中铁上海局集团北方工程有限公司锦州制梁厂 辽宁锦州 121000
摘要：新建盘营客专线为时速350km/h的高速铁路，其中跨盘海特大桥479#墩中心里程DK66+245.13，为水中墩。根据深基坑的施工经验选定钢板桩围堰作为临时支护。基于现场的施工条件及地质情况对钢板桩围堰进行优化设计，并为此类施工工艺在今后的施工应用中提供借鉴参考。
关键词：钢板桩；围堰；混凝土；施工技术
1 引言
钢板桩围堰是修建桥梁深水基础的传统工艺之一，其具有灵活机动、适应性强、可从复利用、效率高、成本低、工艺成熟的特点。由于钢板桩在水中施工，引发了一系列的安全隐患和施工难题，在克服困难，最终硬得成功的过程中，使我们对钢板桩围堰的结构特点和施工风险的技术措施有了进一步的认识和掌握，分析和总结其中的缘由和机理，对我们今后的施工将会更具借鉴和指导意义。
2 工程概况
479#墩是盘海特大桥连续梁（45+70+70+45）中跨主墩。479#墩承台平面尺寸是18.6m*14.6m，高3m。
该墩采用先桩后围堰施工方案施工。拟采用钢板桩维护后进行内部土层开挖及混凝土浇筑施工，承台的钢板桩维护范围为24m*20m，钢板桩四边距承台边沿1.5m。采用拉森IV钢板桩，确定桩长22m。
3 钢板桩围堰施工方案
3.1钢板桩理论用量计算：
钢板桩围堰周长计算：24*2 +20*2=88m
钢板桩根数计算：角桩采用0.2m*0.2m，共4片，（88-0.4*4m）/0.4m=216片，216+4=220片
钢板桩重量计算：220*22*76.1=368.324t
3.2钢板桩打入施工工艺
（1）履带吊停在离打桩点约4m左右的地点，侧向施工，便于测量人员观察。挂上振动锤，升高，理顺油管及电缆。
（2）锤下降，开液压口，拉一根桩至打桩锤下，锁口抹上润滑油，起锤。
（3）待钢板桩尖离开地面30cm时，停止上升。锤下降，使桩至夹口中开动液压机，夹紧桩。上升锤与桩，至打桩地点。
（4）对准桩与定位桩的锁口，锤下降，靠锤与桩自重压桩至地面以下一定深度不能下降为止。
（5）试开打桩锤30秒左右，停止振动，利用锤惯性性打桩至坚实土层，开动振动锤下降，控制打桩锤下降的速度，尽可能的使桩保持竖直，以便锁口能顺利咬合，提高止水能力。
（6）钢板桩至设计高度强40cm时，停止振动，振动锤因惯性继续转动一定时间，打桩至设计高度。
（7）松开液压夹口，锤上升，打第二根桩，以上类推至打完所有桩。
打桩前一般应在锁口内涂以黄油、锯末等混合物，在打完钢板桩后，开始进行钢板桩围堰内的止水处理。
3.3 施工注意事项
（1）导向桩打好之后，以横梁、槽钢焊接牢固，连接可靠。确保导向桩不晃动，以便打桩时提高精确度。
（2）线桩插打，钢板桩起吊后人力将桩插入锁口，动作缓慢，防止损坏锁口，插入后可稍松吊绳，使桩凭自重滑入。
（3）钢板桩振动插打到小于设计标高40cm时，小心施工，防止超深发生。
（4）封口时，精确计算异性钢板桩的尺寸，确保止水质量。
3.4 钢板桩的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，常采用如下几点方法解决：
打桩过程中有时遇上大的孤石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，则采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。
钢板桩在软泥质地段挤进过程中受到泥中块石或其它不明等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔1.0m~2.0m。再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石等障碍物被震碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。
钢板桩彦轴线倾斜度较大时，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钢板桩，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活葫芦和钢索将装反向拉住再锤击。
