昆山市洞庭湖路太仓塘大桥主墩承台围堰施工技术

摘要：太仓塘大桥主桥采用变截面预应力混凝土连续梁，主桥下部结构主墩采用钢筋混凝土双柱式框架墩桥墩，基础采用1.6米的钻孔灌注桩，每个承台下为8根钻孔灌注桩，承台厚度为2.5m，外轮廓平面尺寸为18.4m×7m,两端采用3.5m的半圆。

关键词：变截面预应力混凝土连续梁、桩基础、围堰、桥梁施工

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

洞庭湖路太仓塘大桥主桥采用(43.5+75+43.5) m变截面预应力混凝土连续梁。太仓塘大桥连续跨越苏浏线航道（太仓塘）、昆太路。苏流浏线航道等级为Ⅴ级，净空标准为45×5m，最高通航水位1.847m，最低通航水位0.557m。

主桥下部结构主墩采用钢筋混凝土双柱式框架墩桥墩，基础采用1.6米的钻孔灌注桩，每个承台下为8根钻孔灌注桩，承台厚度为2.5m，外轮廓平面尺寸为18.4m×7m,两端采用3.5m的半圆。主墩灌注桩施工结束，进行承台施工。承台施工采用拉森式钢板围堰进行基坑支护。

2承台及拉森钢板桩围堰施工总体方案

根据承台平面尺寸及施工要求，8#、9#墩左右幅承台围堰平面尺寸都控制为22.4×11.0m。依据设计主墩承台底标高为-0.1m，经设计验算，采用15m长的钢板桩及附加一道围囹同时承台底浇筑1.0m厚的封底混凝土。

根据现场实际情况，现实测水面标高+1.0m，钢板桩顶标高设置为+2.5m（钢板桩长度15m，打入后底标高为-12.5m）。

围囹均采用双拼宽翼缘HK400cH型钢，内支撑采用φ630mm钢管壁厚10mm。在锁口钢板桩内侧设置牛腿，工字钢放置在牛腿上，环绕围堰一周形成围囹，以提高围堰的整体性，并为内支撑提供支点。内支撑支顶在围囹上，与锁口钢板桩、围囹形成连接，以抵抗围堰外侧水、土压力。

3钢板桩围堰施工技术

3.1施工准备

施工准备的充分与否，直接影响围堰施工的进度、质量和安全，它包括以下几方面的内容：技术准备、人员准备、施工机具准备、施工材料准备、钢板桩整理。

3.2插打钢板桩

插打钢板桩是整个围堰施工的关键工序，施工难度较大。

对于处理好的钢板桩，在堆放与运输过程中，避免碰撞，防止弯曲变形。各项工作就绪后，打设定位桩（可以利用钻孔桩平台钢管桩）并安设导向架。施工时，首先控制好第一根角桩的垂直度。在打桩过程中用仪器从两个相互垂直的方向同时控制，确保垂直不偏。其后钢板桩以已打好的角桩和导向架为定位，垂直插打至设计标高。插打过程中仔细校正钢板桩桩位且确保垂直。插打几片后，将已插打好的钢板桩点焊固定于导向架上。在整个施工过程中，用锤球始终控制每片桩的垂直度，及时采用千斤顶、木楔、导链等进行调整。插打过程中，遵守“插桩正直、分散即纠、调整合拢”的施工要点。

钢板桩的插打次序是从上游中心开始，下游尾部直线端结束。合拢处沉入最后一根时，由于施工存在偏差，可能使得空挡间距很难与钢板桩尺寸相吻合，有偏差时，在两边用导链葫芦对拉及时调整距离，确保最后一根桩的沉入。

（1）、第一根锁口钢板桩插打

确定围堰在迎水侧桥轴线上的锁口钢板桩为第一根，先进行辅助导向桩的插打施工。辅助导向桩采用壁厚8mm、直径52.9cm、长度15m的钢管，根据第一根锁口钢板桩的位置对辅助导向桩进行放样，然后用履带吊吊起电动振动桩锤（DZ45A型），通过电动振动桩锤的夹具起吊辅助导向桩，按放样位置将两根辅助导向桩打入地下，打入深度10m。辅助导向桩插打完成后设置导向架，导向架用型钢焊制而成，高度2m。最后用履带吊起电动振动桩锤（DZ45A型），通过电动振动桩锤的夹具起吊第一根锁口钢板桩，插入导向架，启动电动振动桩锤，将其打入地下，顶面标高控制在+4.0m，完成第一根锁口钢板桩的插打施工。

