桥梁深水墩钢板桩围堰施工技术

桥梁深水墩钢板桩围堰施工技术

曹爽

中铁上海工程局集团北方工程有限公司辽宁锦州121000

摘要：本文结合新建登沙河至庄河段铁路改造工程中朱沙包子特大桥工程实例，详实地论述了钢板桩在深水桩基施工中的特点、适用范围、工艺原理、工艺流程、质量控制及安全措施等要点。此技术简捷经济，在实践中收到了十分理想的效果，可为类似工程的施工提供一定实践参考。

关键词：深水桩基；钢板桩；围堰；技术

前言

用围堰施工的目的，就是在围堰内施工和修建基础时，使围堰外的水和土不至于大量涌进围堰内，而待基础、墩台修筑出水面后即可将其拆除，以免堵塞水流或航道，所以它是一种临时性结构。当然，在个别特殊情况下，为保护基底土免受冲刷而将围堰留在水中，此时的围堰就变成基础的一个组成部分。

钢板桩围堰主要由钢板和钢围笼（也有称钢围囹）组成，钢板桩起防水、挡土及水下封底混凝土模板的作用；围笼作为下沉管柱的悬挂和导向结构，同时用作钢板桩的支撑，其顶层又作为施工平台。

钢板桩围堰常以直板形、Z形、槽形、工字形钢拼接而成，可做成单层与双层围堰。浅基多用矩形、深基常用圆形。因其防水性好，多用于单层围堰。如需提高搞渗能力，可用槽钢制成双层围堰，夹层中可填充黏土或砼。

朱沙包子特大桥全长1029.47m，梁跨结构布置为31孔32m预应力混凝土简支T梁。其中第5～11号桥墩跨越大甸河，平均水深为3.6米，在水中墩基础施工中从工期、经济及自然条件等多方面论证，最终选择采用钢板桩围堰进行施工，收到较为理想的效果。

1、工艺特点：

钢板桩的基本结构：一是钢制板桩，二是两边系接头结构，三是在地里或水中构成墙壁。由于它的特殊结构，因而具有独特的优点：高强度、轻型、隔水性能好；耐久性强，使用寿命达到20至50年；可重复使用，一般可使用30至50次；环保效果显著，在施工中可大大减少取土量和混凝土的使用量，有效保护土地资源；具有较强的救灾抢险功能，尤其是在防洪、塌方、塌陷、流沙抢险救灾中见效特别快；施工简单，工期缩短，建设费用较省。此外，钢板桩能处理并解决挖掘中出现的一系列问题；使用钢板桩能提供必要的安全性，而且时效性较强；能降低对空间的要求；不受天气条件的制约；在使用钢板桩的过程中，能简化检查材料或系统性能的复杂程序；保证其适应性、互换性良好。

2、适用范围：

钢板桩围堰适用于水流较深，水流速度小于3m/s以上的河床。河床覆盖层较厚的砂类土，粘质土、碎石土或软质岩等基础施工。

3、工艺原理

钢板桩围堰由单根钢板桩拼接而成，打入土中合拢后，围堰内外水压力均等的情况下及时封底混凝土，采用自上而下逐渐降低围堰内水位，同时逐渐完成内支撑安装，形成一个满足施工承载及挡水需要的整体受力结构，为承台施工提供一个安全的作业平台，该种结构是解决水中基础施工中方法之一。

4、施工工艺

(1)工艺流程：

施工准备工作→测量放样→（沟槽开挖）→插打钢板桩→钢支撑施工→基坑开挖→围堰支撑加固→封底→桩基无破损检验→绑扎钢筋→安装模板→浇筑混凝土→养生→围堰拆除。见钢板桩围堰施工布置平面图1

图1钢板桩围堰施工布置平面图

(2)工艺步骤：

①打桩

a、先测量出钢板桩围堰的轴线，可每隔一定距离设置导向桩，导向桩直接使用钢板桩，然后挂绳线作为导线，打桩时利用导线控制钢板桩的轴线。

b、桩打入前将桩尖处的凹槽底口封闭，避免泥土挤入，锁口宜涂以黄油或其它油脂，对锁口变形、锈蚀严重的钢板桩进行整修矫正。

c、准备桩帽及送桩：打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。

d、单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大，基础较深的地方采用相对较长的桩。

②拔桩

施工完成后即可拔桩。先用打拔桩机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，振动1min～2min后再往下锤0.5m～1.0m再往上振拔，如此反复可将桩拔出来。

（3）钢板桩在施工中遇到的问题及处理：

由于河床地质结构复杂，钢板桩打拔施工中常遇到一些难题，常用以下办法解决：

①打桩过程中如遇大的块石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。

②钢板桩在杂填土地段挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，可采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置上将钢板桩往上拔l.0m～2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正。

③钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。

④在基础较软处，有时发生施工时将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，同时在施打该桩的连接锁口上涂以黄油等润滑剂以减少阻力。

（4）围堰抽水、支撑与清淤：

钢板桩围堰封闭后进行抽水，抽水过程中应严格控制抽水速度和抽水高度，并在围堰顶端设置一道安全支撑，当抽水达到预定的深度后，应及时加支撑防护。钢板桩全部焊接牢固到导向槽钢上。

在降水及进行内部支撑的过程中用泥浆泵配合高压射水将围堰内的淤泥清除，清除过程中同时使用抽水机对围堰内进行清淤补水，操作为内外水头差小于0.5m，以保证围堰安全。

（5）混凝土封底浇注

由于采用水下混凝土封底可能造成钢板桩无法拔出，影响材料周转回收，故采用先抽水后封底。当清淤达到要求后，即可进行干封底施工。封底时在钢板桩围堰内侧支模。

（6）防渗与堵漏

当锁口不紧密漏水时，用棉絮等在内侧嵌塞，外侧包裹一层防水彩条布，起到防水和减小水压力的双重效果，抽水时同时在外侧水中漏缝处撒大量木屑或谷糠和炉渣的混合物，使其由水夹带至漏水处自行堵塞，在桩脚漏水处，采用局部砼封底等措施。若漏水严重，堵漏困难时，在钢板桩外侧补打木桩围堰，木桩围堰内侧铺设彩条布，在彩条布与钢板桩围堰间填筑粘土进行封堵。

5、质量控制要点

(1)工艺流程控制

①钢板桩尽量打入全风化层或打入强风化层，一方面可以增加围堰的稳定性，另一方面可以尽可能减小从钢板桩底部流入围堰内的水量，增强水流渗入，防止围堰内的土层发生渗透破坏。

②钢板桩合拢后，竖撑插打严格控制平面位置和垂直度，平面位置误差不超过5cm，倾斜度不超过0.5%。

③完成顶层内撑后，堵漏止水；内填石粉、外侧抛砂袋与内侧基本平齐以防冲刷。

(2)、施工监控

施工监测要及时的反映围堰支护体系的工作形状是否处于安全状态，并判别是否需启动应急方案，是否要对下一步的施工方案进行相应的调整，设计所用的参数是否准确并需调节参数对设计进行调整等。这些信息都需要通过监测进行获取，在掌握这些信息的基础上才能不断减弱甚至消除各种不稳定因素，逐步加强各种有利于稳定的因素，以达到顺利完成桩基的目的。

6、安全措施

(1)、钢板桩插打前，检修所需机械设备、吊装设备。在插打过程中，随时对钢板桩连接结构进行观测。如有异常情况，应立即停止作业，整修后再继续作业。并随时对吊装设备进行实时监控。

(2)、钢板桩围堰在抽水安装内支撑的过程中，必须设专人全程监测，对钢板桩的变形、位移、渗漏进行观察，填写监测记录。如发生变形、位移，对施工安全可能造成安全隐患的，应立即停止抽水，加固钢板桩，消除变形及位移后再继续抽水。

(3)、钢板桩施工完毕后，应由专人对钢板桩结构稳定性、焊接位置等进行检查，并定时进行监测，填写监测记录，发现异常要立即采取措施消除问题。

(4)、钢板桩插打合拢后,安全人员要对其进行监控,发生变形必须及时进行加固及水下焊接处理。如潮汐致地基沉降等，应立即采取应急措施，同时在基底清理过程中，随时对钢板桩进行观测，发生异常情况及时处理。

7、结束语

钢板桩围堰和锁口钢管桩堰同属一类型的围堰形式，具有成本费用低，钢板桩插打过程中设备简单，施工快速；钢板桩可全部拔出，材料回收利用率可达98%，并可用于上部结构施工支架的支撑或其他桥梁施工。

其次钢板桩整体刚度大，板桩本身刚度较大且锚固于河床中，变形小；板桩之间通过锁口连接在一起，整体稳定性非常好；围堰内无需复杂的内支撑体系，作业空间大，干扰少，且安全易于保障，同时平面布置适应性强，能根据承台的不同平面形状和尺寸进行平面布置，灵活多变。

水中墩施工常见的施工方法很多，有钢套箱围堰、双壁钢围堰、钢板桩围堰、钢管桩围堰等多种形式。施工中要结合具体的施工条件、工期要求、费用投入及地质情况选择适宜的方法，以满足安全、质量、工期和经济效等方面的要求。

参考文献

[1]刘俊岩.深基坑工程.中国建筑工业出版社，2001.?

[2]杨文渊,徐犇.桥梁基础施工工程师手册[M].人民交通出版社,2001.

[3]《建筑施工手册（第四版）》，中国建筑工业出版社.