浅谈桥梁钢板桩围堰施工及管理

浅谈桥梁钢板桩围堰施工及管理

王国友赵梓君

中交一公局厦门工程有限公司福建厦门361000

摘要：随着桥梁建设的迅速发展，钢板桩围堰被广泛用于桥梁下部结构施工中。钢板桩围堰有着施工快捷方便，防渗效果良好等优点，已经被广泛应用于水中围堰施工。我国深水基础应用较早，桥梁技术经历了管柱基础阶段、沉静和钻孔灌注桩基础阶段以及符合基础和特殊基础阶段。本研究从钢板桩围堰施工技术的发展入手对其进行了分析对比，突出了此技术的优势，丰富了桥梁施工技术的资料。

关键词：钢板桩围堰；施工技术；研究分析；深水基础

引言：国内桥梁深水基础经历了三个时期的发展，目前主要的形式为管柱、沉井和钻孔灌注。本研究对这三种技术的发展进行了讨论分析，指出了三种技术在国内的应用实例并对其优缺点进行了分析。同时对钢板桩围堰技术手段进行了详细的论述，从其发展历程施工手段进行了分析。讨论了钢板桩围堰技术在防渗透性、灵活性、工期短费用低等方面的优点。为钢板桥围堰技术的施工提供了理论基础。

1、桥梁深水基础的发展概况

我国各方面进入新的发展时期，桥梁深水基础发展迅速。初始应用在1950年左右。桥梁深水基础在我国的发展可分为以下三个时期。

1.1管柱基础时期。此次技术首次采用在武汉长江大桥，约二十世纪五十年代。此次工程克服40m水深的困难，1.55m直径的管柱第一次被应用。此后，管柱直径不断扩大，后发展到3m，3.6m和5.8m。材质也从普通钢筋混凝土逐步过渡到预应力钢筋混凝土管柱和钢管柱。同样为二十世纪五十年代完工的黄河大桥新桥部分管柱直径就为3.6m，预应力钢筋混凝土大型钢柱被首次采用在南京长江大桥，而最大直径5.8m管柱则被应用在赣江公铁两用桥，两桥均在上世纪六十年代建成。

1.2沉井和钻孔灌注桩基础时期。沉井在基础承载力、刚度和深水适用度方面具有管柱不可比拟的优点。沉井首次被应用在南京长江大桥修建过程中，因施工水深度大，覆盖层最大厚度达到了54.87m。此次施工过程中，深水浮云钢筋混凝土沉井、重型混凝土沉井和钢沉井套管基础均被应用。沉井基础的应用也体现在1980年左右修建的天津永和大桥，其采用不排水下沉法施工，后期使用了空气幕辅助下沉法施工。同样1970年左右修建的九江公铁两用长江大桥也使用了这项技术并且用泥浆套辅助下沉。曾作为世界之最的沉井基础的江阴长江大桥于上世纪末完工。桩基础在工程中被逐渐采用，沉井基础虽然在桥梁应用中有所减少但作为主要基础型式仍为特大跨径桥梁所使用。随着发展，大直径钻孔灌注桩也逐渐被采用，其在承载力、施工速度、刚度、造价等方面也具有很大优势。更受人关注的是其在连续结构尤其是连拱或连续斜拉桥方面的成就。

1.3复合基础和特殊基础时期。复合基础即把几种围堰相结合的深水基础。主要例子比如钱塘江大桥，修建于上世纪三十年代，由于其水深度达、地质环境极为复杂且覆盖层很厚，加之当时施工能力问题，将气压沉箱作为平底结构其上施工桩基础并以接力的方法修筑。南京长江大桥和修建于上世纪末的广州江村大桥同样属于复合基础。

2、钢板桩围堰施工技术发展概述

2.1钢板桩围堰的特点。钢板桩简单来讲是一种型钢，这种型钢带有锁口，这种所有主要分为三种，即阴阳锁口、套型锁口和环境锁口。三种锁口各有特点，但套型锁口应用广泛，其防渗性能极为优越，由于其强度高且容易打入，深水施工方便多被拉森式钢板桩使用。并且其灵活性强，可根据需要组成围堰并能多次重复使用。