（2）、拆除导向架，拔除辅助导向桩。

（3）、第二根锁口钢板桩插打

放样后重新插打辅助导向桩，设置横向导向梁，采用与第一根锁口钢板桩同样的起吊方式吊起第二根锁口钢板桩，将第二根锁口钢板桩的锁口插入第一根桩的锁口，并用横向导梁的临时限位卡限定第二根钢板桩，启动电动振动桩锤，将其打入地下，顶面标高控制在+2.5m，完成第二根锁口钢板桩的插打施工。

（4）、第二根锁口钢板桩施工完毕后，解除临时限位卡，按第二根桩的施工方法进行其余钢板桩的插打施工，直至全部锁口钢板桩插打完毕。施工过程中要注意角桩的处理。

（5）、准备一些锁口变角度的钢板桩，在钢板桩插打不下去时，进行钢板桩的位置调整，绕过难打的位置，确保围堰的整体性。

3.3角桩的制作与插打

对于长方形围堰，共有四个位置需要设角桩，角桩可直接由两片钢板桩拼焊而成，虽然两片钢板有4道卡槽，但角桩和正常钢板桩一样，仅有其中的两道卡槽是有效的，焊接牢固后将组成角桩的两根钢板桩同时打插即可。对于最后一根角桩，由于施工过程中的误差累积，与之相邻的最早、最晚两根普通钢板桩之间的距离与角度势必与设计的出入较大，该角桩在制作时只能根据实际的距离与角度加以调整，方可实施打插。

3.4围囹施工

围囹支撑上下共设一道。围囹均采用双拼HC400cH型钢，内支撑采用Φ630mm钢管。

按设计高程预先焊好[12槽钢制作的牛腿作为临时支撑，待围囹安装并连接就位后，再与钢板桩焊接牢固。围囹及支撑按实际丈量长度在现场加工改制。

第一道围囹支撑高程为+1m，钢板桩施工完毕后即可进行第一道围囹的施工，围囹支撑施工步骤为：

在围囹支撑位置焊牛腿安装围囹、支撑设上反压钢板支撑与围囹加焊，围囹支撑安装完成后用硬木楔塞紧钢板桩与围框之间的间隙。

施工中各支撑（含斜撑）的平面位置采用坐标定位，误差控制在5cm之内，施工中严格控制各连接部位焊缝质量满足规范要求，尤其是围囹及内支撑接长焊接，必须先母体焊接，再缀板补焊，围囹的加长接缝还需尽量避开弯矩或剪力过大区间。

3.5基坑回填、抽水

钢板桩围堰内基坑采用回填道渣施工。

完成钢板桩的插打工作后在+1m位置设置顶层围囹和水平内支撑。往往围堰外抽水，回填2.0m厚的碎石、道渣至-1.1m高程位置，抽水过程中随时观察、观测钢板桩、内支撑的变形和渗水情况，如果钢板桩及内支撑的变形情况在计算的范围之内而仅有少量的渗水应及时进行堵漏，对于较大的缝隙利用棉絮进行塞缝堵漏，对于小的缝隙则利用黄沙在钢板桩外侧随水至漏缝处自行堵塞。如果钢板桩或内支撑的变形过大则及时停止抽水，利用备用水泵及时向围堰内回水，在增设内支撑数量后重新进行抽水、

3.6封底施工

围堰内基坑封底采用干封法施工。

直接进行封底混凝土浇筑施工，采用混凝土罐车运输混凝土，混凝土泵车往基坑内输送混凝土。

封底混凝土厚0.4m，干封混凝土施工方法同普通混凝土的浇筑方法，采用分层浇筑，沿横桥向方向从一端向另一端进行。施工过程中控制好混凝土的密实度及顶面高程（可沿钢板桩上做好浇筑标高，中心部位采用钢筋或木条做好浇筑标高）并及时清除基坑内少量积水及淤泥。封底混凝土一次性浇筑成型。

