黄河滩地液化砂层地质条件下承台围堰施工技术

摘要： 利用东营黄河特大桥滩地承台施工为实例，针对黄河滩地粉细砂地质，含水量大，水位高、易液化等特点，设计合理的承台围堰施工方案。利用既有15米长螺旋钢管施工围堰，结合井点降水，不设置内支撑开挖的方案，实践证明，方案设计合理，安全可靠，有效缩短了工期，节约了施工成本。

Abstract： Taking the pile cofferdam construction of Dongying Yellow River bridge beach for instance， according to the characteristics of Yellow River beach including silty sand geology， large content of water， high water level and easy liquefaction， reasonable pile cofferdam construction method is designed. The existing 15m spiral steel tube is used for the cofferdam construction combined with well dewatering without internal support. Practice shows that the method is reasonable and safe， which shortens the construction period and saves cost.

关键词： 黄河滩地;液化砂层;地质;围堰

Key words： Yellow River beach;liquefied sand layer;geology;cofferdam

1 工程概况

新建铁路黄骅南至大家洼线是环渤海湾铁路通道的重要组成部分。其中东营黄河特大桥为重点控制工程，跨黄河部分主桥全长1651m，1×108m钢桁梁+8×56m预应力现浇箱梁+（120+4×180+120）m连续钢桁梁+1×108m钢桁梁。桥墩均采用混凝土圆端形实体墩，其中河堤内桥墩在靠迎水面侧设置钢筋混凝土破冰体，基础采用钢筋混凝土钻孔灌注桩。黄河滩地内主墩承台设计埋入原地面1m以下。桥位距离黄河入海口约100～120km，海拔高程在9～16m，桥址范围内地形平缓开阔，地表以下80m范围内，地层以粉质黏土、粉土、粉砂为主。两侧大堤之间宽约1.6km，施工时河道宽度0.5km。河滩洼地处主墩承台原地面标高为13.7m。

滩地内地下水位埋深1～2m，具有硫酸盐弱侵蚀性。

施工便道沿线路中心平行布置，其中115#墩三面为交通要道，施工期间，混凝土罐车、吊车等施工机械需从施工便道经过，无法改道。施工中需采用围堰支护，防止基坑坍塌，影响施工道路的安全。115#墩下承台尺寸为22m×17.25m×3.6m，上承台16m×9m×2m，承台底标高为7.463m，开挖深度为6.237m。

2 难点分析

黄河山东段由于多年来泥砂的沉积，已形成地上悬河，河床覆盖较厚的粉土或粉砂土，115#墩承台平面尺寸为22×17.5m，承台底埋入原地面下近7m;且水位埋深较浅，粉细砂极易振动液化，承台三面环道路，交通环境复杂，施工机械振动对基坑围堰影响较大，不适合放坡开挖，必须采用围堰围护开挖基坑。传统的围堰施工方法有沉井、钢板桩、钢管桩等方式，通过设计比选，找出适合在黄河滩地液化砂层地质条件下快速施工、成本低的围堰施工方案。

3 施工方案比选

3.1 施工方案

①钢板桩围堰方案。围堰平面尺寸为顺桥向19.2m，横桥向24m，采用FSP-Ⅳ型钢板桩，桩长12m，承台底到原地面6.93m，封底混凝土厚80cm，桩尖离封底砼底4.96m，从上至下共2层围囹和内支撑，根据受力计算，围囹采用2I45a工字钢，内支撑采用钢管，上下层用型钢连接。采用长臂挖掘机及射水吸泥配合开挖围堰内土体。

②钢管桩结合井点降水方案。钢管桩围堰采用15m长Φ630×8mm螺旋钢管，四面围护。钢管深入承台底7.96m，钢管中心间距90cm;钢管桩内侧距离承台边净距离为1.0m，承台尺寸为22*17.25m，钢管桩内尺寸为24*19.25m。承台基坑开挖深度为7m，在承台四周，钻4眼20m深直径50cm水井，采用水泵抽水。

3.2 方案优缺点对比

对比如表1所示。

综合对比分析，在黄河滩地液化砂层条件下，采用钢管桩围堰结合井点降水，从安全及施工操作上，较有利于钢管桩，并且钢管为工地循环材料，相对于钢板桩，可降低成本。

4 方案设计及受力检算

①钢管桩围堰方案总体设计：该桥梁115#墩位于河槽滩地上，原地面标高为+13.7m，承台底标高为+7.46m，埋深为6.24m。此处地下水位标高+10.5m，在基坑周边采用6口20m深的水井，可将水位降低至+6.7m。承台采用三面钢管围护、一面放坡施工。基坑开挖深度为7m。单根Φ630×8mm螺旋钢管长15m，钢管深入承台底7.96m，钢管中心间距90cm，净间距27cm;钢管桩内部净尺寸为24×19.25m，钢管桩内侧距离承台边净距离为1.0m。放坡面坡率为1：1。在承台四周，钻4眼20m深直径50cm水井，采用水泵抽水。

②钢管桩受力检算：按一级基坑、依据《国家行业标准―建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）》进行设计计算。土层参数如表2所示。

计算结果如表3所示。

5 施工工艺

对钢管桩施工范围内的杂物进行清理，场地平整;在承台四周打6个降水井，水井位置位于115#承台四个角以外3m的位置，深度20m。

放出承台四个角和轴线的位置，根据承台的位置向外引出1m为钢管桩内边的范围，白灰洒出边线，利用打锤插打钢管桩，安放导向架。导向架要求安放平整顺直稳固，不因插打钢管桩发生错位及移动。钢管桩与封底混凝土接触面涂刷沥青漆，便于钢管桩拔除。

采用打桩锤进行钢管桩的打设，打设钢管桩时依据提前测量放线好的灰线定位，钢管桩打设深度15m，钢管桩顶标高为14.2m，底标高为-0.8m，承台开挖深度6.5m;钢管桩入土深度7.96m。钢管桩采用？准630×8mm的钢管，在插打钢管桩期间，必须全程测量监控，以保证桩身垂直度及控制桩位。

开挖采用长臂挖掘机开挖，由远离放坡一侧开挖至另一侧。开挖方量为4000方。开挖至承台底标高下20cm，浇筑混凝土垫层，破桩头，施工承台。

6 结束语

采用钢管桩围堰结合井点降水，避免了围堰内设支撑，方便开挖围堰内土体。井点降水后，钢管桩之间的土体稳定，未出现坍塌，开挖围堰土体时，围堰内无存水，有效地加快了施工速度。螺旋钢管桩为工地周转使用材料，围堰施工完成后，作为后续施工的支架材料，有效节省了工程费用支出，降低了成本。施工证明，钢管桩围堰结合井点降水有效适用于粉细砂层地质情况。

参考文献：

[1]JGJ120-2012，建筑基坑支护技术规程[S].中华人民共和国住房和城乡建设部.

[2]任亮.广州新光大桥深水承台钢板桩围堰施工[J].中外公路，2006（04）.

[3]罗志华.钢板桩围堰在东莞水道特大桥施工中的应用[J]. 国防交通工程与技术，2004（01）.