摘要：通过南阳光武大桥主墩国产拉森钢板桩围堰的施工实践，分析总结了国产拉森钢板桩性能及围堰施工工艺，实践证明了27m长国产拉森钢板桩应用于大尺寸深水承台围堰的可行性，对类似钢围堰施工提供经验参考。
关键词：国产；拉森钢板桩；围堰；施工技术
一、工程概况
1.1工程简介
南阳光武大桥西接建设中的光武东路，与滨河路平交；跨越白河，穿越东岸湿地公园后，向东至南阳机场，与白河大道平交。工程设计范围西起滨河中路平交口以西（桩号：K0+785.000），东至白河大道平交以东（桩号：K2+945），全长2160m，桥梁总长度为840m。
南阳光武大桥中墩墩柱及承台均分为左右两幅，单幅承台尺寸为22.78m×14.5m×4m，两承台间距0.05m。承台顶标高为-7.0m，河床顶标高为-2.5m，承台钢围堰采用拉森钢板桩围堰施工工艺，并通过钢栈桥平台连接围堰与进场道路，围堰两侧搭设作业平台。两承台放到一个围堰内进行施工，加之两承台间距，围堰尺寸长45.61m，宽14.5m。根据情况分析，钢板桩长需27m，入土深度需达到11.8m。围堰支撑体系采用型五层水平钢围囹支撑。
二、钢围堰方案分析
2.1钢板桩围堰设计
2.1.1钢板桩型号确定
因钢围堰兼有支护、挡水功能，选用PU型拉森钢板桩。工程建设中主要采用钢板桩有国产PU28-1型、日产FSP-Ⅳ型和韩国SP-Ⅳ型，国产钢板桩与进口钢板桩相比，优缺点如下：
1、缺点：强度大致相同，但塑性较差，相比之下国产钢板桩锁口位置易破损；
2、优点：
a长度规格多，选用性灵活；
b经济性好，性价比高，回收周转性无明显差距；
c市场供应量充足，交货及时。
经受力计算分析，围堰通过调整内支撑位置，保证了钢板桩受力合理性，PU28-1型钢板桩钢材性能满足施工要求，且国产钢板桩具有以上优点，确定选用国产PU28-1型钢板桩。
2.1.2钢板桩施工重点
1、钢板桩检查
钢板桩经力学及化学试验合格后，按照施工进度需求分批次进场。对进场钢板桩进行外观检查，主要检查几何尺寸是否符合要求，桩身及锁口是否破损和变形，锁口位置是否平整顺直。
2、钢板桩对接
钢板桩设计总长27m，选用18m+9m进行现场对接，对接形式为坡口熔透焊。重点检查焊缝质量及对接位置桩身及锁口的平整度。
3、钢板桩起吊插打
起吊作业采用汽车吊配合履带吊方式，起吊作业应平稳进行，避免造成钢板桩发生扭曲变形或破损。
钢板桩围堰采用双向对称施工，插打过程中必须保证每根根钢板桩垂直度良好，并在锁口位置涂刷润滑油，避免锁口受力过大发生变形或破损。
4、围堰合拢
靠近合拢位置时，应通过微调钢板桩角度，精确控制合拢口预留宽度。同时两侧钢板桩具有一定位移量。
5、排水清淤及内支撑安装
围堰合拢后，对基坑内进行排水清淤作业，至每道水平支撑位置时，必须先完成内支撑结构体系，再继续进行清淤作业，避免因围堰内外压力差过大，而支撑体系未完成，造成钢围堰变形，破坏围堰受力机制。
6、堵漏及封底
围堰进行排水清淤时，内外存在压力差，钢板桩围堰整体受力，锁口位置受力拉紧，起到止水作用。此阶段必须仔细检查内部锁口位置漏水渗水情况，并采取止水堵漏措施，具体止水堵漏措施方式在下文施工过程控制中进行详述。
钢围堰封底作业采用干封方式，利用泵车进行封底混凝土浇筑，封底施工前，将基坑底整平，测量复核坑底标高，并做好排水措施，保证封底作业顺利进行，完成钢围堰施工，准备进行主体结构施工。
三、施工工艺及过程控制
3.1施工准备
a、对进场钢板桩进行检查，重点检查桩身及锁口是否平整顺直，对于存在扭曲变形或破损情况的钢板桩必须进行修整，情况严重的应联系厂家进行更换；
b、在作业平台外侧设置存放区，钢板桩18m规格与9m规格分别存放，堆放高度不超过5层，存放区要靠近对接区，便于钢板桩吊运；
c、焊工必须经过教育培训，确保钢围堰焊接作业质量。
d、施工所投入的机械设备必须提前进行调试，包括履带吊、振动锤、焊机等。
3.2钢板桩对接
a、在钢栈桥上设置钢板桩对接作业区，胎架采用16#工字钢，利用水准仪对胎架顶进行抄平，以确保钢板桩平顺对接。
b、对接采用坡口熔透焊，坡口角度为45°，焊接前必须对坡口进行打磨，确保焊接质量；
c、对接焊缝必须打磨平整，尤其是锁口位置，焊缝处错台不大于1mm；
d、对接完成的钢板桩存放在待吊区，准备进行钢板桩插打作业。
3.3钢板桩插打
3.3.1插打方式
钢板桩插打采用50t履带吊悬吊DZ90型振动锤形式，通过震动沉放钢板桩。同时备有DZ120型振动锤，以便根据插打贯入度进行选择。
3.3.2导向架安装
导向架主要作用是限制钢板桩平面位置，加强控制钢板桩位置，导向架可采用H型钢进行加工，两根型钢翼板相对，中间宽度为围堰厚度，导向架总长度为5m。根据测量人员放样，确定导向架安装位置，并随着插打方向进行移动。导向架示意图如下：
