钢板桩围堰在桥梁水中承台施工中的具体应用

摘 要：文章结合广清高速改扩建先行工程流溪河特大桥水中承台的钢板桩围堰施工方案，介绍了钢板桩围堰的施工过程、受力工况等，对同类桥梁水中承台的施工有一定的参考价值。在桥梁水中承台施工的过程中，钢板桩围堰是比较常见的施工方法，此方案施工速度快，经济效益好，对该施工技术进行分析与研究，能有效提高施工技术水平。

关键词：钢板桩围堰；水中承台；具体应用

中图分类号：U445 文献标识码：A

1 项目承台形式介绍

流溪河特大桥主墩承台顶面标高为-0.3m，厚度为4m，封底厚度为50cm，其平面尺寸为21.5×9.4m。主墩承台采用C40混凝土，封底采用C20混凝土，封底混凝土86.5方，承台混凝土700方，钢筋约75吨。设计最高水位+4.99m，常水位为1.6m，根据地质勘测资料，承台位于淤泥层中，淤泥层下的覆盖层有砂层和粘土层。

2 承台施工方案介绍

承台施工采用钢板桩围堰施工方案，钢板桩采用德国拉森（Larssen）Ⅳ型钢板桩，质量为76.1kg/m、长宽尺寸为400mm×170mm，厚15.5mm，钢板桩长度选择15.5m。

2.1 钢板桩围堰的结构形式

钢板桩围堰大小为：21.42m×12.6m，顶面标高为+3.5m，底面标高为-12m左右。围堰内撑系统属梁杆组合式，垂直方向上共设3层，中心面标高分别为+2m，+0.2m和-2.8m。内撑系统分为内撑杆与外圈梁两部份，其中第一层全部由I36工字钢组成；第二层外圈梁采用双拼I45工字钢组成，横撑采用直径为42.6cm，厚度为6mm钢管制作；第三层外圈梁采用双拼I56工字钢组成，横撑采用直径为63cm，厚度为6mm钢管制作；结构形式详见1图。

2.2 钢板桩围堰施工步骤

首先由测量组在桩基护筒上放出牛腿安放点。平台拆除完成后，利用I25工字钢在钢护筒上焊接牛腿，牛腿顶面标高为+2.0m，用来作为第一层内撑的承重平台，同时利用工槽钢在护筒之间焊接形成工作平台。牛腿安装完成后，按照设计图纸拼装第一层内撑，然后以第一层内撑作为导向进行插打钢板桩，钢板桩打设采用钩机和水上浮吊同时进行，主要过程如下：

（1）用浮吊吊钩吊住钢板桩头，使钢板桩成垂直状态。第一根桩插打时要从两个相互垂直的方向同时控制垂直度，以第一道内撑作为导向插入土中并施打到位。起吊第二根桩插入第一根桩的锁口中，重复起吊施打后面的钢板桩.

（2）钢板桩插打时随时纠正偏斜，当偏斜过大不能用拉挤方法调正时，应拔起重打。在合龙时由于板桩锁口不平行或尺寸不符合，可采取利用手拉葫芦将相邻板桩锁口调整，或在相邻两根桩间焊接异型钢板桩。

（3）钢板桩由下游开始，向河岸和河中两侧插打最后在上游方向合拢。钢板桩的插打要注意钢板桩倾斜度小于0.3%。

（4）对组拼的钢板桩两端要平齐，误差不大于3mm，全部的锁口均要涂防水混合材料，使锁口嵌缝严密。

（5）为了使围堰周边能为钢板桩数所均分，事先在围堰导梁上按钢板桩组的实际宽度画出各组钢板桩的位置，使宽度误差分散，并在插桩时，据此调整钢板桩的平面位置，使误差不大于±15mm。当仍有困难时，将合龙口两边各几组钢板桩不插到河床，在悬挂状态下进行调整。在无法顺利合拢时，则根据合拢口的实际尺寸采用异形钢板桩合拢，异形钢板桩上下宽度之差不能超过桩长的2%。

钢板桩打插合拢后，将第一层内撑与钢板桩连接后进行抽水，并将高出第二层内撑的泥渣挖除，待第二层内撑位置完全空出后，利用浮吊或者岸吊将内撑各构件吊至围堰内进行安装加固。以此类推，继续开挖至第三层内撑位置，安装第三层内撑。

