中交第四公路工程局有限公司第四工程公司
摘要：本文主要研究水中钢板桩围堰封底的施工，主要针对钢板桩围堰封底施工前准备工作如钢板桩堵水封漏、封底混凝土标高及厚度控制、封底混凝土标号选择、封底混凝土浇筑顺序及施工中需重点控制的要点进行说明，同时对本桥钢板桩围堰施工安全性进行验证。
关键词：钢板桩围堰；围堰封底准备；围堰封底施工；施工安全性验证
1．概述
1.1．工程概述
七条河变截面连续箱梁桥跨径（40+70+40）m位于台州湾大桥及接线工程金清高架桥上，该连续箱梁跨越七条河。该桥主墩共有4个承台（左右各2个），承台尺寸均为8.1×13×3.0m，四面临水。搭设钢便桥及钢平台，在钢平台上利用履带吊加振动锺，打入拉森桩进行围堰支撑。拉森桩打设完成后，进行围堰内射水冲泥挖土，浇筑封底混凝土，破除桩头后进行承台墩身施工，墩身施工完成后，将拉森桩拆除。
1.2．围堰概况
承台围堰选用拉森Ⅳ型钢板桩施工，并根据墩位处实际地质情况、钢板桩受力情况及作业条件选定钢板桩长度15m，围堰尺寸16m×10.8m，共设置3道双H型钢围囹，围囹中间设置三道钢管横撑，四角分别设置2道横撑，封底厚度设计为80cm。
详见下图：
钢板桩围堰立面图
2.封底前准备
在实际围堰施工时发现，钢板桩围堰由于工艺的特殊性会出现很多问题，如，钢板桩围堰在施工中特别容易出现漏水现象，采用射水冲挖泥土法进行挖泥的围堰，不能很好的控制底部平整度，且施工后底部淤泥较多，极易与封底混凝土混合，影响封底混凝土强度，以至于影响施工安全性。根据实际施工经验，在封底前要做好以下施工准备。
2.1．围堰漏水处封堵
由于钢板桩施工的工艺特点，其锁口不可能做到完全封闭，所以在施工过程中要及时做好堵漏工作，根据本桥施工经验，主要有以下几种方法：
（1）细沙与锯沫混合堵缝法
本方法主要利用锯沫遇水膨胀的特性来进行堵漏。具体实施方法为，将细沙与锯沫拌合后，捏成团，沿钢板桩锁口位置下放，沙团会在自身重力的作用下向下坠落，在向下坠落的同时会散开，直到达到漏水位置，细沙及锯沫在围堰内外侧水压力差的作用下被挤压到钢板桩漏水的锁口缝隙中，锯沫遇水膨胀，将漏水位置封堵，同时细沙与锯沫的结合，增大了封堵材料与钢板桩锁口缝隙的摩擦力，将已将膨胀的锯沫紧紧压在锁口缝隙中，不会因为外力影响被冲出，从而达到堵漏的目的。封堵材料也可选用粉煤灰、膨胀水泥于围堰外沿桩面顺水流方向撒放或导管引入的综合处理方法，以达到止水的目的。
（2）在遇到较大缝隙，无法使用细沙与锯沫堵漏时，可利用塑料薄膜进行覆盖封堵。
该方法主要利用围堰外侧水压力及水的吸附力作用将薄膜紧贴在钢板桩外壁上，从而达到堵漏的目的。实际施工中可使用长杆，将塑料薄膜推送至钢板桩锁口漏水处，人工将薄膜摊开，以便于薄膜吸附于钢板桩外壁上。在堵漏塑料薄膜选用时时应注意选用较薄、较软薄膜，这样可增强薄膜与钢板桩的接触，达到更好的堵漏效果。
（3）对于局部位置细微漏水可以选用在钢板桩内侧用富纤维棉絮等挤塞入锁口处进行封堵，但实际施工效果不是很好，锁口内封堵的棉絮会在外侧水压力的作用下被挤出来，故该方法只能作为临时封堵使用。
（4）由于钢板桩围堰外侧水压力及锁口不能完全被封闭的影响，围堰内始终会有水渗入。在施工中一定要做好基底汇水和排水工作，在基坑底四周设置排水沟，并在其四角设置汇水井将坑壁及坑底渗水及时汇于汇水井中，并采用水泵将坑内积水及时排出。
2.2．封底底标高控制
2.2.1.封底底部标高控制
采用射水冲泥法施工，围堰挖土距离底标高20cm时，要采取人工辅助挖泥，同时要加大测量频率，保证底标高不会欠高及超高。实际施工中发现，最终底标高控制要比设计标高低5～10cm，该作用主要是考虑到围堰底部不平整，部分存在超高现象，为保证封底厚度，需在测量控制点处控制底标高比设计低5～10cm。
2.2.2 封底顶部标高控制
封底砼浇筑时，施工人员只能站在施工平台上进行振捣，无法保证封底砼浇筑完成后封底混凝土顶部完全平整，故在浇筑混凝土时，不可直接浇筑至设计顶（承台底部）位置，需比设计低3～5cm左右，保证承台底部标高符合设计要求。
2.2.3 钢板桩凹槽内淤泥清理
因钢板桩是正反向逐片插打，由于自身构造原因，钢板桩凹槽内淤泥无法完全清理干净，会高出底部平面，需人工进行清理。在清理钢板桩凹槽内淤泥时应比控制点标高低10～15cm左右，该做法主要是考虑到底部淤泥较多，在封底混凝土浇筑时，底部淤泥会在混凝土冲力的作用下向四周挤压，容易在钢板桩四周边缘处堆积，影响封底效果。
2.3．围堰底部淤泥与封底混凝土接触面处理
为减少围堰底部淤泥与封底混凝土接触，本桥采用在围堰封底底部全断面铺设塑料薄膜的方式来隔绝淤泥与混凝土的接触。通过该方法不仅可以避免底部淤泥与混凝土接触，保证封底混凝土强度，还可以有效将钢板桩与封底混凝土隔绝，便于承台施工结束后钢板桩顺利拔除。
