鋼板樁圍堰在橋梁水中承臺施工中的具體應用

符義濤

（廣東省長大公路工程有限公司，廣東 廣州 510000）

1 項目承臺形式介紹

流溪河特大橋主墩承臺頂面標高為-0.3m，厚度為4m，封底厚度為50cm，其平面尺寸為21.5×9.4m。主墩承臺采用C40混凝土，封底采用C20混凝土，封底混凝土86.5方，承臺混凝土700方，鋼筋約75噸。設計最高水位+4.99m，常水位為1.6m，根據地質勘測資料，承臺位于淤泥層中，淤泥層下的覆蓋層有砂層和粘土層。

2 承臺施工方案介紹

承臺施工采用鋼板樁圍堰施工方案，鋼板樁采用德國拉 森（Larssen） Ⅳ型鋼板樁，質量為76.1kg/m、長寬尺寸為400mm×170mm， 厚15.5mm，鋼板樁長度選擇15.5m。

2.1 鋼板樁圍堰的結構形式

鋼板樁圍堰大小為：21.42m×12.6m，頂面標高為+3.5m，底面標高為-12m左右。圍堰內撐系統屬梁桿組合式，垂直方向上共設3層，中心面標高分別為+2m，+0.2m和-2.8m。內撐系統分為內撐桿與外圈梁兩部份，其中第一層全部由I36工字鋼組成；第二層外圈梁采用雙拼I45工字鋼組成，橫撐采用直徑為42.6cm，厚度為6mm鋼管制作；第三層外圈梁采用雙拼I56工字鋼組成，橫撐采用直徑為63cm，厚度為6mm鋼管制作；結構形式詳見1圖。

圖1 內撐結構形式圖

2.2 鋼板樁圍堰施工步驟

首先由測量組在樁基護筒上放出牛腿安放點。平臺拆除完成后，利用I25工字鋼在鋼護筒上焊接牛腿，牛腿頂面標高為+2.0m，用來作為第一層內撐的承重平臺，同時利用工槽鋼在護筒之間焊接形成工作平臺。牛腿安裝完成后，按照設計圖紙拼裝第一層內撐，然后以第一層內撐作為導向進行插打鋼板樁，鋼板樁打設采用鉤機和水上浮吊同時進行，主要過程如下：

（1）用浮吊吊鉤吊住鋼板樁頭，使鋼板樁成垂直狀態。第一根樁插打時要從兩個相互垂直的方向同時控制垂直度，以第一道內撐作為導向插入土中并施打到位。起吊第二根樁插入第一根樁的鎖口中，重復起吊施打后面的鋼板樁.

（2）鋼板樁插打時隨時糾正偏斜，當偏斜過大不能用拉擠方法調正時，應拔起重打。在合龍時由于板樁鎖口不平行或尺寸不符合，可采取利用手拉葫蘆將相鄰板樁鎖口調整，或在相鄰兩根樁間焊接異型鋼板樁。

（3）鋼板樁由下游開始，向河岸和河中兩側插打最后在上游方向合攏。鋼板樁的插打要注意鋼板樁傾斜度小于0.3%。

（4）對組拼的鋼板樁兩端要平齊，誤差不大于3mm，全部的鎖口均要涂防水混合材料，使鎖口嵌縫嚴密。

（5）為了使圍堰周邊能為鋼板樁數所均分，事先在圍堰導梁上按鋼板樁組的實際寬度畫出各組鋼板樁的位置，使寬度誤差分散，并在插樁時，據此調整鋼板樁的平面位置，使誤差不大于±15mm。當仍有困難時，將合龍口兩邊各幾組鋼板樁不插到河床，在懸掛狀態下進行調整。在無法順利合攏時，則根據合攏口的實際尺寸采用異形鋼板樁合攏，異形鋼板樁上下寬度之差不能超過樁長的2%。

鋼板樁打插合攏后，將第一層內撐與鋼板樁連接后進行抽水，并將高出第二層內撐的泥渣挖除，待第二層內撐位置完全空出后，利用浮吊或者岸吊將內撐各構件吊至圍堰內進行安裝加固。以此類推，繼續開挖至第三層內撐位置，安裝第三層內撐。

