埋钢板桩围堰施工技术探究

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埋钢板桩围堰施工技术探究

摘要:结合光辉大桥施工实例，根据工程项目特点及施工作业条件，通过方案比选，创新性的采用冲孔开槽置桩、在围堰内外两侧抛填沙袋等的工艺，有效解决了钢板桩围堰在深水、浅覆盖层、河床下覆岩层较硬等恶劣环境下的适用性难题，同时提高了工效、节约了成本，对类似项目极具借鉴意义。

关键词:钢套箱;钢板桩;冲孔开槽;抛填砂石

1工程概况

1．1设计概况

光辉大桥建设工程设计为一级公路兼城市道路标准，主桥跨越增江，工程河段顺直，增江属于Ⅳ级航道，过往船只吨位小，数量较少，跨增江的光辉大桥主桥采用钢构连续箱梁结构，分左、右幅布置。P16号，P17号墩承台设计在增江河道中(见图1)。承台底标高为－0．5m，此处的P16号墩河床标高约－2．64m，P17号墩河床标高约－3．94m，常水位水面标高为6．38m，水深约9．02m～10．32m，洪水期水面标高8．4m，水深约11．04m～12．34m。承台在河床以上，属高桩承台，常水位期间墩身下部3．38m高在河水中。

1．2施工现状

1)P16号墩承台边线距离西岸岸边距离约27m;P17号墩承台边线距离东岸岸边约32m。桥位处河床地质复杂，根据地质报告中显示的覆盖层厚度，河床地质报告如表1所示。2)根据现场人员测量，16号墩河床较设计封底底标高低0．5m且河床覆盖层为2m～4m砂砾、下覆花岗岩。17号墩位处河床原为采砂场，由于采砂时对河堤破坏较为严重，当地河道部门为了加固河堤，对采砂处的河床抛填了大量片石，导致17号墩围堰范围内(尤其是远离栈桥位置)河床面高出了设计围堰封底的底标高。

2方案选定

根据现场情况，16号墩河床较设计封底底标高低0．5m，双壁钢围堰、钢吊箱、钢板桩围堰均可使用;17号墩河床因抛填片石导致河床超高，故排除钢吊箱方案。下面对深水围堰常用的有双壁钢围堰、钢板桩围堰两种方案进行比选。方案一:双壁钢围堰的刚度大，能承受向内向外的压力，结构相对稳定，也能为顶部施工平台提供支撑条件，但相对费用比较昂贵，回收率不高，下放技术要求高，施工焊接要求高，工期长，同时受河水流速的影响，下沉定位和垂直度控制难度大，若出现下沉偏位，纠正难度极大。且根据本项目总体施工组织设计，水中墩钻孔桩钢护筒投入按照桩基根数的1/2配置，其余的重复倒用，如采用双壁钢围堰，钢护筒的数量需增加一半，且钢护筒壁厚还需要加强。方案二:钢板桩围堰。其施工比较简单，结构受力明确。施工中插打方便，工艺成熟，内支撑体系拼装、下放质量可控，成功率大。钢板桩围堰施工可借助施工平台采用履带吊配合振动锤或植桩机进行施工，围堰内开挖可采用不排水开挖，水下混凝土封底。但常用的钢板桩刚度小，可通过加强加密内支撑，增加内支撑体系的刚度并与钢板桩可靠连接，增强钢板桩围堰的整体刚度和稳定性。采用钢板桩围堰施工材料回收率高，且施工时间短，节省工期。钢板桩围堰工艺成熟，工期短，质量可控，材料费用低。综合考虑工期和成本因素，在理论推算可行的基础上，P16号，P17号墩水中深水基础的施工支护结构拟采用钢板桩围堰。

3技术重难点

根据现场环境和地质河床情况，采用钢板桩围堰存在以下技术难点:1)通过前期试桩，采用履带吊吊挂振动锤打设钢板桩，围堰大部分点位的钢板桩入土深度不能满足设计要求，围堰结构存在安全隐患，需要解决因地质不良、河床覆盖层较浅导致的钢板桩入土不够的问题。2)17号墩的部分河床在以往岸坡维护时抛填了大量片石且已板结，部分高于封底底标高，需要特殊处理后解决钢板桩的埋深问题。3)墩位处水深且覆盖层较浅，围堰合龙后，钢板桩河床面以上长度过长，船只通过时会产生剧烈晃动现象，可能引发浇筑水下封底混凝土时，桩顶外张，进而影响到封底混凝土与钢板桩间的粘结力，需采用加固措施消除不利影响。

