浅水河床组合拉森钢板桩围堰快速施工技术

徐 领/XU Ling

（中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京 101116）

迅猛发展的经济建设势必带来不断扩大的城市建设和改造规模，而连接城市发展的道路建设以网状形式逐渐向外围敷设，城郊河道中施工桥梁的情况也将越来越多。城郊河道施工水中桥梁，受工期短、环境条件复杂、技术难度高、抽水设备等因素影响，传统的施工方法已无法满足现在桥梁施工要求，尤其在汛期，流量大且不能断流的河道里，对施工安全可靠性的要求更高。

荆门西交通基础设施补短板一期项目尉迟恭路跨车桥水库大桥位于石头河河床上，承台基坑深约4.5m，承压水头高于基底标高，地下水较为丰富。该地区每年的4～6 月为雨季，雨水量较大，需在汛期前完成承台并回填基坑。为保护下游生态环境，石头河不能断流，因此通过采用组合钢板桩围堰分区、中间预埋管涵的施工技术，不仅保证了施工期间河流畅通，而且实现了承台基坑开挖的干作业环境。

1 工程概况

荆门市尉迟恭路西起站前路、东至西三环，全长约3km，红线宽41m，属于城市主干路。沿线设计桥梁1 座，为尉迟恭路跨车桥水库大桥交通桥，桥梁全长570m，上部结构采用30m 跨径结构简支桥面连续预制小箱梁和变高连续现浇箱梁，下部结构桥墩采用矩形柱式墩，17#桥台采用重力U 型式桥台，基础采用钻孔灌注桩基础。其中桥梁的0～5#桥墩位于漳河水库内，若采用传统的钢栈桥+钢平台施工方案，施工钢材量大，施工工期较长，则不能在汛期前完成桥梁下部结构施工。为此，研发了浅水河床不断流组合拉森钢板桩围堰快速施工技术以解决上述难题。

2 地质概况

该桥梁跨石头河，河流宽约40m，勘察期间水面标高约105.30m，水深约1.5m，淤泥厚度约1.2m，经调查，石头河雨季最高水位约110.5m。河床主要由淤泥质土和黏土组成，水流速度一般，河道底部起伏平缓，冲刷作用不明显。根据钻探揭露，在钻探深度揭露范围内分布有4 套共5 个工程地质层，分别是第四系淤泥质粉质黏土层（②Q4l），第四系晚更新世冲洪积黏性土（③Q3al+pl），细砂④、下伏基岩为上侏罗系桐竹园组强风化泥质砂岩（⑤J1t3、⑥J1t2)。

本工程在④层细砂测得潜水，勘察期间石头河附近钻孔测得潜水水头为0.6～1.3m，水位年变化幅度在1.0～2.0m，水位标高位于96.15～96.61m，车桥水库附近钻孔测得潜水水头为0.7～1.5m，水位年变化幅度在1.5～2.0m，水位标高位于 101.89～102.67m。

3 施工技术

3.1 技术原理

如图1 所示，组合拉森钢板桩围堰施工技术外层采用双层钢板桩围堰+黏土组合，将河道分为两个作业分区，在两个作业分区之间埋设管涵，保证河流畅通，保护生态环境；内层采用单排钢板桩+钢支撑组合进行承台基坑开挖；同时在管涵上方回填土方，修筑施工便道，连通河道两侧作业区。具体施工流程为：施工准备→水上进占方式填筑施工平台→施工两工作分区外层双排钢板桩围堰→外层双排钢板桩围堰填黏土→开挖两工作分区之间土方→埋设过流涵管→施工便道→填筑施工平台→桩基施工→打设内层钢板桩围堰→承台基坑开挖和支撑→施工承台→基坑回填→拆除钢板桩和支撑。

图1 组合钢板桩围堰平面图

3.2 技术方案

1）外层钢板桩围堰施工 外层钢板桩围堰采用12cm 长拉森IV 型双排钢板桩，采用填筑采用水上进占方式填筑土石方既作为钢板桩施工平台有作为施工便道路基，钢板桩插打选择从围堰起始端向河床中心处施工，在河床中心封闭端进行合拢。钢板桩采用履带式打桩机进行插桩。

