深水桥梁钢板桩围堰施工技术

深水桥梁钢板桩围堰施工技术

金建兵

中铁二十五局集团第一工程有限公司广东广州510405

摘要：如何安全、快速的指导深水桥梁基坑施工是当前最为重要的一项工艺，现场通过采用钢板桩围堰施工，效果良好，考虑到各围堰结构构件在围堰内封底后抽干水后各工况最为不利，施工中严格监控，确保施工安全。本文主要介绍深水桥钢板桩围堰的施工。

关键词：深水桥梁基坑钢板桩围堰

Constructiontechnologyofsteelplatepilecofferdamfordeepwaterbridge

JinJianBing

（ChinaRailway25BureauGroupFirstEngineeringCompanyLimitedGuangzhou，GuangdongProvince51405）

AbstractHowtoguidetheconstructionofdeepwaterbridgefoundationpitsafelyandquicklyisthemostimportanttechnologyatpresent.Thesiteadoptssteelplatepilecofferdamconstruction，theeffectisgood，consideringthateachcofferdamstructurememberisthemostunfavorableafterpumpingwateraftersealingthebottomofthecofferdam.，Strictmonitoringduringconstructiontoensureconstructionsafety.Thispapermainlyintroducestheconstructionofsteelpilecofferdamofdeepwaterbridge.

KeywordsDe1epwaterBridge；Basepit；SteelPlatePile；cofferda

1工程概况

1.1桥址概况

新建铁路赣州至深圳客运专线柳城东江特大桥在里程DK222+695～DK223+473处跨越东江，其中25#主墩位于东江主航道，采用（88+160+88）m连续刚构跨越，由于上游东江水利枢纽调节，桥址区水流平缓，两侧均为砂砾石河岸，阶地植被茂盛，均有乡村道路到达岸边，路面面宽约3m。

1.2结构设计

桩基设计：25#墩为刚构主墩，桩基按端承嵌岩桩设计，每个墩各有20根直径为Φ2.2m的钻孔桩。

承台结构设计：25#墩身高度分别27.5m，承台设计尺寸均为2220（横桥向宽）×1755cm（顺桥向长），承台厚度5m，25#墩承台底部标高为49.976m，施工水位61.5m，承台底部至水面高差为11.524m。承台底承载力为250kpa；墩位河床面标高约55m。

1.3通航情况

根据施工图，柳城东江河道通航等级内河III级。目前由于已建水利枢纽的蓄水，东江河段航道通航条件有所改善，但船舶流量不大，主要为区间的沙船、渔船及小船等。

1.4施工环境

1.4.1水文条件

主要包括流域面积F=8153km2，百年设计流量Q1%=8631m3/s，百年设计水位H1%=67.27m，设计流速V1%=1.85m/s。施工水位61.5m。河道通航等级内河Ⅲ级航道，通航净空高10m，通航净宽110m，最高通航水位62.0m。

1.4.2地质特征

25#墩地层按其成因和时代分类主要有：第四系人工填土；第四系全新统冲洪积层粉质黏土，局部水塘、河江心洲表层有淤泥及淤泥质砂；第四系全新统残坡积层粉质黏土、含砾粉质黏土，角砾土；第四系上中更新统冲洪积层粉质黏土、含砾粉质黏土，下伏基岩为石炭系-灰岩、角砾状灰岩、砂砾岩、石炭系-页岩、泥盆系-千枚岩、泥盆系-石英砂岩，岩性较复杂。

2施工方案

2.1总体施工方案

柳城东江特大桥25#墩施工图采用单壁钢围堰。根据墩位地质情况及承台底需埋入河床面以下5m（未含封底混凝土2m厚）多，钢围堰下沉入土困难以及不能周转使用等诸多不利因素，经相关单位批准后，变更为采用钢板桩围堰；根据承台尺寸及施工水位情况，钢板桩围堰采用横桥向宽25.2m，顺桥向长20.55m，长度为18m拉森IV型钢板桩。采用C20混凝土封底，厚度2m。以下以25#墩为例，叙述深水桥钢板桩施工的相关事宜。

2.2钢板桩围堰施工方案

2.2.1钢板桩围堰设计及参数

拉森IV型钢板桩长度18m，围堰尺寸为承台尺寸加宽1.5m，围堰尺寸25.20m×20.55m，支撑体系共设置4道围檩及支撑，围囹为双拼I45a工字钢，第一层内支撑为双拼I45工字钢和630mm螺旋管；第二、三、四层内支撑为630mm螺旋钢管，壁厚10mm。