4施工工艺

对于16号墩河床较围堰封底底标高低0．5m，同时覆盖层较薄，钢板桩入河床深度不满足设计要求;17号墩部分河床面高出了围堰封底的底标高1．3m～2m等问题，考虑到钢板桩打设完成后再进行围堰内部抛填石的清理困难很大，结合现场情况，制定以下施工工艺。

4．1河床面整平处理

17号墩部分河床因抛填片石超高，故先对河床进行整平处理，首先拆除17号墩钻孔平台的面板和分配梁，利用贝雷梁作为冲击钻的移动平台，根据冲击锤的直径(1．2m)规划好需要冲击的点位，把冲击钻吊放在平台贝雷梁上对围堰内河床面逐一进行冲击找平，一边冲击一边测量，冲击到位后更换点位重新开始。所有点位冲击完毕后，对原超高处的河床进行全面测量，对遗漏点位再次处理。4．2冲孔开槽对17号墩超高的河床清理到封底混凝土底标高之后，因为下覆的花岗岩依然十分坚硬，钢板桩无法顺利打入，采取冲击钻冲砸开槽的方法辅助沉桩。沿着设计的钢板桩围堰周长轴线位置布置直径1．5m的钢护筒，用冲击钻进行冲孔作业，每两个钢护筒的位置需互相啮合，啮合长度不少于钢护筒直径的1/3，确保地槽的连贯性(见图2，图3)。

4．3钢板桩打设

16号、17号墩先将钻孔平台拆除，打设定位桩，安装导梁，采用履带吊吊装振动锤进行钢板桩打设，并在冲孔槽内钢板桩的内外侧抛填砂石，填至与河床平，确保钢板桩的入土深度。

4．4内支撑安装

钢板板插打完成合龙后，根据设计标高进行第一层内支撑的安装。4．5浅埋处理安装完第一层内支撑后，对围堰内低于封底底标高的位置进行抛填沙袋至封底底标高，对围堰外侧3m宽度的范围内也进行沙袋抛填，抛填后的沙袋顶面不得低于围堰内设计的封底混凝土顶面，在抛填过程中，技术人员要勤测抛填顶面标高，确保抛填高度和宽度满足要求，抛填结束后，再沿整个围堰外圈进行复测，确保没有遗漏或还有抛填不到位的位置。16号围堰立面图见图4。

4．6内支撑加固

16号、17号墩围堰合龙后，因覆盖层和后期围堰外抛填的沙袋均较为松散，加之河床面以上钢板桩过长，钢板桩因自由端较长，如有船只通过和遇有大风时，钢板桩会有晃动明显。据此情况，将第一层内支撑圈梁和紧贴合的钢板桩通过型钢焊连，使之成为一个整体，防止后期在浇筑水下封底混凝土时发生桩顶外张现象，进而导致封底混凝土与钢板桩之间的粘结效果差，甚至会出现封底失败的可能性，通过此处理措施，确保围堰的封底质量。

4．7水下封底、抽水、加撑

进行围堰内水下封底，封底过程中应始终保持围堰内外水面高度平齐。封底混凝土达到强度后，开始进行抽水，至第二道围囹下50cm安装第二道内支撑，保证围囹及内支撑的安装有足够作业空间，同理安装第三道内支撑，最后抽水至封底顶面，交付使用。

5结语

通过以上各项措施的实施，围堰封底完成抽水后，未出现漏水现象，钢板桩及内支撑各部位未出现肉眼可见的明显变形，确保了施工安全的顺利开展。根据施工作业条件以及工期和成本因素，创新性的采用浅埋钢板桩围堰结构，通过冲孔开槽置桩、在围堰内外两侧抛填沙袋等措施有效解决了深水桥梁在浅覆盖层、河床抛填片石板结化且超高、河床下覆岩层较硬等恶劣环境下进行钢板桩围堰施工的技术难题，同时提高了工效又节约了费用，为以后类似工程施工提供可借鉴的经验。

参考文献:

［1］韩跃国，陈永勇，皮海波．永修大桥主墩钢板桩围堰设计与施工［J］．铁道标准设计，2008(5):74-75．

［2］李永军．对钢板桩围堰施工方法的探讨［J］．今日科苑，2008(18):142．

［3］张永明．山区桥梁施工钢板桩围堰技术探讨［J］．山西建筑，2018，44(35):171-172．