域进行施工，应用常规围堰结构无法很好地提高工程建设质量与效率，同时工程建设过程中围堰的稳定性也会受到影响，所以就需要结合实际情况对技术进行创新优化，在实际工程建设过程中应用组合式的施工技术，既可以提高工程建设效率，还能够保证其施工成本支出得到控制。在组合技术应用过程中，还可以进一步提高围堰结构的稳定性，以保证其能够满足工程建设需求，并降低对现有基桩的影响。与此同时，在实际应用过程中还可以进一步提高施工安全系数，因为在工程建设过程中应用组合施工技术，可以使围堰的抗倾覆能力安全系数从0.1提升至9.47。在实际工程建设过程中，施工单位将现代化技术合理地应用，以通过这样的方式去计算相应施工环节的数据，并对其结构整体进行调整。这样在后期继续进行此类工程建设时，就能够根据以往工作经验制定出相应施工思路，进而为后续工作的合理开展打下坚实基础。

7 结束语

随着我国社会与经济的快速发展，桥梁工程建设技术优化提升能够对工程建设带来很大的帮助，桥梁墩台组合式钢板桩围堰施工技术的应用能保证工程建设的效率与质量。在实际工程建设过程中，相关施工单位需要结合实际情况制定相应施工计划，同时还需要结合实际情况对技术应用进行创新优化，以通过这样的方式来进一步提高工程建设合理性与有效性。

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