拉森IV型钢板桩有效宽度400mm，高度170mm，厚度15.5mm。

布置示意图见（图1第一层钢围囹平面布置图，图2第二、三、四层钢围囹平面布置图，图3钢板桩围堰立面布置图）。

图1第一层钢围囹平面布置图

图2第二、三、四层钢围囹平面布置图

图3钢板桩围堰立面布置图

2.2.2围堰施工工艺流程

施工流程：钢平台拆除→安装导向架→施工钢板桩→基坑底部吸泥→进行混凝土封底施工→基坑抽水→安装内支撑→承台、墩身施工→基坑回填→拆除钢板桩。

2.2.3围堰施工

（1）钢板桩选型及一般要求

①考虑到施工水位及承台底面标高，经受力计算分析，钢板桩采用拉森Ⅳ型，长18m。

②基坑支护钢板桩的尺寸应符合钢板桩的模数，桩在施工过程中的平面布置应保持整齐平直，周边没有不规则的转角。

（2）钢板桩的检验

钢板桩施前要对其合格性进行检验，检查其锁口内是否干净，如果有杂物（比如废旧填充物、焊渣等），应及时清除，对有缺陷的部位要及时修整，以方便现场可以快速的利用。

①检查锁口：选择一块约2m长跟现场施工所用具有相同规格和类型的钢板桩，来检查锁口是否有扭曲或者死弯，并对其进行校正，检查时采用卷扬机从桩头至桩尾拉动标准钢板桩作锁口通过检查。

②宽度检查：采用钢尺测量每片钢板桩的上、中、下三部分，控制每片钢板桩的相邻数值的差值不大于1mm，每片钢板桩的宽度具有相同尺寸。

③锁口润滑及防渗措施：在每片钢板桩锁口部位均匀涂以混合油，以增加钢板桩在使用时的防渗效果，保证钢板桩在施工过程中能顺利插拔。混合油体积配合比为：干锯沫和黄油和干膨润土的比值为3：5：5。

（3）钢板桩的定位与施打

①施工准备

a.一个承台范围内的所有桩基施工完毕后，拆除钻孔平台。平台拆除顺序从上至下进行，直至平台钢管桩全部拔除。

b.然后将水中桩基护筒割除，并结合封底混凝土施工平台标高确定护筒割除标高。

c.在插打之前需派人专门检查振动锤，确保线路畅通，功能正常。

②设备选型（表1QUY-50履带吊主要技术参数，表2DZ-90型振动锤主要技术参数）

表1QUY-50履带吊主要技术参数

表2DZ-90型振动锤主要技术参数

③钢板桩定位

a.施打钢板桩前应先制作导梁，并施打围堰定位桩。

b.为保证围堰尺寸的准确性，应加强对围堰的监控和量测：采用两台全站仪控制钢板桩的垂直度，如果发现垂直度超标，则必须将其拔出并重新打。如果有偏差，则通过吊机调正吊点方位及时修正。

打到设计标高，保证桩顶上口平直。

④钢板桩施打

插打顺序：从上游分两侧向下游合拢。

a.设置钢板桩施打导向架

为了提高钢板桩贯入土体的能力和防止钢板桩在施打过程中产生屈曲变形，在钢板桩施工前先设置一个“施工围檩”，即采用一定刚度和坚固的导向架以控制沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制钢板桩的打入精度。导向架采用单层双面形式，两面围檩之间的间距比板桩墙厚度大8～15mm。钢板桩施打时利用ZD90KW振动锤，以内支撑作为导向架，顺着导向架逐片插打钢板桩直到合拢。

安装导向架时应注意以下几点：1）首先应精确控制导向架的位置。2）导向架的高度应确保有利于控制钢板桩的施工高度和提高施工工效。3）导向架要确保有足够的刚度，在钢板桩打设过程中不产生下沉和变形。4）导向架不能与钢板桩发生碰撞，位置应保证垂直。

b.施打方法

依据施工条件和实际地形，采用每块钢板桩单独打入的方法，即从围堰的一角开始，逐块钢板桩进行插打，而且确保每块钢板桩从开始施打到结束不能停顿。为确保钢板桩施打过程中在同一直线上，每完成3m测量校正1次。如此重复操作，直至基坑钢板桩完成。

