（中铁二十五局集团第一工程有限公司，广东广州510405）
摘要：将原设计钢栈桥施工，优化为筑岛围堰施工。采用钢板桩围堰堵水，将大部分水堵在围堰之外，再在围堰和承台之间设小的排水沟，将水汇集后排出。将双壁钢围堰良好的堵水效果分解成两部分，单纯的堵水调整为排堵结合，确保了承台的施工质量，减少了成本。
关键词：钢板桩围堰；成本
前言
赣龙铁路扩能改造工程是国家铁路网的重要组成部分，是江西、福建两省对外通道的主干线。建设高标准、大能力的赣龙铁路，对促进海峡两岸经济区的先行发展，提高江西省对外铁路运输能力和质量，强化福建沿海港口集疏运条件，扩大港口中西部内陆腹地，开发赣南、闽西等革命老区矿场、旅游资源，促进沿线革命老区经济快速发展具有重要的意义。
梅江特大桥作为我标段的重点难点工程之一，全长698.41m，孔跨布置为：2～24m简支T梁+13-32m简支T梁+1-（40+64+40）m预应力混凝土连续梁+2-32m简支T梁。其主要特点如下：
（1）设计标准高。工程采用了高标准的基础沉降控制设计、严格的桥梁沉落变形和梁体徐变控制标准。
（2）技术难点多。梅江桥为有1-（40+64+64）m三线连续梁，施工技术难度较大，且施工多数集中在雨季，区域沉降、松软土基础、侵蚀性环境工点多；基础设施变形沉降标准严，观测评估周期长，控制调整难度大；桥梁梁体徐变控制标准高。
本文将对梅江特大桥13#～18#水中墩承台基础辅助施工措施进行探讨，结合现场实际情况，对比不同施工工艺所消耗的成本等，找出更加适合的施工工艺。
1原设计情况
梅江特大桥13#～18#水中墩基础施工原设计采用双壁钢围堰，承台之间采用钢栈桥连接。
双壁钢围堰是大中型桥梁建设中深水主墩施工的大型临时设施，具有几何形状和单元部件加工重量可变度大，防水性能好，双壁钢围堰形成的空间具有加重助沉，减重助浮的功能，可以准确沉入承载力高的土层或岩面，既可作为钻孔桩施工平台的基础，又可作为水下承台及下部施工的挡水结构，因此，在桥梁深水墩施工中，具有其独特优势；其缺点为施工复杂，需要外界条件高，且施工造价高。
梅江特大桥主要跨梅江，水流流向由左至右，与线路夹角73°。桥址处汇水面积F=7099km2，设计流量，Q1%=6658.30m3/s，设计流速V1%=2.29m/s。地表水受大气补给，季节性变化大。
2改良方案设想
经过现场的认真踏勘，结合当地的条件，提出以下水中墩施工方案：
（1）由于梅江河在旱季时水位相对较低，我们抢在旱季施工，将原设计为钢栈桥，改为在水中用土筑岛，如图所示：
（2）将13#-17#墩的双壁钢围堰改为钢板桩围堰，如图所示。
3主要原理
将原设计钢栈桥施工，优化为筑岛围堰施工。采用钢板桩围堰堵水，将大部分水堵在围堰之外，再在围堰和承台之间设小的排水沟，将水汇集后排出。将双壁钢围堰良好的堵水效果分解成两部分，单纯的堵水调整为排堵结合，确保了承台的施工质量，减少了成本。
关键技术：采用筑岛后，由于承台标高较低，且承台底位于强风化板岩以下50cm，钢板桩施工时，桩底无法入岩，承台施工处于施工水位以下，钢板桩如何防止水进入承台施工区成为关键，我们采用将钢板桩桩头进行改进，使其可以部分入岩，增加了钢围堰的整体稳定性，同时将围堰的范围扩大，钢板桩底部采用混凝土封底，混凝土和承台之间留40-50cm做为临时排水沟，将单纯的堵水改为排堵结合，解决了水的问题。
4钢板桩检算过程
钢板桩采用德国拉森（Larseen）Ⅳ型，其力学性能抗弯允许强度，截面抵抗距。
（1）工况1：围堰内带水开挖至封底砼底标高110.15m，未浇注封底砼，围堰内外水头相平。建立下图受力模型：
围堰内外土层为砾石土和砾砂层，浮容重均按，内摩擦角°，粘聚力c=0，主动土压力系数，则根据《建筑施工计算手册》（第二版）P72，公式（2-1）：可得主动土压力强度：。根据《建筑施工计算手册》（第二版）P140，假想铰（零弯矩点）根据经验取值，基坑底下土层为稍密中砂层，取假想铰的位置为基坑底下0.71m处。根据钢板桩受力建立如下计算模型：
