摘要：本文结合在跨河市政桥梁施工过程中围堰施工的案例，总结了松散卵石层河床下锁扣钢管桩的试打经验，探讨筑岛结合钢板桩围堰的施工应用及监理控制要点。
关键词：桥梁工程；围堰；施工技术；监理要点
一、项目概况
本人所参与建设的某跨河市政桥梁项目，是一座拟拆除既有跨河步行桥并在原桥位处修建的一座市政廊桥。新桥梁设计桥宽16米，主桥全长约240米，桥梁设计为5跨等截面悬链线现浇拱桥，拱上建筑为多孔连拱，4个桥墩的桩基和承台均需要在水下实施，承台开挖深度约6米，经钻探揭露和区域地质资料表明：场地内地层主要为第四系全新统人工填土层（Q4ml），第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl），白垩系下统天马山组（K1t）组成，承台设计在松散卵石层部位，该承台部位的施工须采取围堰施工措施。
二、锁扣钢管桩和钢板桩的基本情况及在本项目中的应用
2.1锁扣钢管桩概述
锁扣钢管桩由钢管、C型锁扣、T型锁扣构成，钢管直径的左端管壁上竖向连接C型锁扣，C型锁扣的横断面为一边开口的C形，在C型锁扣的侧面设有加强筋，钢管直径的右端管壁上且偏半径位置竖向连接有T型锁扣，T型锁扣的槽断面为工字形。锁扣钢管桩可在深水中施工，围堰材料可重复利用，是钢板桩围堰与钢管桩围堰的有机结合，具有结构稳定的良好特点。
2.2钢板桩概述
钢板桩是带有锁口的一种型钢，其截面有直板形、槽形及Z形等，有各种大小尺寸及联锁形式。常见的有拉森式，拉克万纳式等。其优点为：强度高，容易打入坚硬土层，可在深水中施工，必要时加斜支撑成为一个围笼，稳定性好，防水性能好，能按需要组成各种外形的围堰，施工工艺较为成熟，施工速度快，可重复使用。本项目选用的是拉森IV形钢板桩。
2.3锁扣钢管桩在本项目的试打情况
本项目下游约一公里左右有一处拦河闸水利设施，用于调节下游两地的灌溉等用水，由此影响，本项目的河水水位常处于4-6米，同时施工期间要经历夏季丰水期。为了应对洪峰对围堰和钻孔平台的影响，在施工期间计划利用围堰兼做后续桩基钻孔平台，最大限度减小河道过水断面，于是将锁扣钢管桩作为备选方案，如能够实施，将尽可能小的受制于河水上涨对施工的冲刷和冲击影响。
为验证其可行性，必须使用锁扣钢管桩在拟建的围堰范围内进行试打，为确保今后在围堰所有应打设的部位均能打设成功，试打时必须根据现场实际情况随机在围堰范围及周边进行随机选点，并且其中的选点必须包括综合地质情况可能最为不利的部位。本项目的随机试打过程中，多个部位的单根锁扣钢管桩的插打情况较好，基本能达到施工方案设计的高程。综合考虑到本项目为旧桥拆除重建，原旧桥桩基附近也有锁扣钢管桩的布置，该部位可能会有较为密实的状况，且最能反映钢管桩成功实施的可能性，使用单根锁扣钢管桩在该部位进行试打，发现打入阻力较大，在纵向、横向和垂直方向均有位移现象，由于锁扣钢管桩会产生位移，所以在试打时必须多次提起再重新插打，后对拔除后的锁扣钢管桩观察后发现，由于河床基底有卵石层，反复插打致锁扣钢管桩端部磨损较为严重，桩端局部出现卷口现象，这使锁扣钢管桩插打到设计标高存在较大难度，同时对锁扣钢管桩的重复利用率造成严重影响，损耗较大，不利于节约措施费，也不利于工期的有效保障。至此，利用锁扣钢管桩做围堰并兼做钻孔平台的施工方案基本被否定。