封底砼设计：

为保证封底砼施工后能及时进行承台的施工，对砼试配性能提出如下要求：

①、5天强度不小于20MPa；

②、砼初期坍落度为14-18cm，2h后不小于15cm；

③、混凝土的初凝时间不少于5小时。

封底混凝土浇筑最后一层时，在钢板桩围堰四周适当位置用木桶设置几个集水坑以方便围堰内积水的清除。

抽水过程中，派专人观测钢板桩变形并进行堵漏，配备好备用泵，高标号泥浆以便万一发生问题及时堵漏。在抽水过程中及时进行堵漏，对于大的缝隙，在利用黄油棉絮漏缝处堵塞。

3.7钢板桩围堰的拆除

承台施工完毕，承台四周用土回填，用方木延承台四周支撑在围堰上，待墩柱施工完毕后拔除钢板桩，以便重复使用。拔除方法如下：利用振动锤产生的强迫振动，扰动土体，破坏钢板桩周围土的粘聚力，以克服其拔桩阻力。依靠附加起吊力的作用将桩拔除。对于用振动锤拔不出的钢板桩，可在钢板桩上方安装一个吊架，起重机在振动锤振动的同时向上拔除钢板桩。若有拔除难度大的钢板桩，可改用功率大的振动锤。

在钢板桩拔除施工时应注意以下几点：

1）在拔除钢板桩前，要保持钢板桩内外水头高度一致，确保钢板桩拔除时的安全。

2）在承台施工完成后用土回填一定高度，用φ100mm的圆木沿承台与钢板桩之间支撑一道，保证钢板桩在拔除时不受土压力而产生变形。或采用黄砂回填以尽量保证回填的密实度，保证钢板桩在拔除时内外压力平衡。

3）拔桩起点与顺序

拔桩起点应离开角桩5根以上，根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时采用跳拔的方法，拔桩时的顺序与打桩时相反。

4）振打与振拔

拔桩时，可先用振动锤将板桩索住，原地振动以减小土的粘附，然后边振边拔。对较难拔出的板桩，可先用振动锤振打下100～300mm，再与振动锤交替振打、振拔。为及时回填拔桩后的土孔，当把钢板拔至比基础底板略高时暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。

5）起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减震器弹簧的压缩极限。

6）供振动锤使用的电源应为振动锤本身电动机额定功率的1.2～2.0倍。

7）对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续工作不超过1.5h。

3.8监测及应急措施

围堰支护结构的监测主要是指锁口钢板桩围堰施工的全程中对各部分构件的标高和平面位置变化(位移)、渗水、构件局部变形、地下水位变化等进行观察、测量，并通过分析，及时了解围堰的工作情况。通过对围堰支护结构施工过程的分析和监测，就施工情况进行预测并及时了解掌握围堰支护结构的工作状况，制定相应的应急措施，以便在发生异常情况时能够及时处理。

标高和平面位置变化观测点的设置以能全面反映围堰支护结构的标高和平面位置变化为原则。采用全站仪和水准仪对观测点进行观测，每天两次，详细记录观测结果。发现异常要分析原因，并及时处理。

从抽水始观察出露部分围堰的渗水情况，集中渗漏处要设法测定渗水量，每天观测两次，详细记录观测结果，渗水量增幅较大的要及时处理。如遇基坑开挖后锁口封水效果不好，发生渗水现象，采用高压水冲洗锁口附近杂土，然后填塞麻絮。

对锁口钢板桩封底砼顶面、围囹处进行局部变形观测，每天观测两次，详细记录观测结果，同时对内支撑进行观测。在围堰上口设置多个位移观测点，高频次对围堰的位移情况进行监测，如位移值大于计算结果时，及时增加锚桩进行地面临时拉锚。

结论：通过本工程实践，拉森式钢板围堰施工简便，质量容易控制，工期短，且拉森式钢板可重复利用，节省成本，减少投资

参考文献：

昆山市洞庭湖路（杨树路～城北大道段）工程施工图设计文件

《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2011

《公路工程技术标准》JTG B01-2003

《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004

《公路工程集料试验规程》JTJ058-2000

《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001

《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005