浅谈深水基础钢板桩围堰与双壁钢围堰的方案比选

【前言】浅谈深水基础钢板桩围堰与双壁钢围堰的方案比选由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。1.工程概况 本特大桥孔跨结构采用60+100+60m跨越河道，4个桥墩基础均位于水中，其中2个主墩位于深水中，墩中心距离各自岸边约61m。深水基础桩基承台纵向底宽14.6m、横向底宽18.6m，承台底标高18.585m。河床地质从上向下依次是黏土（约0.6m）、泥岩（约0.8m）、砂岩（...

摘要：钢板桩围堰与双壁钢围堰作为两种不同的围堰类型，在大型桥梁深水基础施工中都得到了广泛应用。本文通过京沪高铁某特大桥深水基础围堰结构的方案比选，对钢板桩围堰、双壁钢围堰的方案特点、适用条件、技术难度等方面进行了综合比较分析，从而探索深水基础两种方案选型的依据，达到工程项目投入更经济，经营更优化，工期更合理的目的。

关键词：深水基础；钢板桩围堰；双壁钢围堰

中图分类号：TU473.5文献标识码： A 文章编号：

引言

伴随着我国经济的持续快速发展，国家桥梁建设进入了发展的高潮时期，一大批跨江、跨河的特大桥项目相继建成并通车。这些桥梁有许多是在水深、急流、水面宽阔的江河上建造的，深水基础施工作为桥梁施工的关键，研究深水基础围堰的方案选择是非常有必要的。本文就京沪高铁某特大桥深水基础围堰方案选型，仅对钢板桩围堰、双壁钢围堰两种方案进行了综合比选。

1.工程概况

本特大桥孔跨结构采用60+100+60m跨越河道，4个桥墩基础均位于水中，其中2个主墩位于深水中，墩中心距离各自岸边约61m。深水基础桩基承台纵向底宽14.6m、横向底宽18.6m，承台底标高18.585m。河床地质从上向下依次是黏土（约0.6m）、泥岩（约0.8m）、砂岩（约1.9m）以及风化岩板结构。河道规划为二级通航，限界为70×7m。桥位水文条件：河水流速2～2.4m/s，常水位水深5.6m，常水位高程为29.5m，两岸陆地高程约为31.8m。

2.钢板桩围堰与双壁钢围堰结构的方案比选分析

2.1钢板桩围堰与双壁钢围堰的方案特点

钢板桩围堰方案是先进行钢板桩的插打施工,再根据围堰排水进度分层施工内支撑体系，现场需要较大量的焊接工作,施工周期相对较长。其受力原理是以桩体作为基本受力单元，桩体需要以被动土压力平衡外部主动土压力及水压力作用，同时将内支撑作为约束构件以形成空间受力体系。因此，钢板桩围堰的入土深度必需通过计算确定。

双壁钢围堰方案是采用工厂节段预制，现场拼接下沉施工的方法，现场进行节段拼焊施工的，现场需要的焊接工作量较小，施工周期相对也较短。其受力原理是由外壁板、内壁板、内支撑杆、内竖向隔舱板等形成空间受力体系，以结构体系自身能力承受外部被动土压力及水压力作用。因此，双壁钢围堰不一定需要采用内支撑体系,同时对被动土压力的要求也不高,入土深度仅受到围堰体漂移稳定性的限制。

2.2钢板桩围堰与双壁钢围堰的适用条件

⑴河床土层地质情况

钢板桩围岩施工方案，需要保证钢板桩有一定的入土深度,一般情况下要达到桩长的1/ 4～1/3。因此，当河床下卧土层为浅埋硬岩时，会增加钢板桩围堰的施工难度、施工成本和工期需求，而当河床下卧土层有较厚的软岩土层时，会降低施工难度、减少施工成和并节约工期。因此，深水基础河床软土层较厚的情况下采用钢板桩围堰，会比较经济、安全和快速。

双壁钢围堰：双壁钢围堰施工方案，一般只需要钢围堰的堰底着岩(进入岩层或卵石层)即可。当河床下卧层为浅埋硬岩或者坚硬岩石时，会降低其施工难度、节约施工成本和工期，反之，当河床下卧土层覆盖较厚，岩层软岩时，会大大增加施工难度和施工成本。因此，双壁钢围堰方案适用于大型河流深水基础，河床下卧土层覆盖层比较薄、且平坦的硬岩或岩石类河床。

⑵水文情况

在水文情况中，影响围堰选型的主要是河水流速和河床冲刷影响。钢板桩围堰结构钢板桩结构刚度好、入土深度大，当河流流速较大和河床冲刷影响较大时，对钢板桩围堰施工难度和施工成本影响较小。因此，钢板桩围堰方案的可靠性受河水流速影响较小，可适用于河水流速较大的水文情况。

双壁钢围堰情况，当河水流速过大的情况下，将给双壁钢钢围堰的导向定位和围堰稳定接长等带来较大的困难，而且河床冲刷也会使迎水围堰一侧外土层高度降低,背水一侧外土层高度增高,从而影响围堰整体稳定性。当在河流流速较大且河床冲刷严重的情况下,采用双壁钢围堰方案必须加大堰底入岩深度,或进行围堰抗冲刷处理措施。因此，双壁钢围堰方案适用于河流流速适中，流速稳定的水文情况。