（2）工况2：封底砼浇注完成，围堰内抽水至封底砼表面（即承台底面）111.15m时，围堰受水压力及土压力。此时，围堰外水位按施工水位116.00m，则水头差为：116m-111.15m=4.85m，考虑到封底砼已施工完成，钢板桩下端不易变位，可假定钢板桩下端埋入段为固着状态，建立如右图受力模型：
土层为砾砂土和砾砂层，厚度5.43m，此时取浮重度，内摩擦角°，粘聚力c=0，主动土压力系数，则《建筑施工计算手册》（第二版）P72，公式（2-1）：可得主动土压力强度：
水重度，水头差4.85m，则水压力强度，
则，根据钢板桩的受力建立如下计算模型：
（3）钢围囹抗弯、稳定检算
钢围囹杆件为2I32a工字钢和Ф429×8mm钢管焊接成组合梁，施工时钢围囹和斜撑焊接成整体，形成封闭刚架，计算模型可简化为均布荷载下的封闭刚架。由前面计算结果可知，工况二下，围囹所受的反力较大，故钢围囹所受的均布荷载可取。钢围囹属对称荷载下的对称结构，可简化成如下计算模型：
（4）封底砼抗浮稳定性检算
封底砼完成后，围堰内抽干水时，在封底砼的底面将会因水头差受到向上的浮力（即静水压力）作用。整个钢板桩围堰（钢板桩、各层支撑、封底砼）处水浮力作用下，需进行整体抗浮稳定验算，经分析，若封底砼能满足抗浮稳定性要求，则围堰整体更能满足抗浮稳定要求。施工水位116.0m，则水头差为4.85m，水容重，则封底砼底部所受浮力：
5运用效果
经过努力，13#-17#墩的双壁钢围堰施工全部采用钢板桩围堰施工，大大的减少了因双壁钢围堰施工所需要的时间、机具，同时降低了成本。
经过测算，原设计双壁钢围堰成本约1500万，现场实际采用钢板桩施工成本约500万，节省成本近1000万元。
5结果分析
（1）我们对当地的自热水文条件进行了认真调查，针对近几年来当地的自然条件，将钢栈桥改为筑岛围堰，节省了成本；
（2）我们对梅江桥的地质情况进行了认真分析，不盲从于图纸的设计，我们对地层标高进行了复核，发现设计强风化岩层较实际强风化岩层高，方便了我们施工钢板桩；
（3）将双壁钢围堰的功能做了剖析分解，从单一的堵水调整为排堵结合；
（4）将钢板桩的端部进行了加工和改进，使得其刚度和强度均加强，能让钢板桩打入岩层中，可以有效的防水。
在钢板桩施工中，其拼装、定位、封底以及基础开挖等关键技术在不同的水文、地质条件下有很大的差异，如何因势利导、优化方案对于缩短工期和节省投入有着极其重要的意义。经过测算，原设计双壁钢围堰成本约1500万，现场实际采用钢板桩施工成本约500万，节省成本近1000万元。
6结语
在对现场实际情况认真勘查、了解后，将原设计钢栈桥、双壁钢围堰施工，优化为筑岛钢板桩围堰施工。利用旱季施工，直接筑岛围堰；将双壁钢围堰的堵水优化为钢板桩围堰的排堵结合。两项措施都能够大大减少人力、物力，从而达到节约成本的目的。
参考文献：
[1]高速铁路桥涵工程施工技术指南（铁建设[2010]241号）
[2]TB10303-2009铁路桥涵工程施工安全技术规程[S]
作者简介: 胡继军（1978年11月），男，汉族，广东韶关人，1999年7月衡阳铁路工程学院铁道工程专业毕业，现任中铁二十五局集团第一工程有限公司机械土石方分公司项目经理，兼任赣龙铁路GL-1标工程指挥部副指挥长兼三分部经理，从事桥梁技术多年来对各类水中墩施工有着深刻的认识。
论文作者:胡继军
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2016年3月第5期
论文发表时间:2017/1/4
标签：围堰论文; 钢板论文; 封底论文; 成本论文; 栈桥论文; 水头论文; 土层论文; 《建筑建材装饰》2016年3月第5期论文;