导向架示意图
3.3.3首根钢板桩插打
首根钢板桩位于围堰长边中间位置，插打过程中利用水准仪观测沉桩过程中桩身垂直情况，并及时进行调整，以确保首根钢板桩垂直打入既定位置。利用搭设的作业平台对首根钢板桩进行加固，防止下一根钢板桩插打时带动首根钢板桩发生偏斜。
3.3.4转角桩加工及插打
将一片钢板桩沿纵向中心割开，焊接到另一根钢板桩背面，加工成90°转角桩。转角桩加工型式及应用示意图如下：
转角桩加工时，必须保证半桩与整桩纵向中心线平行或重合，以确保转角后半桩一侧的垂直度。
3.4钢板桩合拢
在与合拢口相邻的4-5片钢板桩采取先插打至桩身稳定高度，以满足合拢桩插打时两侧钢板桩具有一定位移量，确保合拢桩顺利插打。同时精确量出合拢口预留宽度，合拢处的两片钢板桩应高低错开，便于插入合拢桩，待合拢完成后，再将桩打至设计标高。
转角桩加工示意图
转角桩应用示意图
3.5排水清淤及支撑体系安装
3.5.1排水清淤作业
钢板桩合拢后，分步进行围堰内排水清淤，逐层安装钢围囹支撑体系。围堰内白水及淤泥层直接利用泥浆泵进行清除，其余土层先利用高压水枪进行清理，形成泥浆后再利用泥浆泵中进行清除。
清淤过程中，必须保证各作业面清淤厚度大体一致，避免因局部清淤深度超前，造成钢板桩局部受力不均。
3.5.2支撑体系安装
当围堰内水位下降至第一层围囹底50cm时，应保持当前水位，并立即进行第一层支撑体系安装，待支撑体系安装完成后，方可继续进行排水清淤，然后按照此方式依次安装各层支撑，避免因加大围堰内外压力差，导致围堰变形。
支撑体系主要由钢围囹和水平钢管支撑组成，钢围囹为双拼400×400H型钢，钢支撑为φ630×20mm钢管，共设置5层水平、环向支撑体系，各层支撑距离钢板桩桩桩顶为别为1.7m、4.5m、7.0m、9.5m和12.3m，水平钢管支撑跨中位置设置竖向支撑柱，支撑柱采用φ630×10mm钢管，支撑体系示意图如下：
围堰支撑体系示意图
a、每层钢围囹下设置牛腿支撑，牛腿采用400×400H型钢，间距2.4m布置。单层牛腿采用水平管控制高程，确保单层牛腿位于同一水平面。
b、钢管与围囹接触面焊接一块缀板，以增大传力面积，提高结构稳定性。钢缀板尺寸为700×900×14mm，节点大样图如下：
钢管与围囹节点大样图
c、围囹与凸形钢板桩背面贴紧，存在缝隙的位置加设木楔子。凹形钢板桩与围囹采用30工字钢进行支撑。
d、支撑柱上焊接400×400H型钢牛腿，作为每层水平钢管支撑的跨中支点。支撑柱底端封闭后做成楔形打入土层，伸入封底层以下10m，并在管内注入混凝土，以增加钢管抗压抗折强度，管内混凝土顶面高于封底顶面4.5m，节点大样图如下：
支撑柱与钢管支撑节点大样图
3.6止水堵漏
仔细检查围堰内深水漏水情况，并采取止水堵漏措施，具体情况与措施为：
a、水面至河床顶范围内钢板桩锁口存在渗水漏水时，可在相应的锁口内注入细砂，同时在围堰外侧沉放塑料薄膜，利用缝隙处水压力将薄膜吸附在锁口渗水处，达到止水效果；
b、河床顶至围堰底范围内存在渗水或孔状缺口时，渗水的位置可用棉花混合水泥等胶凝材料进行止水，锁口破损形成孔状的漏水情况，可用先布条等软料进行堵塞，然后再缺口位置补焊堵漏钢板，以达到堵漏效果。
3.7封底作业
钢围堰封底采用干封方式，封底混凝土厚度为1.0m。基底整平后复核基底标高，并将积水、泥浆等杂物清理干净，并在封底混凝土范围内涂刷隔离剂，利于施工结束后钢板桩拔除。现场利用泵车浇筑封底混凝土，采用分层分段浇筑，在钢板桩上标记出封底混凝土顶面位置，待浇筑完成后，对混凝土进行整平收面，确保封底顺利完成。
3.8体系转换
完成封底作业后，拆除第五层钢围囹和水平钢管，使得封底混凝土整体受力，起到钢围堰支撑和提供施工作业面的双重作用。
四、施工总结
南阳光武大桥主墩深水承台围堰的顺利实施，充分证明了超长国产拉森钢板桩应用于深水承台围堰的可行性，并取得了良好的社会效益和经济效益。本文通过对国产钢板桩性能和施工工艺的分析和总结，详细地阐述了施工方案的制定和实施过程，为后续类似超长深水围堰施工提供了实践经验和施工技术支持，具有很高的参考价值。
参考文献：
【1】李亚.浅谈钢板桩在深基坑支护中的应用[J].交通科技，2010
【2】张莲娜.钢板桩围堰在深基坑中的应用[J].山西建筑，2008
【3】刘鑫.深水墩钢板桩围堰施工及基坑处理.城市建设，2010
论文作者:程向前
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/8/13
标签：钢板论文; 围堰论文; 作业论文; 封底论文; 位置论文; 体系论文; 钢管论文; 《基层建设》2018年第20期论文;