本桥围堰封底施工中所选用塑料薄膜为6m×n米农用塑料薄膜，铺设方式为横桥向铺设（沿长边方向），尽量减少薄膜搭接缝，薄膜搭接时搭接长度应不小于30cm。施工时在薄膜与桩基相接处需要用采取加固措施，因为实际施工中发现，桩基处薄膜很容易在泵送混凝土的冲击下错开。
2.4．施工平台搭设
本桥围堰封底混凝土厚度为80cm，且泵送混凝土坍落度较大，围堰底部不具备施工条件，所以必须搭设施工平台对封底混凝土进行振捣。平台搭设时，主要利用各桩基及围囹为支撑点，搭设跳板为施工平台，方便施工人员站在上边对封底混凝土进行振捣，人员在施工作业时必须系好安全带做好防护措施。
2.5．封底时间控制
围堰封底必须充分考虑施工时间及施工天气，一旦围堰冲水挖泥达到底标高，必须立刻组织安排封底混凝土的浇筑，防止围堰内土在外侧土压力及水压力的作用下，出现上翻现象，影响围堰施工安全性。如因特殊情况无法及时浇筑封底混凝土，必须在围堰内蓄水，保持围堰内外两侧压力一致，提高施工安全性。
3.封底混凝土浇筑
3.1．封底混凝土标号选择
封底混凝土浇筑方式采用泵送，混凝土要求和易性好、坍落度高，在围堰内基本处于自流平状态，砼必须具有早期强度高等特点。
本桥围堰施工时处于夏季，使用标号为C25普通混凝土，实际施工发现C25混凝土强度上升较慢，在封底混凝土浇筑完成后，第6天时强度仅仅达到18MPa，远不能满足拆除底部围囹进行承台施工的要求，直至第10天时才开始进行承台施工，耽误工期。而采用标号为C30水下混凝土，第4天时强度就达到21MPa，混凝土早期强度很高，满足下一步施工要求，在第7天时就开始进行承台施工，有效缩短工期3天。
分析其强度不一原因，主要是围堰内一直存在漏水现象，不能从根本上杜绝，所以封底混凝土表层、四周一直与水接触，混凝土碳化反应不充分，所以混凝土强度上升缓慢，而采用水下混凝土，其碳化反应较快，强度上升迅速，可尽快进行下一步施工，有效节省工期。
3.2．封底混凝土浇筑顺序
在封底混凝土浇筑时，采取先在薄膜顶部均匀覆盖一层混凝土，起到先压住薄膜防止薄膜接缝错开的目的。然后再分层浇筑，浇筑过程中由一侧向另一侧推进浇筑的方法进行。该浇筑方法可将围堰内残留的积水挤压至预先留好的集水井处，再由水泵抽到专用泥浆池。
3.3．钢板桩凹槽处混凝土浇筑
由于钢板桩构造特点，混凝土不能填满钢板桩凹槽处，这对钢板桩结构受力相当不利，所以在施工中需要对钢板桩每个凹槽处进行单独浇筑，主要采取的方法为两人配合站在围囹上，使用绳子等工具将泵车泵管拖拽至凹槽处，对凹槽进行混凝土填充，保证凹槽内混凝土密实。
3.4．封底混凝土振捣
封底混凝土每浇筑一层都要振捣密实，尤其是钢板桩凹槽处，一定要振捣密实，保证封底混凝土与钢板桩间接触良好，确保施工安全性。
3.5．围堰支撑的拆除
在封底混凝土强度达到设计要求后，要拆除最下面一道围囹，进行承台施工，在围囹拆除时，应按围堰结构形式，分段拆除，同时加大围堰变形观测频率，在观测数据符合要求后，方可进行下一步施工。
4.测量监测及施工安全性
在施工中要在围堰四周设置测量控制点，每日定时观测，确保施工安全性。在本桥中，每个围堰设置8个观测点，以其中一个围堰观测数据进行说明，该围堰采用C30水下混凝土浇筑，混凝土表层设置浅水层进行养护。该围堰在第5天拆除第三道围囹中间钢管横撑，第6天拆除第三道围囹两侧钢管横撑及四角钢管斜撑，第7天进行承台施工。其中3个观测点有位移现象，最大位移量为5mm，经再次进行结构计算，该位移量满足安全施工要求。
5.结论
围堰封底的效果良好决定了后期承台施工的安全性，在施工时要充分考虑各方面因素，保证施工安全性的基础上，通过施工组织安排及相应技术措施，最大程度的节省工期，减少成本，提高效益。
参考文献
[1]《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）
[2]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）
[3]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
[4]《地基基础设计规范》（DGJ-11-1999）
[5]《七条河水中承台钢板桩围堰施工方案》
论文作者:唐小凡1,周雯游2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/23
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