为了验证本项目河床地质情况相对较好部位的锁扣钢管桩的可行性，在围堰范围单根锁扣钢管桩可插打到设计标高的部位做进一步的试打，目的是为了验证该地质情况是否能够达到锁扣连接的效果。由于转角处的锁扣钢管桩的插打是整个插打过程中较为困难的部位，所以选择了转角桩的位置进行试打，首先打下第一根双“C”口转角锁扣钢管桩，待插打致设计标高一米左右时，在其横向和纵向先后各灌入一根“T”口直线桩，交换往下插打，转角桩也会随纵横向的插打继续往下沉，经试打发现，越到后半部分插打越为困难，最终转角桩可以插打到设计标高，但纵横向的直线桩无法插打到设计标高，且较难控制各桩的标高，对后续设置围檩造成较大影响，安全隐患增大，经对三根钢管桩拔出后发现，转角桩的两个“C”口桩端均挤压了50公分左右的卵石和卵石碎屑，非常密实，这正是两侧直线桩无法打入的原因。综上，锁扣钢管桩围堰方案无法在本项目中实施。
2.4筑岛围堰和钢管桩相结合的综合围堰在本项目中的应用
锁扣钢管桩围堰方案被否定后，围堰的选择成为难题，各方决定召开专题会议讨论施工措施方案。各参建单位在专题会议召开前根据各自经验和锁扣钢管桩的试打情况进行总结，走访同水系河道的其它类似围堰项目，了解围堰方案的实施情况，并借用类似地质情况进行了拉森钢板桩试打等试验。经过参建召开方案讨论专题后，各方一致决定寻求上级部门协调水位下降，使用筑岛和钢板桩围堰相结合的综合围堰方案，筑岛用于桩基钻孔作业和材料转运，待桩基钻孔完成后再进行钢板桩围堰以实施水下承台施工。
经过协调，下游通济堰同意在非灌溉期下降河水水位，河床距离河面的距离可以减少至2米以内，这为筑岛和钢板桩围堰相结合的综合围堰方式提供了很好的条件。为了最大限度确保筑岛对生态环境的影响，决定由施工单位租借与本河床材料一致的卵石作为筑岛材料对河道进行筑岛，在河道中部留设过水通道，确保河水不断流；在筑岛周围铺设防水土工布止水，以防止河水冲刷岛体及减少河水透过卵石层对岛内拉森钢板桩围堰的影响，筑岛完成后即开始河中桥墩桩基进行钻孔，待钻孔灌注完毕且桩基水下砼强度达到70%后开始拉森钢板桩围堰的实施。
钢板桩施工工艺流程为：钢板桩插打合拢后进行清基，清到牛腿底部50cm处，适当降水后开始设置内部围檩支撑；然后继续清基，清基到封底底标高后，开始进行水下混凝土封底；封底混凝土强度达到要求后，进行抽水，完成围堰作业，进入下一步施工工序。在整个钢板桩插打过程中，为保证最后合拢顺利，要边插打边测算边调整；提前计算好所需要的钢板桩数量，再进行插打；若合拢有误，用千斤顶对顶或用倒链和滑轮组对拉使之合拢。为确保整个围堰的安全，为承台施工创造条件，从土方开挖开始的施工，严格及时对挖出的土方进行转移，不得堆放于基坑周边，同时，整个施工过程中要严格监测基坑周边的变形情况，及时反馈和分析，及时采取相应的抢救措施，使基坑不发生意外破坏和变形，确保工程顺利施工。
最终，采用筑岛和钢板桩相结合的综合围堰的措施方案在本项目中顺利实施。
三、本项目围堰施工的监理要点
3.1施工准备阶段的监理要点
“凡事预则立,不预则废”，要求施工单位在接到施工任务后，应及时根据承包合同组织相应的、具有与本项目相关类似经验的主要管理人员进驻施工现场，了解施工现场的基本条件、周边环境、人文、社会、交通等情况，结合施工合同和工程量清单对本项目后续的人员、机械、材料、施工方案等做出一定的预判，选择适合本项目的意向性施工组织设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆针对本项目的施工围堰，监理在施工准备阶段应督促施工单位对围堰措施方案的选择，特别是所选锁扣钢管桩的试打情况进行现场跟踪，当发现拟选择方案不适合本项目时，及时要求施工单位更换施工方案，寻求有效的、适合本项目的施工方案，不得在措施方案的选择上犹豫不决，否则极有可能造成工期上的耽误。