c.施工程序

1）首先定出钢板桩围堰的轴线，为确保施工过程中钢板桩具有良好的竖直度，采用导向架进行控制。

2）准备及送桩：利用打桩机吊起钢板桩，采用人工扶正就位。

3）在施工过程中应随时监控钢板桩的斜度，保证不超过2％，当偏斜过大时应采用拉齐的方法调整，不能调整时，应拔起并重新施打。

4）围堰在插打过程中若发生上游冲空采取抛填沙袋措施处理；下游积淤采取长臂挖机清理措施处理。

d.施工注意事项：

1）钢板桩在施打过程中应确保不晃动，以提高施工的精确性。

2）为防止超深发生，严格控制振动锤打击的高度，当钢板桩振动插打到距设计标高40cm时，应小心施工。

3）施工过程中人工配合将钢板桩慢慢插入锁扣，插入施打过程中动作应缓慢，在插入后可将吊绳稍微松开，让钢板桩凭其自重慢慢滑入岩层。

4）钢板桩在插打过程中可能发生偏斜，为减少钢板桩的倾斜度，可采用上下振动数次的方法来纠正钢板桩的位置，即当发生偏斜时，可先将钢板桩往上拔l.0m左右，再继续往下锤，这样可使大的石头等障碍物的位置发生改变，或者直接将其振碎。

5）施工过程中有时会发生将邻桩带入，可以采用将已经施工成型的相邻的钢板桩焊接在一起，并且在正在施打的桩连接口上涂润滑剂减少施工过程中与相邻桩的阻力（图4钢板桩的连接图）。

图4钢板桩的连接图

2.2.4内支撑的安装

1）内支撑包括围檩、斜撑、托架及对撑等内容。

2）封底完成后，内支撑自上而下的设置，边抽水边安装。

①在水面上按测量标高设置第一层围囹及内支撑，然后进行第一次抽水。

②围堰内水面标高在第二层围囹及内支撑设置位置以下0.5m时，第二层围囹及内支撑开始安装。

③围堰内水面标高在第三层围囹及内支撑设置位置以下0.5m时，第三层围囹及内支撑开始安装。

④围堰内水面标高在第四层围囹及内支撑设置位置以下0.5m时，第四层围囹及内支撑开始安装。

3）围檩采用双拼I45a工字钢，围檩安装在托架牛腿上，围檩与钢板桩的间隙用钢板填塞密实，托架牛腿用[16a槽钢加工，焊接在钢板桩上，每3m设置一道。

4）斜撑使用I45a双拼工字钢，各道支撑与围檩之间采用焊接方式连接。安装到位，及时安装斜撑。支撑杆与围檩之间的如果有间隙，采用钢板填充，可以让围檩所受的力传到支撑杆上，起到支撑作用。

5）钢板桩围堰抽水过程中，当因锁口不紧密而发生漏水时，用棉絮等在内侧嵌塞，同时在漏水处撒大量锯末或谷糠，由水夹带至漏水处自行堵塞。基坑抽干水后，钢板桩围堰内表面应基本无漏水，则说明钢板桩围堰成功。如有少数锁口缝隙较大的钢板桩因接头不紧密导致少量漏水，可以采用水泵进行围堰内强排。

6）在封底混凝土面靠近基坑长边中部各人工凿出一个深0.4m，直径0.8m小坑作集水井用。

3安全保证措施

坚持“安全第一、预防为主”的方针，采取以下安全技术保证措施：

3.1确保现场施工安全，建立健全安全保证体系；

3.2施工架子队应严格执行水上施工作业的各项管理规定，每个作业点均有专人负责现场施工安全，形成全面的安全管理体系，层层落实安全保障措施。

3.3加强安全培训教育，要求在施工中每一道工序开工前有安全技术交底，要坚持每天的班前教育和安全检查，让每个参建员工考虑到每个细小的环节，确保现场不出差错。

3.4施工区域必须配备足够的救生工具如救生圈、救生衣、救生竹篙等，为保证夜间足够的照明，现场应配备一定数量的固定式防水灯。

3.5应对施工人员开展游泳培训，加强自救和互救的能力，施工区域必须配置救生船泊，水上施工作业及船上流动作业人员应按严格规定穿着救生衣。

4结束语

对于砂类土、粘性土、碎石土和风化土岩石等河床的深水桥梁采用钢板桩围堰，钢板桩的强度比较高，防水性能好，根据现场施工环境及施工情况能按需要可以增加各种形状的围堰，并且可以多次重复使用，因此，它的用途广泛，值得推广。

参考文献：

[1]《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10752-2010/J1148-2011

[2]《高速铁路桥涵工程施工技术规程》Q/CR9603-2015

[3]《铁路桥涵工程施工安全技术规程》TB10303-2009/J946-2009

作者简介：金建兵（1965-），男，汉族，湖南株洲醴陵人，中铁二十五局集团第一工程有限公司工程师，研究方向：桥梁工程。