2）回填黏土 外层双排钢板桩围堰之间回填黏土，回填前将钢板桩之间的水抽排，黏土分层回填，采用人工夯实。

3）埋设涵管 钢板桩围堰由双排钢板桩＋黏土组成，设置于0#台～5#墩，分为0#台～3#墩、4～5#墩两个分区，两分区距离14m，在分隔区北侧对应堰体位置底部预埋两层管涵，采用DN1200 混凝土管，共2 层，每层9 排，下层每排10 根，上排每层9 根，14m 宽。

4）施工便道 在管涵上方采用石渣料填筑施工便道后浇筑混凝土路面，路基8m，路基上铺7m 宽，20cm 厚碎石，混凝土路面宽6m，采用20cm 厚C25 混凝土硬化。

5）填筑施工平台 由于承台基坑范围内为原河床沉积的淤泥，故采用土石方回填，形成施工作业平台，并与主便道连接。待承台桩基完成后打设内层钢板桩。

6）内层钢板桩围堰施工 内层钢板桩围堰采用9m 拉森IV 型单排钢板桩支护，钢围檩采用H300 型钢，钢支撑采用H300 型钢，在钢围檩下方设置450 三角托板，间距2 400mm。

7）钢板桩拆除 钢板桩打设完成后，采用机械分层开挖承台土方至钢支撑下0.5m 处，架设围檩和钢支撑。挖至设计标高处时要保留不小于10～20cm 的厚度，采用人工挖至基底高程，严禁超挖。待基坑开挖完成后及时试做承台和墩柱。待承台和墩柱混凝土土强度达到75%后，采用土方回填基坑，基坑回填分层夯实，每层回填不大于30cm，采用液压振动平板夯进行夯实，压实度达到95%。回填至承台顶标高时拆除钢支撑，基坑全部回填完成后拆除钢板桩。

4 控制要点

1）限位装置在钢板桩插打前设备在导向架上，大小比钢板桩每边放大1cm。插打时用垂球随时保持观测，确保钢板桩插打过程中插正、插直。

2）钢板桩打设过程遇强风化岩层，先采用∅300mm 的长螺旋转杆引孔，引孔间距为450mm，孔深为钢板桩打设深度。

3）为了抵抗水流冲击，钢板桩插打至设计标高后需立即与导向架焊接。

4）合拢钢板桩施打时间基本与一般钢板桩插打时间相同；在打桩期间，合拢钢板桩的锁口与相邻桩的锁口要联结完好；合拢钢板桩打入后，其相邻两根桩的倾斜度与合拢前倾斜度一致，仍保持在0.2%以内。

5）黏土回填采用挖掘机平板夯，按一定方向进行打夯，一夯压半夯，夯夯相接，两遍纵横交叉，分层夯打。

6）承台基坑开挖时及时架设支撑，以确保基坑开挖安全。

5 结论与展望

1）采用双层钢板桩围堰，外层钢板桩围堰由双排钢板桩＋黏土组成，强度高、阻水性能好，不仅实现了围堰内无水作业环境，而且施工安全可靠，对河岸更是起到很好的保护效果。

2）将钢板桩围堰分为两个分区，在两个分区之间埋设管涵，在满足工期节点的同时，保证了河流畅通，确保生态环境不被破坏。

3）相较于传统的钢栈桥和水上钢平台方案，浅水河床不断流组合拉森钢板桩围堰施工技术，在减少钢材用量的基础上，内层钢板桩可以在承台施工完成后拔除重复利用，节约材料成本；同时钢板桩施工速度快，打设方便，双层围堰刚度大，节约工期成本，最终实现项目综合经济效益453.76 万元。

4）该技术在浅水河床的围堰施工中得到了成功应用，取得了显著的社会、环保和经济效益，但对于其他河流区域仍需进一步研究和实践。