某入海口钢板桩围堰施工技术研究与改进

某入海口钢板桩围堰施工技术研究与改进

张 鹏

上海城建市政工程（集团）有限公司 200000

摘  要：本文以某入海口跨海大桥为例，介绍了在近海环境和石灰岩地质条件下，通过对钢板桩围堰施工技术的研究与改进，节约了工期和成本，具有较高的经济效益和社会效益，希望为类似工程提供一定的借鉴。

关键词：入海口 钢板桩围堰 施工技术 改进

0前言

随着我国基建事业的蓬勃发展，涉海桥梁工程越来越多。复杂的海洋环境和地质条件对桥梁建设是一项挑战，本文以辽宁省大连市某入海口跨海大桥为例，介绍对钢板桩围堰施工技术的研究与改进，希望可以为类似工程提供一定的借鉴。

1工程概况

1.1桥梁概况

跨海大桥工程位于黄海之滨辽宁省大连市青云河入海口，全长810m，桥宽35m。主桥采用65m+5x100m+65m七跨连续钢梁跨越青云河，主桥总长630m。引桥采用3x30m三跨预应力混凝土连续梁，引桥总长180m。

1.2建设条件

（1）周边环境：工程周边多为草地、滩涂和水域，场地较为空旷；青云河从桥址处穿过流入黄海。用海红线为主桥两侧各10m。

（2）地质条件：施工场地地形平坦，海岸为经人工回填形成的海滩地貌。场地地层及岩土层力学性能指标见下表。

表1 各岩土层力学性能指标一览表

（3）水文条件：主桥横跨青云河，河流宽度630m，水深受到潮汐影响，潮水平均高潮位3.34m，最低低潮位-0.54m，桥址处水深为0～3.34m。地下水类型为潜水，水位受潮汐影响严重，稳定水位标高-0.32m～1.26m。海区潮汐属于半日潮流性质，特征为每日潮汐涨落2次。落潮时海床见底，见底时长约2h。

2钢板桩围堰概况

主桥中墩采用单排钢板桩围堰进行施工。主桥中墩采用双柱式墩+实体墩形式，基础为1.5m钻孔灌注桩形式。桥墩分上下两部分,上半部分为双柱式桥墩，下半部分为实体桥墩，外侧设置破冰体，横桥向11.4m，纵桥向3.5m，高2.9m～8.2m。承台高2.5m，截面尺寸13.25mx6.5m，设1.0m厚封底混凝土。围堰基坑深度6.1m～8m。钢板桩采用12m、15m规格FSP-Ⅳ型拉森钢板桩，围檩采用400*400H、488*300H型钢围檩。钢板桩设计参数见下表。

表2钢板桩围堰参数一览表

3围堰施工技术改进

3.1围堰体系调整

图3 优化前支撑平面布置图

中墩下部结构最初方案为单个围堰体系施工。围堰长34.452m，宽9.783m，基坑深7.84m。钢板桩采用单排IV型拉森钢板桩，长15m。围堰体系共设置两道内支撑，第一道内支撑采用φ609mm*16mm钢管支撑，围檩采用双拼45C钢围檩；第二道内支撑采用φ800mm*16mm钢管支撑，围檩采用双拼56C钢围檩。

采用单个围堰体系支护，基坑长宽比大，在基坑开挖过程中容易引起较大的地表变形和沉降，同时为了抵抗纵桥向侧土压力，需要复杂的横向支撑设计，对基坑开挖和结构施工干扰较大且安拆复杂。而且围堰体系较大，在潮水的影响下易发生渗漏。

图4 优化后支撑平面布置图

针对以上问题，将单个围堰体系调整为两个小围堰体系，单个围堰长16.25m，宽9.5m，基坑深6.1m～8m。根据时空效应原理，调整后的围堰体系有效降低了基坑开挖风险。工期方面调整后钢板桩数量增加，横向支撑减少，大大降低了施工干扰，提高了施工效率，每个中墩施工节约工期7d。主桥共6个中墩，考虑流水作业等因素，节约总工期按0.6系数估算，共节约工期25d。成本方面虽然增加了钢板桩数量，但减少了两个围堰之间基坑开挖、回填和封底混凝土工作量，按直接工程费估算，每个中墩节省成本约6.35万元，共节省约38.11万元。

3.2海域钢板桩施打方法

海域钢板桩围堰施工时，安装人员借助吊篮在桩基钢护筒上由汽车吊配合安装临时牛腿，临时牛腿仅在四角的钢护筒上设置，每个护筒设置两根。临时牛腿安装完成后吊装第一道钢围檩，然后以第一道钢围檩作为导向架从上游开始向两侧对称插打，最后在下游合拢。第一道钢围檩牛腿安装完成后，拆除临时牛腿。

海域钢板桩围堰施工时，临时牛腿定位和安装时间较长，平均每个围堰钢板桩打设耗时5天，减缓了钢板桩围堰的施工进度。临时牛腿安装需借助吊篮施工，操作不便并且临时牛腿后期需要拆除，其安拆工作费时费力。