第三层内撑安装完毕后，继续开挖至承台封底标高位置（-4.8m），并对基底进行平整及处理，然后进行封底施工。

2.3 施工过程中的重点注意事项

在挖渣过程中，内撑的下放采用的是下挖到位，再进行安装加固的施工方法，钢板桩易出现变形，漏水现象，此时施工人员应准备好各种塞缝材料、潜水员下水装备及潜水员，一旦出现漏水情况，应及时塞缝。

在钢板桩围堰施工中，封底砼不仅起隔水作用，还利用其作为承台施工时的持力层及施工平台，所以要求封底砼浇筑质量、均匀度良好，不能出现薄弱地方，以免引起漏水等问题。

在封底混凝土强度达到要求后，对第三道内撑进行拆除，考虑钢板桩的变形，内撑的拆除应对称、平衡的拆除。

钢板桩围堰在使用过程中，需防止围堰内水位高于围堰外水位。在低水位处设置连通管，到围堰内抽水时，再予封闭。在围堰内抽水时，若遇钢板桩锁口漏水，可在围堰外撒大量细煤渣、木屑、谷糠等细物，借漏水的吸力附于锁口内堵水，或者在围堰内用板条、棉絮等楔入锁口内嵌缝。撒煤渣等物堵漏时，要考虑水流方向并尽量接近漏缝，漏缝较深时，用袋装下放到漏缝附近处徐徐倒撒。

2.4 钢板桩围堰的拆除

围堰使用完毕，拔除钢板桩时，首先应将承台与钢板桩之间的空隙用砂进行回填，在回填到距离承台面30cm处时，打一圈混凝土做为内撑用，然后将钢板桩与导梁焊接物切除，然后在围堰内灌水至高出围堰外水位1～1.5m，平衡内外的水压力使其与封底砼脱离，再在下游选择一组或一块较易拔除的钢板桩，先略锤击振动后拔高1～2m，然后挨次将所有钢板均拔高1～2m，使都松动后，再从下游开始分两侧向上游挨次拔除。

3 围堰受力情况分析

根据以上的施工方案，分析可知钢板桩围堰在整个施工过程中主要面临四种受力工况：

3.1 当钢板桩加了第一道内撑后抽水至第二道内撑所在位置标高处时，此时第二道内撑尚未安装，可把河床面看作是钢板桩受力的一个支撑点，为第一种受力工况，需验算此时钢板桩的受力情况；

3.2 当钢板桩加了第一道内撑和第二道内撑开挖至第三到内撑所在位置标高处时，此时第三道内撑尚未安装，为第二种受力工况，需验算此时钢板桩的受力情况；

3.3 当钢板桩加了第一道和第二道、第三道内撑后开挖至封底混凝土所在位置标高处时，此时封底混凝土尚未浇筑，为第三种受力工况，需验算钢板桩的受力情况；

3.4 钢板桩三道内撑全部按设计标高安装完毕，封底混凝土浇筑完毕，待封底混凝土达到强度后拆除第三道内撑，为第四种受力工况，需验算钢板桩的受力情况。

根据以上四种工况，计算板桩上土压力强度等于0的点（假设此点为C点）离基坑面的距离y，按等值梁法计算最不利工况下C点的支反力即P0，然后计算C点至板桩底的距离x，则可计算出钢板桩入土深度。具体计算方法参照建筑施工计算手册第二版，在此不再赘述。

通过以上四种工况的计算可以分别计算出每道内撑所受到的最大支反力，按最大支反力的情况再分别计算每道内撑的强度、刚度、稳定性，满足规范许可即可。

结语

钢板桩围堰施工是桥梁承台施工中常用的施工方案，在施工中有围堰内撑先制作成型然后使用吊架下放和本项目中的内撑后制作成型两种方式。内撑后制作成型的施工方式在施工过程中工序相对简单，能够节约施工时间，但在安全方面的风险较大，需要认真落实施工中的各项措施来保证施工的顺利进行。在本项目中，该方案得到了顺利的实施，对以后同类项目的施工具有一定的参考价值。

参考文献

[1]建筑施工计算手册（第2版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2007，07。

[2]公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000[S].

[3]广清扩建先行工程（流溪河大桥应急抢险段）施工图设计[Z].