2.2钢板桩围堰的应用。钢板桩围堰的应用体现在沉井顶、管柱基础和桩基础承台和明挖基础等下部结构的施工，钢板桩围堰的内部常常有支撑，分为横纵支撑，在必要情况下可加斜支撑。使用过钢板桩围堰的典型例子如南京长江大桥，其长达36m，直径为21.9m。水下部分封底的混凝土强度需等待达到强度后，才可进行后续浇筑操作，且抽水深度达到了20m。同样采用钢板桩围堰的还有上海闽行区的京沪高速铁路跨吴淞江大桥，这是在客运专线、高速铁路桥梁中的典例，其主墩用拉森Ⅳ型钢板桩围堰并结合了填芯筑岛技术，有21根直径达1.5m的群桩。同样京沪高速铁路南京南站仙西铁路联络秦淮河特大桥、京沪高铁浍河特大桥、温福铁路宁德特大桥、九江至南昌城际铁路永修特大桥、合宁客运专线埠河特大桥、沪杭高铁横潦泾特大桥、钱江铁路新桥以及阜六铁路颍河特大桥均采用了钢板主围堰技术修建。钢板桩围堰特点十分突出，钢板桩围堰施工技术施工灵活，极大的节省了施工时间和投入，在当前深水围堰施工技术中极具广泛性。

2.3钢板桩围堰设计理论。国内方面也对钢板桩围堰的设计理论方面进行了研究。如以单位宽度钢板作为计算的单元，将多项指标如静水压力、波浪力、等考虑其中，用以验算钢板桩的强度和稳定性。国外对钢板桩围堰的理论研究较为丰富，其常室内试验对钢板桩进行研究。如对其受力性能的研究，基于梁理论的同时还要根据相邻钢板受力发生的相对位移情况，提出计算的数值方法，计算特定情况下钢板桩的变化。

2.4钢板桩围堰的施工流程。钢板桩的主要施工流程分为前期准备工作、钢板桩的插打、钢板桩的合拢、吸泥施工和基础施工。其中准备工作主要分为钢板桩的处理和钢板桩导向装置的设置，而钢板桩的插打则分为插打首片钢板桩、插打过程控制，合拢分为合拢前的准备和合拢时桩的调整处理，吸泥施工则分为吸泥和安装内支撑，基础施工部分包括桩基承台施工、水中墩身施工和拆除钢板桩围堰。

3、钢板桩围堰施工应注意问题

3.1钢板桩插打过程

在插打过程中，每打四五根钢板桩就要用垂球吊线或者用测量设备，将钢板桩的倾斜度控制在1％以内，超过限定的倾斜度应予纠偏（一次性纠偏不能太多，以免锁口卡住，影响下一片钢板桩的插打）。

3.2钢板桩围堰合拢

3.2.1钢板桩合拢口尺寸上下都大时（1）当尺寸上大下小时，在合拢口两侧钢板桩上下平行吊耳，位置根据尺寸大小的差值而定，利用手拉葫芦或转向滑轮进行对位，直至符合要求合拢为止。（2）当尺寸下大上小时，将钢板桩上的吊耳安置到桩的下部。

3.2.2合拢口尺寸上下都小时在合拢面一侧的角桩附近合拢。将合拢口向两侧张拉，调整上下尺寸，但要采取保证两侧锁口在同一平面内，一般是在桩内外安置活动导向，迫使钢板桩在导梁平面内移动。

3.3钢板桩的堵漏

在钢板桩插打过程中，可用填充物填塞接缝。效果不是很理想时，在钢板桩全部插打完毕开始抽水安装围囹时，采用一边抽水一边顺着钢板桩的接缝下溜较干细砂和碎木屑的方法，借助水压力将细砂吸入接逢内而达到堵漏的目的，对于变形较大的接缝在围囹安装后用棉絮塞填。施工期间在围堰内设置潜水泵将漏水抽净。

3.4钢板桩连接

为避免围堰变形，需对工字钢与钢板桩之间的间隙以及围堰的四个角进行紧固连接，可采用型钢焊接支撑连接的方法进行连接。

结束语

深水桥梁基础施工在短时期内有了较大的发展，并且根据其自身特点，综合考虑各方面因素。钢板桩围堰作为目前国内主要桥梁施工手段，在灵活性和防渗性能方面具有其他围堰不可比拟的优势，并且其费用省、工期短，在国内桥梁工程中被较多使用，实践证明钢板桩围堰施工方法简单实用切实可行，钢板桩围堰技术的发展，为桥梁基础深水施工奠定了坚实的基础。但钢板围堰也有自身缺点，随着技术手段的进步，相信钢板桩围堰技术会逐步完善，更好的应用于桥梁工程。

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