3.2监理对施工方案的审查要点
根据建质2009[87]号文《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》中规定:“水下作业”属于危险性较大的分部分项工程或超过规模的危险性较大的分部分项工程，开挖深度超过5米基坑支护工程属于超过规模的危险性较大的分部分项工程，的监理在此过程中应做好方案审查的把控，该“水下作业”、“深基坑”工程已超过了住建部的相关规模，应严格要求施工单位编制专项施工方案并请专家对施工方案进行论证，建设、施工、设计、监理单位均应参与专家论证会议。施工方案经专家论证后结论为“通过”的，施工单位可参考专家意见自行修改完善；结论为“修改后通过”的，应根据专家明确的具体修改内容意见督促施工单位进行修改，修改情况应及时告知专家，有需要时，还应须请专家对方案进行复审。专家对修改后的方案明确通过意见后，施工单位向其单位技术负责人报审，经审批通过后再报总监理工程师审批。总监理工程师在专家论证会议中应提醒专家对以下内容必须进行论证：
（1）专项施工方案内容是否完整、可行；
（2）专项施工方案计算书和验算依据、施工图是否符合有关标准规范；
（3）专项施工方案是否满足现场实际情况，并能够确保施工安全。
经过对施工单位报审的专项施工方案进行了审查，我监理部做出了以下监理审查意见：
经审查，你单位在本超过一定规模的危险性较大的分部分项工程的方案编制程序、报审程序符合要求，方案按照专家论证意见进行了补充和调整，方案可行，结构安全性符合规范要求，同意按此方案实施。同时，你单位在施工过程当中，应加强做好以下几点工作：
(1)导向装置安装应定位测量，保证钢板桩插打垂直度，对可能超过误差的钢板桩要及时纠正。
(2)承台基坑开挖好后，及时对基底进行混凝土封底、及时完成桩基桩头截出、及时进行桩基检测，并开始承台混凝土施工，防止承台基坑开挖后长时间闲置。
(3)圈梁和内支撑系统各杆件的加工及安装应严格控制精度，确保均匀受力。
(4）桩顶水平位移的监测点在每侧等距布置，相关监测人员准时采集数据，重点分析掌握内支撑安装和承台施工过程中代表性工况。各管理人员要重点关注基坑变形情况，有任何土方塌方开裂等异常情况应立即上报，并快速采取补救措施。
监理单位也应就本项目编制围堰施工和水下深基坑支护监理实施细则。在施工过程中严格按经专家论证通过、经施工单位企业技术负责人审批、总监理工程师审批通过的《专项施工方案》和《围堰施工和水下深基坑支护监理实施细则》实施监理。
3.3围堰施工阶段的质量监理要点
本项目钢板桩由专业厂家在厂内制作完成，通过陆路运输至工地现场，采用履带式液压机械手振动钢板桩沉桩施工，履带式液压机械手的沉桩效率显著优于传统的履带式起重机配合电动振动锤振动沉桩工艺。
振动沉桩施工工序一般为：①施工放样→②开挖沟槽→③履带式液压机械手就位→④导向架安装就位、复测校准→⑤履带式液压机械手夹起钢板桩插入导向架直至泥面→⑥检查桩位、桩身垂直度和锁扣连接→⑦启动机械手振动锤振动沉桩至导向架上沿(振动沉桩过程中观察钢板桩锁扣是否有脱口现象→⑧重复上述⑤～⑦工序，按照方案中规定顺序进行振动沉桩，直至完成一个导向架长度内的全部钢板桩止→⑨吊走导向架→⑩振动送桩，逐根送至设计标高(注：最后一根桩暂时不要送桩，作下一组沉桩的导桩使用)。
