深水桥钢板桩围堰施工技术

【摘要】目前，国内桥梁深水基础主要形式有管柱(桩)、钻孔灌注桩和沉井，施工时主要难点在于防水、防流砂，同时还要考虑冲刷、滑坡等因素。修建过程中采用的围堰形式主要有钢板桩围堰、混凝土围堰、钢套箱围堰、钢吊箱围堰、锁口钢管桩围堰等。本文将就深水桥钢板桩围堰施工技术进行分析。

【关键字】深水桥钢板桩围堰施工技术

中图分类号：TU473.5文献标识码： A 文章编号：

一、板桩围堰施工技术的特点及其应用

钢板桩是带有锁口的一种型钢，早期钢板桩是用铆钉锁合的。随着轧钢技术的进步，后来制成了更好的截面形式，主要有直板形、槽形及Z形等，有各种尺寸及联锁形式，主要有套形锁口、环形锁口和阴阳锁口三种。套形锁口的防渗性能较好，拉森式钢板桩都采用这种锁口，其优点是强度高、容易打人坚硬土层；可在深水中施工，防水性能好；能按需要组成各种外形的围堰，并可多次重复使用。钢板桩围堰常用于沉井顶、管柱基础和桩基础承台以及明挖基础等下部结构的施工，多采用单壁封闭式。围堰内有纵、横向支撑，必要时加斜支撑。南京长江大桥的管柱基础，曾使用钢板桩圆形围堰，直径21．9 m、长36 m，待水下封底混凝土达到强度水浇筑承载要求后，抽水浇注承台及墩身，抽水深度达20 m。在客运专线和高速铁路桥梁建设过程中．也广泛采钢用板桩围堰施工深水基础．如位位于上海市闵行区的京沪高建铁路跨吴滟江大桥，每个主墩有21根直径为1.5米的群桩基础，采用长度24 m、直径23.5 m的拉森Ⅳ钢板桩围堰结合填芯筑岛技术，成功地将水中钻孔灌注和承台施工改变为陆上施工。

钢板桩围堰的特点在于施工简单、效率高、成本低、止水效果满足要求、与双壁钢围堰相比，钢板桩刚度较小、受材质和制造工艺影响。因此具有安全风险大和适用范围小等缺陷。一般情况下钢板桩围堰在和河面上部分不超过长度10米。近年来，由于钢材制造业的发展，钢板桩围堰得到改进。相比双壁钢围堰更加省时，具有施工灵活的特点，大大缩短了工期和节省工程投入。是目前极具优势的深水围堰施工技术。

二、施工流程

1、封底前施工准备

封底前详细测定河床标高，并根据测定标高及河床地质情况确定超吸深度，吸泥工作完成后，对基底进行验收，若基底标高达不到要求，采取局部清基措施。围堰内吸泥时，只是将围堰内大范围的泥沙清除掉，钢板桩表面、桩身表面粘附的泥沙并未完全清除掉。为保证封底混凝土同桩身及钢板桩间连接，采取“地毯式”清洗，每个桩身及钢板桩派遣潜水员用高压水枪冲洗.在封底前对整个河床进行重新检测，确认清基及冲洗效果达到封底施工要求，桩头及钢板桩壁清理基本干净，每个区域内进行定人跟踪了解，并签字确认。

2、封底

桩基施工完成后，割除多余钢护筒进行封底施工。先进行基底检验，合格后及时采用水下混凝土进行封底。封底前在钢板桩四周用编织袋或土工布将钢板桩与封隔离，以便将来钢板桩顺利拔除。

(1)混凝土采用钻孔灌注桩所用的水下混凝土，坍落度控制在l80～200ram。

(2)灌注封底水下混凝土时，导管间隔及根数根据导管作用半径及封底面积确定。每根导管的扩散半径按3m考虑。按照从一侧向另一侧的顺序依次进行封底混凝土的浇筑。

(3)每根导管开始灌注时所用的混凝土坍落度采用下限，首批混凝土需要数量通过计算确定。

(4)在灌注过程中，导管随混凝土面升高而徐徐提升，导管埋深与导管内混凝土下落深度相适应。

(5)在灌注过程中，注意混凝土的堆高和扩展情况，正确地调整坍落度和导管埋深，使每盘混凝土灌注后形成适宜的堆高和不陡于l：5的流动坡度，抽拔导管严格使导管不进水。混凝土面的最终灌注高度，比设计值高出不小于l50mm，待灌注混凝土强度达到设计要求后，再抽水凿除表面松弱层。

（6）封底混凝土施工过程中通过技术人员测量，现场技术负责人采用计算机Excel 表格记录测量数据，并及时进行分析控制，尽量减少混凝土高差，特别是到了后期要加大测量频率及密度，由于是从上游一边往下游顺序浇筑，靠近钢板桩围堰边混凝土普遍较中间要低，后期调整浇筑顺序，先浇筑靠钢板桩导管至设计标高，然后在灌注围堰中间部分导管，经过测量检验取得了良好效果。

（7）考虑到混凝土供应能力，将同时灌注导管总数控制在15 根以内，对即将到标高的导管，作为重点灌注点，其他点以导管周围混凝土不凝结为控制依据，如果在灌注过程中，个别导管时间较长，又无法马上补料，采用适当提拔导管的方法（以不脱空，保证导管埋深为提拔控制依据），补料时间间隔不大于30min。

（8）当混凝土面要到设计标高时，测量人员加大测量频率及测点部位，保证灌注高度要均匀、一致，高差过大时要通过导管补料进行调整，特别注意对边角及导管覆盖交界点测量。拔除导管原则为，相邻导管混凝土均达到设计标高后，方可拔除。

(9) 封底混凝土浇注工序转换速度要快，组织好机械配置及协调，最大化利用机械，尽量减少混凝土灌注时间。技术人员要根据天气、浇注速度等情况及时通知试验室对混凝土坍落度进行调整。

三、施工技术难题

随着围堰结构尺寸的增大，超大型围堰的空间定位问题成为一个难题。在科林斯海湾大桥施工过程中，存在基础下沉时位置出现较大偏差的情况；京九铁路孙口黄河大桥施工过程中，因沉井下沉偏位。纠偏用了3个月左右的时间。对钢板桩围堰，超深钢板桩快速插打及止水也是施工过程中必须注意的问题。杭州湾大桥南岸滩涂区引桥施工时，在进入海中3．2 km后，因钢板桩围堰漏水严重，不得不更换吊箱围堰；而在阜六铁路颖河特大桥施工过程中，30 m长的钢板桩插打时也曾出现严重困难。

四、施工过程实时监控

深水基础钢板桩围堰施工属特大型基坑施工．安全风险极大，施工中如何解决钢板桩围堰的结构偏差、圆满完成基础施工是工程实践中需要解决的主要问题。施工监控的目的，一方面检验施工工艺的效果和设计的合理性。为今后改进同类工程设计和施工方法提供依据，另一方面及时掌握钢板桩围堰的受力和变形情况，通过监测可及时发现围堰和围囹支撑可能出现的异常情况，以便及时采取应急措施。如何更加合理地对钢板桩围堰及其支撑体系进行内力、位移监测，有必要通过分析研究深水基础施工条件下钢板桩支撑体系内力和位移的变化规律，找出造成钢板桩支撑体系内力和位移发生变化的原因，来确定监控的要素。同时，目前钢板桩围堰的施工监控控制标准还是参考土建结构的基坑监测控制标准，不能考虑不同施工工艺的差异性，因此，钢板桩围堰施工现场监控的控制标准还是比较粗略的，有待于通过研究和积累不断完善。

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