钢板桩围堰在桥梁施工中的应用分析

潘路星

（湖南省航务工程有限公司，湖南 长沙）

引言

围堰工程中最常见的是钢板桩，具有施工速度快、防水性能好和可重复利用等特点，能轻易的打入坚硬的土层中。钢板桩围堰作为封闭防水、挡土结构，适用于深水区各类土及浅水淤泥质土层基础工程施工，可以根据结构截面需要，组成各种外形的围堰组合，并可周转使用多次，节约材料费，降低措施项目造价。我国地形多样，山川河流及湖泊众多，水域面广，随着经济的不断发展，大型深水桥梁的建设也越来越普遍。大型深水桥梁需要大量的钢板桩围堰工程，对钢板桩围堰的质量要求也越来越高。因此，必须不断提升钢板桩围堰的施工技术，以确保桥梁基础工程的质量及工程进度[1]。

1 工程概况

某高速公路项目某特大桥梁，其中主桥全长813.9 m，布置图见图1。该桥梁工程桥墩承台位于岸边，承台尺寸为：25.6 m×8.6 m×3 m，基坑开挖深，内外水流渗透压力大，工期紧。主塔承台构造采用钢板桩围堰的基坑支护系统，主塔承台平面图见图2。

图1 大桥布置图

图2 主塔承台构造平面图

2 主桥承台施工步骤

2.1 主桥承台施工流程一

（1） 主桥承台桩基全部施工完后拆除承台范围内钢管桩平台， 先清除承台范围钻渣及开挖至河床面以下2 m 左右标高[2]。

（2） 在最外围桩基钢护筒上位置焊接承重梁牛腿（以第一层围檩标高控制），在承重梁平台上拼装第一层围檩做为导向梁，施打钢板桩形成承台围堰。

（3） 安装第一层围檩内撑，将第一层围檩限位固定，开始围堰内基坑开挖。

2.2 主桥承台施工流程二

（1） 第一层围檩及内撑安装好受力后，开始承台基坑开挖，同时利用补水管往围堰内倒灌水，保持围堰内外水头差平衡。

（2） 水下开挖至基底后整平，先浇筑承台1.8 m厚水下封底砼。

2.3 主桥承台施工流程三

（1） 封底砼施工完达到设计抗压强度后，开始围堰内抽水，抽水至第二层围檩标高，便安装第二层围檩，再安装内撑[3]。

（2） 继续抽水，按上述方法安装好第三层围檩圈梁及内撑。

2.4 主桥承台施工流程四

（1） 围檩内撑全部安装完，抽干积水，割除桩基钢护筒，凿去桩头上的混凝土，然后在承台施工区域上浇筑厚度为20 cm 的C20 混凝土作为垫层，并确保垫层平整，然后开始进行承台的钢筋混凝土施工。

（2） 绑扎承台钢筋，安装3.0 m 高模板，一次性浇筑承台砼。

（3） 拆除承台模板，将第一二层围檩中间两道内撑调整避开墩身，然后拆除第三层围檩内撑，进入墩身施工；（主桥承台施工流程一至流程四见图3）。

图3 主桥承台施工流程四

3 主桥承台钢板桩围堰施工要点

3.1 主桥承台钢板桩围堰结构形式

主桥承台围堰平面尺寸为27.6 m×11.6 m，采用拉森IV 型钢板桩，基坑开挖深度为5 m，采用水下封底，设三道围檩内撑。

3.2 桩板桩插打与合拢

（1） 导向框圈拼装：在完成所有前期准备工作后，首先要进行导向框圈的拼装。导向框圈的安装位置必须严格按照施工图的放样进行。同时，在四个角落还要设置定位桩[4]。

（2） 钢板桩插打：主桥承台钢板桩插打方法为：开始的一部分逐块插打，后一部分则先插合拢后再打，插打次序为从上游开始，在下游合拢，每边由一角插至另一角。

（3） 施工注意事项：主桥承台由于桥位区船只流量大，施工过程中应加强警戒，与海事部门紧密沟通，避免因大型船只速度过快带来浪损。

3.3 内撑系统施工

（1） 内撑系统是由型钢制成的框架结构组合而成的。内撑杆采用单根最长10.4 m，最大间距为4.4 m；内支撑结构示意图见图4。

图4 主桥承台内支撑结构示意图

（2） 钢板桩插打时的导向框是第一道内撑圈梁，主桥承台的第二和第三道围檩内撑则随着内排水位的下降，同时结合安装进程进行安装。

（3） 拆除桩基施工平台工字钢作业应在完成桩基施工检测后进行，再进行内撑安装。同时第一层内撑圈梁可做为钢板桩安装的导向梁。开挖承台基坑时，主桥承台为湿挖，浇筑水下封底砼后再抽水降低围堰水位，结合外排后内部水位的下降，对每一层的围檩牛腿支撑进行焊接。