⑶围堰挡水高度

钢板桩围堰，常用的钢板桩标准长度为12m和18m ，当标准长度不足时，可采取桩板接长的方案。钢板桩围堰内支撑设置间距一般为2～3 m ,且内支撑设置一般不应超过4 道,否则将影响施工的周期。因此，钢板桩围堰的挡水高度一般不宜超过11m。

双壁钢围堰整体刚度大，一般情况采用分段隔舱式，压重下沉，在挡水高度较小时，由构造控制设计，不但不会减小施工难度，反而会使施工成本增加。因此，双壁钢吊箱围堰适用于挡水高度比较大的深水围堰，一般不小于8m。

2.3钢板桩围堰与双壁钢围堰的优缺点及技术难度

钢板桩围堰优点：能够快速进场，迅速形成围堰，当钻孔平台单侧成桩后即可开始钢板桩插打，围堰的拆除可直接拔除，钢板桩可以反复使用，市场租赁就能解决材料问题；钢板桩围堰的缺点：现场焊接工作量较大，施工周期较长。

钢板桩围堰技术难度：本方案的主要施工控制点在于钢板桩的插打、内支撑的布置，施工中的主要技术点如下：

⑴钢板桩施工前，需在围堰上下游及两岸设置观测点，控制施打定位。施打时，设导向设备，确保钢板桩位置准确。

⑵根据河床底下卧层土质性质，选择钢板桩下沉方案（常用锤击、振动、射水等下沉方案），但在黏性土中不宜采用射水法下沉。

⑶钢板桩的施作顺序一般从上游向下游合拢。

⑷需要整修或焊接的钢板桩，应采用同类型的钢板桩进行锁扣试验、检查。

⑸需要接长的钢板桩，相邻两钢板桩接头位置上下错开。

双壁钢围堰的优点：围堰节段为工厂预制、现场拼接下沉，现场焊接工作量较小，施工周期相对较短；双壁钢围堰可作为承台的挡水结构，也可作为钻孔平台的支撑结构。双壁钢围堰的缺点：工期受前期准备及下沉速度影响较大，仅作为承台挡水结构时，必须待钻孔桩全部完成后方可开始围堰各项工作，围堰用钢量大、且不能被重复利用。

双壁钢围堰技术难度：本方案的主要施工控制点为拼装、浮运、定位、着床、吸泥：围堰拼装、浮运、定位不可影响航运，铁驳、浮吊、材料须准备充分，围堰拆除水下切割作业，技术难度以及安全要求高，施工中的主要技术点如下：

⑴双壁钢围堰需做专门设计，承载力、刚度、稳定性、锚锭系统及使用期等需要满足施工要求。

⑵双壁钢围堰工厂节段预制大小，需按工地吊装、移动能力来确定。

⑶双壁钢围堰各节、块拼焊顺序，按预先安排的顺序对称进行。

⑷双壁钢围堰就位前，需要对所有缆绳、锚链、锚锭和导向设备进行检查调整，使围堰落床工作顺利进行，并随时注意水位涨落对锚锭影响。

⑸双壁钢围堰落床后，随时观测水域内流速增大后造成河床局部的冲刷，必要时需采取用卵石、碎石垫填平整，以改变河床上的粒径，减少冲刷深度，增强围堰的稳定性。

⑹双壁钢围堰封底混凝土之前的清基工作，由潜水员逐片检查合格后，方可进行封底混凝土的施工。

3.围堰结构方案的确定

本工程河床地质软土层3.3m，适合采取钢板桩围堰；河流流速2.4m，两种方案均适合；河水深度5.6m，适合钢板桩围堰的挡水范围，采用双壁钢围堰会增加施工成本；施工难易程度：在都能满足工程需要的前提下，钢板桩围堰方案，工程容易展开、施工技术控制点较少，要优于技术控制点较多的双壁钢围堰方案；工程施工成本控制：双壁钢围堰用钢量大，且为一次性投入，不能周转使用，相比之下，钢板桩可采取租用（可重复利用）更为经济。

通过上述地质条件、水文条件、挡水高度要求，工程的开展、施工技术的难易度，工期控制和施工成本控制的难易度等综合比选，钢板桩围堰方案更适合本工程案例的实施。

4.结束语

钢板桩围堰与双壁钢围堰作为常用的两种围堰类型，均有各自的结构特点和适用情况。在进行深水围堰工程的结构选型时，要根据工程的具体的环境条件，围堰结构的适用条件，并结合工程设计（包括工期、成本等）因素来确定最终方案，使工程项目的达到投入更经济，经营更优化，工期更合理。

参考文献

⑴客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准.中华人民共和国铁道部.铁建设[2005]160号。

⑵邱训兵.大型钢板桩围堰施工设计的思考[J].铁道建筑，2005(9)。

⑶李学民，赵飞，张万虎.深水基础双壁钢围堰施工技术[J].铁路技术创新，2004(2)。

⑷刘明,任家富,等.南宁仙葫大桥桥墩钢围堰分析和优化[J].交通标准化，2006(4)。