软泥质基础较软，有时施工发生将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在施打当桩的连接锁口上涂以黄油等润滑济减少阻力。
4 水下开挖
由于工程地质以砂层为主，现场主要采用水下射水吸泥。
在插打完成后开始用挖机将围堰内的土方清除，当到达一定深度时，挖机无法使用，开始用泥浆泵配合高压射水将围堰内的土方清除。围堰内取土，应为不排水取土，过程中同时使用抽水机对围堰内进行补水。需保持内外水位一致，以保证围堰安全，开挖时及时测量坑底标高，如达到设计底标高，停止高压射水。
如果开挖期间河道水位较低，为减少水下开挖量，拟先将钢板桩围堰内水抽干后，用2台水泵进行高压射水，同时2台泥浆泵吸出混合泥砂水进行吸泥施工。吸泥过程中尽量保持泥面均匀下降。吸泥到每层支撑面以下1m后，必须在安装好围堰和内撑后，方可继续吸泥施工下一层支撑。吸泥施工至泥面一定标高时，基坑将开始出现涌砂危险（视施工时河道水位，届时通过计算确定），于是停止围堰内干施工吸泥，向围堰内补水至适当高度，进行水下射水吸泥，最后吸泥到设计标高。
开挖后要派专人探测基底高程，做好各处的测深记录，保证吸泥到设计标高。
5 水下混凝土封底浇筑
封底混凝土强度等级采用C40，经过计算厚度采用3m。按水下混凝土设计配合比。
要注意封底混凝土浇筑顺序和方法，避免影响混凝土的浇筑质量，造成封底失败或渗漏。
剪球和浇筑的顺序为：由底往高，从边至中；控制混凝土的扩散半径不超过3～4m，同时严防先剪球的导管馄饨扩散到附近未剪球的导管位置；导管停注时间不宜超过30min；派专人探测混凝土高程，做好各处的测深记录，保证导管埋深不少于50cm，控制浇筑中混凝土高差小于1m，浇完时平面高差小于50cm。同时应注意剪球时，导管下口至底部距离不宜过大和过小，防止隔水栓（球）卡管事故，或者首批混凝土扩散后埋深深度不足。
6 围堰支撑
钢板桩围堰封闭后逐层开挖，焊接第二~四层内撑。当开挖达到预定的深度后，应及时加支撑防护。围堰开挖期间，随着泥土下降，逐一安装围囹内支撑，安完一层，再开挖下一层，不得超出。
围囹上下共设置4道。均为格构式，围囹分别采用40b、56b工字钢，四角斜撑和格构内撑采用40b工字钢、Φ630的钢管。
7 防渗与堵漏
钢板桩打入之前一般应在锁口涂以黄油、锯末等混合物。当锁口不紧密漏水时，用棉絮等在内测嵌塞，外侧包裹一层防水彩条布，起到防水和减少水压力的双重效果。
钢板桩围堰抽水过程中要加强钢板桩的止水堵漏措施。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，使其由水夹带漏水出自行堵塞，在桩脚漏水处，采用局部混凝土封底等措施。若漏水严重，堵漏困难时，在钢板桩外侧补打木桩围堰，木桩围堰内测铺设彩条布，在彩条布钢板桩围堰间填筑粘土进行封堵。
8 变形观测
钢板桩施打过程中应设置观测点和仪器跟踪，避免围堰偏位，尤其钢板桩的偏位累积很难校正，施打前，应在围堰上下游一定距离和两岸陆地上设置全站仪观测点，用于控制围堰长短方向钢板桩的施打定位。
在钢板桩围堰挡水期间，定期对钢板桩的位移进行观测，监测桩顶向基坑内外的偏移量。
9 结束语
近年来随着新建铁路的增加，跨河、跨海桥梁在建设过程中涌现出许多新的施工工艺和工法，其中围堰是近年来在跨河、跨海施工中出现的一种经济实用的作业工法。并且此工法在水中墩施工中具有较好的实用性及安全性。钢板桩围堰作为水中墩临时支护在施工生产中得到广泛应用，作为一种安全经济施工操作简单的临时支护形式，在满足安全的前提下能给工程施工提供较大的操作面，经过优化设计在达到安全性能要求的前提下，通过合理安排组织施工能给工程带来一定的成本节约。
参考文献
[1]张霄，钢板桩支护在市政工程深基坑施工中的应用[J].山西建筑.2009.
[2]姚安军，水利工程中钢板桩围堰施工技术实例[J].黑龙江水利科技.2011.
[3]谢少新，拉森钢板桩围堰在跨海大桥水中墩承台施工中的应用[J]. 交通科技.2010
论文作者:李博
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/29
标签：围堰论文; 钢板论文; 混凝土论文; 标高论文; 水下论文; 彩条论文; 导管论文; 《建筑学研究前沿》2017年第12期论文;