宁安铁路安庆长江大桥超长钢板桩围堰施工技术

【摘要】文章介绍了宁安铁路安庆长江大桥7#墩超长钢板桩围堰施工技术，包括低桩承台钢板桩选择、检算及内支撑设置。

【Abstract】 The article describes ultra long steel-sheet-pile of construction technology of Ning-An Railway anqing yangtze river bridge7 #, including the steel sheet pile low pile platform selection, calculation and check its internal support settings.

【关键词】安庆长江大桥 超长钢板桩施工技术

【key words】Anqing Yangtze River BridgeUltraLongSteel-Sheet-Pile Construction Technology

一、工程概况

宁安铁路安庆长江大桥主桥采用两塔钢桁斜拉桥（101.5+188.5+580+217.5+159.5+116）m方案，全长1365.09m，主梁为三片主桁钢桁梁，是南京至安庆铁路和阜阳至景德镇铁路的重要组成部分。7#墩为主桥边墩，处于长江河床中，承台为矩形，长34.7m，宽为17.7m，高5.5m，承台顶为标高+2.72m，河床标高为+0.00m，混凝土强度为C40，方量为3378m3。

7#墩墩位处覆盖第四系地层呈松散~中密状。该段覆盖层厚32.5～43.6m，以粉质粘土、淤泥质粉质粘土、稍密状粉砂、密实状细砂组成，土层性质变化大，工程性能差异变化较明显，承载力普遍低。

二、方案比选

由于受施工工期影响，7#墩承台施工在9~11月份，水位较高，可达到+9.0m。一般水上围堰施工有钢套箱围堰施工法和钢板桩围堰施工法等。由于7#墩为低桩承台，施工时承台底水深可达11.28m，同时考虑上下游栈桥位置限制，钢套箱围堰施工空间不足，外加经济成本因素，研究决定7#墩将采用超长拉森Ⅵ型钢板桩施工，钢板桩长度达到30m，设两道圈梁和内支撑。

三、钢板桩结构设计

7#墩根据现场实际要求将采用30m长拉森Ⅵ型钢板桩。围堰设计施工水位+9.0m，桩顶标高为+12.0m，封底厚度4.0m。围堰设两道圈梁内支撑，第一道圈梁采用2I45a，材质Q235B，第二道圈梁采用2HN900×300，材质Q345B；第一道内支撑采用φ426×6、第二道内支撑φ820×16钢管，材质Q235B。

1、封底厚度及入土深度计算

根据承台底标高，按照四边简支双向板计算及钢护筒粘结力计算封底厚度4.0m满足受力要求。根据地质得出主被动土参数，用等值梁法计算得出钢板桩入土深度为8.9m，考虑一定安全系数及钢板桩型号取入土深度为11.22m，钢板桩长度为30m拉森Ⅵ型钢板桩。基坑底抗涌起计算分别根据Prandtl和Terzaghi公式计算满足抗涌安全系数。

2、封底抽水、内支撑安装工况下钢板桩计算

采用MIDAS2006建立模型，荷载考虑静水压力及土压力，取1m宽钢板桩建模计算，在圈梁处建立弹性支座（第一层内支撑SDz＝15.8KN/mm，第二层内支撑SDz＝62.1KN/mm，弹性支撑参数根据内支撑平面模型加载后求得），第二层圈梁为只受压，不受拉弹性支座。钢板桩在吸泥和封底抽水工况下最大应力σ分别为73.3 MPa和181 MPa，均满足要求。

3、圈梁内支撑计算

圈梁受力最大处为第二层圈梁处，最大组合应力为163.4 MPa

内支撑受力最大处为第二道内支撑（φ820×16）处，最大组合应力为82.1MPa

四、钢板桩围堰施工方法

1、钢板桩插打

拆除部分钻孔平台及钢管桩。安装钢板桩导向框，插打钢板桩。先从安庆、池州侧开始插打，再插打上游侧，最后在下游侧合龙。对于30m这种超长钢板桩插打定位必须设置导向框。在钢护筒上搭设临时施工平台，在施工平台上安装插打钢板桩的导向框。安装导向框时，要进行测量定位。

在插打钢板桩前，除在锁口内涂以油以减少锁口摩阻力外，同时在未插套的锁口下端打入铁楔或硬木楔，防止沉入时泥沙堵塞锁口。

在合拢前剩最后5～7片钢板桩未插打时，开始测量并计算钢板桩底部的直线距离，再根据钢板桩的宽度，计算出所需钢板桩的片数。

在钢板桩轴线附近钢板桩顶部设计高程处应作标记，施工中用水平尺和高程标记进行高程偏差控制。为防止先打入的钢板桩与随后打入的桩一起下沉，在桩有下沉趋势时，用气割将钢板桩腹板烧一小洞，在洞里插入钢筋，钢筋两端放在样架上，以阻止钢板桩下沉。

对于围堰锁口变形出现的渗漏，可在漏水锁口处的围堰外侧利用导管投撒细煤渣，煤渣沉至漏水高度处即可堵塞漏水；或用麻袋盛装细煤渣沉入水中，用活扣反倒在漏水位置，亦可堵漏。

2、圈梁内支撑下放

一般传统圈梁内支撑下放为抽水安装第一层圈梁内支撑，再抽水至第二层圈梁标高后安装第二层，即依次从上至下安装圈梁内支撑。可这种施工方法存在在安装第二层圈梁内支撑时由于上一层圈梁内支撑碍事，只能分短节段拼装焊接的问题，安装、焊接操作不方便而且焊接质量没有场地焊接好有保障。为解决以上问题，7#墩圈梁内支撑安装采用从下至上安装圈梁内支撑。

在临时牛腿上组装第二道圈梁及内支撑。利用60t门吊和2台千斤顶共同起吊第二道圈梁及内支撑，整体下放到+3.50m，并利用吊筋固定在钢板桩上，潜水员下水探摸钢板桩和圈梁之间间隙，再根据探摸情况加工抄垫钢契块，水下抄垫。

为保证圈梁下放顺利，圈梁每边距钢板桩边保持10cm距离，圈梁下放到位后潜水员下水探摸，探摸清楚后加工抄垫块，然后潜水员下水抄垫密实。

3、钢板桩拔除

承台浇筑完毕后，将钢板桩围堰支撑转换到承台上预埋件上，然后拆除内支撑，进行墩身施工。待墩身施工完毕后，往围堰内灌水，拆除钢板桩围堰。钢板桩围堰拆除工作与围堰施工程序应相反进行。钢板桩拔除先由下游方向开始，对称施工至上游方向，采用振拔锤配履带吊进行施工。拆除过程必须时刻注意施工安全。

钢板桩拔除方法：先用打拔桩振动锤夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拨，如此反复可将桩。

五、结束语

7#墩承台的顺利完成，为安庆长江大桥的按期竣工奠定了基础。从7#墩钢板桩施工结果来看，上述施工方法是切实可行的，而且大大缩短了施工工期，节约了施工成本。因此，只要采取有效的措施，深基坑承台施工安全质量可以得到保证。在深水桥梁施工中具有推广价值。

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