（4） 安装顺序为：首先安装圈梁，形成矩形框架，其次进行撑杆的安装，最后进行斜撑的连接。

3.4 钢板桩围堰抽水堵漏

（1） 主桥承台钢板桩插打完成并做好加固措施， 等封底混凝土达到一定强度后即可向外排水，排水速度应该缓慢地进行，需要时刻留意围堰的受力变化并针对性突发状况采取相应的处理措施。

（2） 对于钢板桩围堰的漏水情况，需要随时进行检查。桩脚渗漏时采用在桩脚处填筑土袋的止水。

3.5 主桥承台基坑开挖施工

（1） 主桥承台承台基坑开挖：河床下方的基坑开挖深度为5.0 m，总共需要挖掘的土方量约为2 000 方。

（2） 在桩基施工结束后，首先使用长臂挖掘机和抓土机（停靠在钻孔施工钢平台上），将围堰内堆积的钻渣和泥砂挖掘到低于河床面标高大约在2.5 m 左右的位置后（具体深度根据工程实际进行挖掘），再进行承台内的钻孔钢平台的拆除作业，并且安装钢板桩围堰。当钢板桩插打完毕后，使用空气吸泥机与长臂挖掘机配合进行开挖作业。挖掘机会将围堰内的粉质黏土层搅动，并且利用气动吸泥机吸取泥土，直到达到设计的基坑底部高度。在挖掘过程中，会在施工水位以下进行操作，为保持围堰内外水压平衡，在施工水位50 cm 处的钢板桩上安装一个Φ315钢管进行补水。

（3） 在基坑底部，需要设置至少四条安全爬梯通向钢平台，确保通道畅通，并设置好安全围护结构。

4 主桥承台基坑开挖监测

4.1 桩顶位移监测

（1） 测点布置：一般沿钢板桩围堰的边长等距离布置若干测点。主桥承台钢板桩围堰长边侧等距度布置5 个测点，短边测布置3 个，每个角点设置1 个测点，中间两根直撑中部设置2 个测点，共14 个测点。测点布置在第一层支撑上，具体位置见图5。

图5 主桥承台承台钢板桩围堰监测点布置示意图

（2） 安装方法：在钢板桩顶和第一层内支撑上设置刻有十字丝的测点。

（3） 测试方法：采用全站仪进行监测。

（4） 数据处理：每次测试应形成测试报表，例如以表1 为主桥承台承台开挖位移监测指标值统计表。

表1 主桥承台承台开挖位移监测指标值统计表

4.2 桩身变形监测

（1） 在矩形钢板桩围堰的四边中间位置，桩身的变形较为显著，因此可以考虑将测点安排在围堰四边的中央，利用吊锤来检测钢板桩围堰整体垂直度的情况。

（2） 将每次的测斜曲线汇总在一张图表上，以便分析钢板桩围护结构在不同施工工况下的变形情况。

（3） 监测控制预警值：监测控制预警值采用设计值进行预警值。

5 主桥承台封底砼施工要点

（1） 由于水下浇筑时，混凝土表面无法达到理想的平整程度，因此决定将混凝土顶面的高度控制在承台底部标高以下约20 cm，直到混凝土达到足够的强度后再抽干积水，割除桩基钢护筒，凿去桩头上的混凝土，然后在承台施工区域上浇筑厚度为20 cm 的混凝土作为垫层。

（2） 混凝土通过混凝土搅拌站集中搅拌制备，并由水泥运输车（水上水泥运输船）运输到工地，并通过输送泵和布料杆泵送到指定位置。

6 结论

本文以某高速公路特大桥桥墩承台钢板围堰施工为案例，分析了钢板桩围堰在桥梁施工中的应用中的施工技术要点。具体包括钢板桩围堰结构形式选用、材料及设备进场要求、桩板桩插打及合拢注意事项、内撑系统施工要求、承台封底砼施工方案。钢板桩围堰施工过程中要结合具体的实际，不断进行创新。