某大桥水中主墩承台钢板桩围堰施工概述

摘要：本文介绍了某河大桥主墩承台钢板桩围堰的构造与施工工艺。

关键词：钢板桩;围堰;承台

Abstract: this paper introduces a river bridge pile caps is main piers steel sheet pile structure and construction technology of cofferdams.

Keywords: steel sheet pile; Cofferdam; Pile caps is

中图分类号： TU392 文献标识码： A 文章编号：

1、工程概况

某线高速公路大桥跨越某河，主桥采用(62+110+62)m预应力砼变截面连续箱梁，一跨跨越某河，水中主墩下部结构采用薄壁实心墩，基础采用1.8m直径的钻孔灌注桩，每个墩单幅共2排6根桩。承台为直线带圆端形的闭合四边形，单幅单个长13.9m、宽7.7m、高3.5m，承台顶标高为3.0m、底标高为-0.5m，承台下设置80cm厚的封底混凝土。主墩处河床标高约-0.89~0.52m，常水位标高约0.9m~1.4m，受潮汐影响。河床覆盖层主要为淤泥层，地层由海陆交互相沉积层、冲洪积层、下浮加里东期和燕山期基岩组成，岩石强度较大。

经对承台施工方案反复的验证和必选，充分从成本、工期和质量等各方面综合考虑，决定采用单层钢板桩围堰施工。

2、钢板桩围堰方案设计

左右幅承台合并设置围堰，考虑到承台尺寸和施工便桥、平台的影响，围堰平面尺寸拟定为35×10m；采用拉森Ⅳ型12m长的钢板桩，钢板桩围护后进行开挖及承台施工。

采取排水开挖的施工方式，抽干围堰中的水后，人工配合机械开挖河床到设计标高。在围堰内标高+1.4米处设置内围囹采用2H35型钢，内部顺桥向设置3处钢内撑，钢支撑与对撑均采用直径426mm壁厚8mm的钢管桩。为不影响承台施工，除桥中线的钢支撑外，其余的钢对撑在封底砼达到强度后拆除。

图1钢板桩围堰构造示意图

3、围堰受力分析

3.1最不利工况的选择

最不利工况的选择可根据围堰总体施工流程确定：

（1）、桩基础完成后，拆除桩基础施工平台，并将钢护筒切割至标高1.4m处，制作导向支撑，钢支撑同时起导向的作用，精确对位后，在钢护筒上拼接导向架，作为插打钢板桩的导向；

（2）、采用吊机和振动锤插打钢板桩，桩顶标高为+3.0m，桩底标高-9.0m；

（3）、钢板桩插打合拢后，安装钢内撑后，抽水到围堰基底；

（4）、抽水完成后，开挖基底、整平，浇注封底混凝土。等封底混凝土达到强度后，拆除部分钢内撑，进行承台施工。

根据以上施工流程可确定最不利工况1：完成围堰和基底开挖，围堰内抽干水到开挖好的封底砼基底、尚未浇注封底砼时，此时钢板桩与钢支撑受到的水压力与主动土压力最大，为最不利工况。

最不利工况2：封底混凝土达到强度，拆除妨碍承台施工的内对撑后。

3.2钢板桩和钢支撑的验算

开挖面以下土体按照均匀分布的弹簧支座模拟，根据钢板桩所承受的水压力、土压力和内支撑的布设、土体弹簧支座系数，采用有限元软件建模计算，每延米钢板桩弯矩分布如图2所示：

工况1钢板桩弯矩图（KN.M）工况2钢板桩弯矩图（KN.M）

图2钢板桩弯矩图（KN.M）

工况1下钢板桩受到的最大弯矩，工况2下钢板桩受到的最大弯矩为51KN.M，则钢板桩受到的最大弯曲应力

，强度满足要求。

钢支撑根据钢板桩的受力根据钢板桩计算所得的反力，和内支撑的材料、尺寸建模进行计算

图3 钢支撑计算模型图

经电算得工况1下钢支撑的最大弯曲应力和压应力为64MPa＜215MPa，最大剪应力为30MPa ＜125MPa。工况2钢支撑的最大弯曲应力和压应力为63MPa＜215MPa，最大剪应力为18MPa ＜125MPa。

4、施工工艺

4.1、钢板桩的插打

钢板桩从两岸侧围堰中心开始打入第一片钢板桩，然后逐步向两边插打，在河下游合龙，最初的一、二块钢板桩的打设位置和方向要确保精度，以起到样板的作用。每完成3米测量校正1次，确保在同一直线上。每根钢板桩施打完毕后，即与槽钢焊接牢固。根据起吊能力确定逐根插打到稳定的深度，一般为2-3m，待全部插打完毕后再依次打到设计标高。钢板桩合龙通过精确计算，确定龙口位置，配置相应规格的异形钢板桩，现场实测异形钢板桩的角度和尺寸，根据实际切割焊接异形钢板桩，以确保整个围堰的密封性。

4.2、设置围堰支撑、抽水与防渗与堵漏

钢板桩围堰封闭后，安装钢内撑。钢内撑安装完成后进行抽水，抽水过程中应严格控制抽水速度和抽水高度。钢板桩打入之前在锁口内涂以黄油、锯末等混合物，当锁口不紧密漏水时，用棉絮等在内侧嵌塞，外侧包裹一层防水彩条布，起到防水和减小水压力的双重效果，抽水时同时在外侧水中漏缝处撒大量木屑或谷糠和炉渣的混合物，使其由水夹带至漏水处自行堵塞，在桩脚漏水处，采用局部砼封底等措施。若漏水严重，堵漏困难时，在钢板桩外侧补打木桩围堰，木桩围堰内侧铺设彩条布，在彩条布与钢板桩围堰间填筑粘土进行封堵。实践证明，这种防渗堵漏方法是实际可行的。

抽水到基坑底后，进行人工基底清理工作。在承台四角挖集水坑，周边做排水沟，用水泵及时排除围堰内渗水。

开挖到设计标高后，铺设透水的砂垫层并整平后，可按常规进行干封底施工。为了防止以后钢板桩拆除困难，在钢板桩上的混凝土封底范围涂刷脱模剂。如果渗水量较大，为防止干封底混凝土下水压力太大，可在封底混凝土周边留一些孔通到基底砂垫层，使地下渗水能够流出来，减小水压力。

4.3、钢板桩的拔除

承台施工完成后，进行钢板桩的拔除。钢板桩拔除采用振动锤，作业前对每个板桩的打入情况，作详细调查，以此判断拔桩作业的难易程度在墩柱浇筑完成后，进行支撑的切割工作，用浮吊进行拔桩。在内支撑全部拆除完成后，进行钢板桩的拔除。在拔桩时，采用振动锤进行拔除，拔一根清理一根。并及时运走，以保证场地的清洁。

5、结语

某河大桥采用钢板桩围堰将有水作业变成无水作业，钢板桩围堰施工从插打钢板桩到完成封底仅15天，给承台施工创造了一个安全的环境，为顺利完成承台施工打下了基础。在水不深的情况下，与套箱围堰、筑岛围堰等方案比较，具有工期短、安全可靠的突出优势。