针对以上问题，对海域钢板桩的施打方法进行了调整。施工时作业人员借助吊篮或在落潮时定位四根转角桩。在相邻2根转角桩的同侧打设3根钢板桩，前两根钢板桩比其他桩低100～200mm用以搁置钢制导向架，兼做操作平台。导向架安装完成后，施打本侧钢板桩。以此类推，依次逆时针施打其他侧钢板桩，直至合拢。为了满足定位需求，该钢制导向架需参照转角桩准确定位并临时固定。该钢制导向架布置较为灵活，除将围堰钢板桩深打作为支座外，还可以根据需要补打临时钢板桩作为支座。施打方法调整后施工效率提高，平均每个围堰钢板桩打设耗时2天，与填海陆域围堰施工工效等同。工期方面相对于调整前，单个围堰工期节省约6天，适用改进方法的中墩1个，共节省6天。成本方面相对于调整前，取消了临时牛腿的安拆，单个围堰节省约1.68万元，共节省1.68万元。

3.3石灰岩地质侵限处理

Pm05中墩围堰体系原设计长16.25m，宽9.5m，深6.8m。两个围堰共256根钢板桩，钢板桩长15m，内设一道内支撑，内支撑和围檩采用双拼400*400H型钢。

Pm05围堰钢板桩打设过程发现钢板桩无法打设至设计深度。钢板桩全力打设后统计欠打桩根数，共计45根，欠打深度1～2m。由于勘察报告勘察孔位少，且地下石灰岩起伏较大，未能真实掌握钢板桩打设位置的地质情况，造成钢板桩欠打，影响了施工进度。常规处理方法采用长螺旋钻机进行引孔辅助施工，但需等待设备进场且长螺旋钻机引孔时间较长，会拖后施工进度。

针对以上问题，调整了Pm05钢板桩围堰设计，将钢板桩桩长调整为12m；内支撑加强为两道，第一道内支撑及围檩采用双拼488*300H型钢；第二道内支撑及围檩采用双拼400*400H型钢。调整后钢板桩现打设深度满足要求，顺利进行了基坑开挖施工。与长螺旋钻机引孔辅助施工相比，虽然增加了内支撑安装数量，但减少了长螺旋钻机对欠打深度的引孔施工。工期方面节省约15天，在工期方面有明显优势；成本方面由于内支撑施工和租赁费用较高，相较引孔施工约多花费1.42万元。

3.4首道支撑干扰施工处理

中墩钢板桩围堰设置两道内支撑，第一道内支撑布置于距基坑顶0.5m～1.5m处，设置1根对撑，4根斜撑。对撑位于基坑中部，与实体桥墩部分正交，内侧2根斜撑距离桥墩11cm，外侧斜撑距离桥墩较远。实体桥墩均高出围堰体系。

第一道内支撑在土方回填或回水至距支撑底0.5m后拆除。由于第一道支撑与实体桥墩冲突，造成实体墩无法一次性浇筑，影响桥墩整体性并且第一道对撑会干扰脚手架的搭设、墩柱钢筋的绑扎和钢模板的安装，降低施工效率，减缓施工进度。

针对以上问题，对首道支撑进行了换撑调整。承台施工完成后，在承台外侧回填土至承台顶下0.3m，并浇筑0.3m厚C30素混凝土。混凝土等强后，可拆除首道对撑；内侧先安装2根短斜撑后，再拆除2根长斜撑，然后可进行实体桥墩钢筋绑扎和混凝土整体浇筑，大大提高了施工效率。换撑后虽然增加了素混凝土浇筑和临时短撑安装工作，但避免了实体桥墩分段施工。工期方面，每个中墩节省约8天，共6个中墩进行了换撑调整，考虑流水作业等因素，节约总工期按0.6系数估算，共节省约29天；成本方面，由于素混凝土材料费用较高，相对于分段施工共超出约1.43万元。

3.5钢栈桥侵限处理

海域通过搭设8m宽主钢栈桥作为施工便道，搭设8m宽支栈桥作为作业平台。主栈桥北侧紧贴用海红线设置。钢板桩围堰边线距离承台边1.5m，作为人员作业通道和模板支架安装空间。钢板桩采用EP760打拔机进行打设。

钢板桩测设过程中发现，由于用海界限不足，海域钢板桩围堰出现主栈桥侵限钢板桩围堰现象，侵限长度0.96m。钢栈桥边距离承台边0.88m，如果将钢板桩围堰向内侧调整，会减少作业空间，增加模板安装难度。同时为满足打拔机作业需求，钢栈桥边线至钢围檩边线至少0.5m，钢板桩围堰调整难度较大。

针对以上问题，对海域钢栈桥侧的钢板桩进行了调整，将围堰北侧边移至距离承台5cm处，以钢板桩作为模板安装支撑架。结构班组施工时，先在封底混凝土上放线，实测钢板桩边线和承台之间的距离，利用木方和竹胶板先安装好钢栈桥侧的承台模板，再进行钢筋绑扎施工。措施采用后，顺利进行了钢板桩围堰施工和承台结构施工。钢板桩围堰调整后减少了部分钢板桩和模板支撑钢管材料，减少了局部的土方开挖回填施工和封底混凝土浇筑施工。工期方面，单个围堰节省约5天，钢栈桥侵限钢围堰共2个，共节约工期10天。成本方面，与调整前相比，单个围堰节约1.74万元，共节约3.48万元。

4结语

表3 工期对比分析表

表4 成本对比分析表

在入海口跨海大桥钢板桩围堰施工中，面对近海环境和石灰岩地质条件，通过对钢板桩围堰施工技术的研究与改进，总体上工期节省约85天，成本节约40.4万元，具有较高的经济效益和社会效益，取得了良好的施工效果。

参考文献

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作者简介 ：

姓名：张鹏，性别：男，民族：汉，出生年：1990年，职称：工程师，学历：本科，学位：学士，研究领域：市政地铁、桥梁施工。