根据钢板桩工程沉桩施工工艺，监理对钢板桩的质量控制要点如下：
(1)钢板桩运到场后，监理组织施工单位对进场钢板桩进行检查，并用一块长1.5～2.0m类型规格均相同、锁口标准的钢板桩对所有同类型的钢板桩做锁口通过检查，从桩头至桩尾进行。若发现钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均需要修整，桩身扭曲及弯曲用油压千斤顶顶压校正，对于无法校正的，禁止使用。钢板桩在现场的堆码层数不超过四层，每层用垫木搁置，垫木高差不得大于10mm，上、下层垫木中线应在同一垂直线上，避免锁口发生挤压变形。
(2)检查钢板桩沉桩方法。钢板桩应严格按照沉桩方案规定的沉桩顺序进行沉桩。在本项目地质情况下，不宜采用拼组插入或间隔沉桩的方法。由于钢板桩在下沉过程中会使松散卵石层逐步变得密实，在钢板桩成桩过程中切忌在同一点位反复插打，避免因卵石层变得密实而达不到沉桩效果。
(3)在钢板桩沉桩开始之前，要检查导向架的平面位置、水平度以及架体的垂直度。在钢板桩沉桩过程中，主要检查桩位偏差值是否超过质量检验标准中的允许偏差值；桩身垂直度的偏差值是否超过质量检验标准中的允许偏差值。在送桩过程中，主要检查桩顶标高偏差值是否超过质量检验标准中的允许偏差值。如在检查中发现钢板桩桩位、桩身垂直度的实际偏差值超过允许偏差值时，应及时提醒施工单位对导向架进行调整，控制好钢板桩的桩位和桩身垂直度。
(4)在沉桩过程中，应注意巡视检查钢板桩是否存在脱榫现象。如发现钢板桩有脱榫不连锁现象，应立即通知施工单位停止沉桩，分析和查找产生钢板桩脱榫不连锁的原因，并采取相应技术措施，解决钢板桩脱榫不连锁的质量问题。
(5)在沉桩过程中，应注意巡视检查钢板桩墙是否出现明显弯折。如发现钢板桩墙出现明显弯折，应立即通知施工单位对出现钢板桩偏离轴线产生平面扭转的部位采取相应技术措施，在后续钢板桩沉桩中逐根予以纠正。
(6)在沉桩过程中，应注意巡视检查钢板桩沿墙轴线方向是否产生过大扇形倾斜。如有发现，应及时通知施工单位按照沉桩方案或相关规范的规定，宜采用沉设楔形板桩的方法进行调整。
(7)钢板桩工程验收阶段的监理质量控制要点(1)核查钢板桩桩基工程相关质量控制资料：①核查测量控制点验收记录；②核查钢板桩出厂质量证明文件(含原材料出厂证明和进场检验报告等)和进场验收记录；③核查钢板桩焊缝探伤检验报告等。(2)检查钢板桩锁扣是否存在脱口不连锁现象。(3)检查钢板桩桩顶高程是否符合设计规定；其偏差是否符合质量检验标准或设计文件规定。(4)检查钢板桩桩位是否符合设计规定；其偏差是否符合质量检验标准。
四、结语
跨河市政桥梁施工中，水下承台施工有较多的围堰措施可供选择，在围堰施工前，需要根据河床地质情况、工期要求、全年不同时间段的河道深度、河水流速、河道管理部门的要求等情况，选择适合项目的一种或多种组合围堰方式，确保每个墩台桩基础、承台能最高效、最安全的达到建设目标。做好筑岛围堰和钢板桩围堰施工质量控制是监理工程师的基本职责，监理工程师必须研究和掌握钢板桩沉桩的质量控制要点。
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论文作者:黄成安
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/5
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