第三層內撐安裝完畢后，繼續開挖至承臺封底標高位置（-4.8m），并對基底進行平整及處理，然后進行封底施工。

2.3 施工過程中的重點注意事項

在挖渣過程中，內撐的下放采用的是下挖到位，再進行安裝加固的施工方法，鋼板樁易出現變形，漏水現象，此時施工人員應準備好各種塞縫材料、潛水員下水裝備及潛水員，一旦出現漏水情況，應及時塞縫。

在鋼板樁圍堰施工中，封底砼不僅起隔水作用，還利用其作為承臺施工時的持力層及施工平臺，所以要求封底砼澆筑質量、均勻度良好，不能出現薄弱地方，以免引起漏水等問題。

在封底混凝土強度達到要求后，對第三道內撐進行拆除，考慮鋼板樁的變形，內撐的拆除應對稱、平衡的拆除。

鋼板樁圍堰在使用過程中，需防止圍堰內水位高于圍堰外水位。在低水位處設置連通管，到圍堰內抽水時，再予封閉。在圍堰內抽水時，若遇鋼板樁鎖口漏水，可在圍堰外撒大量細煤渣、木屑、谷糠等細物，借漏水的吸力附于鎖口內堵水，或者在圍堰內用板條、棉絮等楔入鎖口內嵌縫。撒煤渣等物堵漏時，要考慮水流方向并盡量接近漏縫，漏縫較深時，用袋裝下放到漏縫附近處徐徐倒撒。

2.4 鋼板樁圍堰的拆除

圍堰使用完畢，拔除鋼板樁時，首先應將承臺與鋼板樁之間的空隙用砂進行回填，在回填到距離承臺面30cm處時，打一圈混凝土做為內撐用，然后將鋼板樁與導梁焊接物切除，然后在圍堰內灌水至高出圍堰外水位1~1.5m，平衡內外的水壓力使其與封底砼脫離，再在下游選擇一組或一塊較易拔除的鋼板樁，先略錘擊振動后拔高1~2m，然后挨次將所有鋼板均拔高1~2m，使都松動后，再從下游開始分兩側向上游挨次拔除。

3 圍堰受力情況分析

根據以上的施工方案，分析可知鋼板樁圍堰在整個施工過程中主要面臨四種受力工況：

3.1 當鋼板樁加了第一道內撐后抽水至第二道內撐所在位置標高處時，此時第二道內撐尚未安裝，可把河床面看作是鋼板樁受力的一個支撐點，為第一種受力工況，需驗算此時鋼板樁的受力情況；

3.2 當鋼板樁加了第一道內撐和第二道內撐開挖至第三到內撐所在位置標高處時，此時第三道內撐尚未安裝，為第二種受力工況，需驗算此時鋼板樁的受力情況；

3.3 當鋼板樁加了第一道和第二道、第三道內撐后開挖至封底混凝土所在位置標高處時，此時封底混凝土尚未澆筑，為第三種受力工況，需驗算鋼板樁的受力情況；

3.4 鋼板樁三道內撐全部按設計標高安裝完畢，封底混凝土澆筑完畢，待封底混凝土達到強度后拆除第三道內撐，為第四種受力工況，需驗算鋼板樁的受力情況。

根據以上四種工況，計算板樁上土壓力強度等于0的點（假設此點為C點）離基坑面的距離y，按等值梁法計算最不利工況下C點的支反力即P0，然后計算C點至板樁底的距離x，則可計算出鋼板樁入土深度。具體計算方法參照建筑施工計算手冊第二版，在此不再贅述。

通過以上四種工況的計算可以分別計算出每道內撐所受到的最大支反力，按最大支反力的情況再分別計算每道內撐的強度、剛度、穩定性，滿足規范許可即可。

結語

鋼板樁圍堰施工是橋梁承臺施工中常用的施工方案，在施工中有圍堰內撐先制作成型然后使用吊架下放和本項目中的內撐后制作成型兩種方式。內撐后制作成型的施工方式在施工過程中工序相對簡單，能夠節約施工時間，但在安全方面的風險較大，需要認真落實施工中的各項措施來保證施工的順利進行。在本項目中，該方案得到了順利的實施，對以后同類項目的施工具有一定的參考價值。

[1]建筑施工計算手冊（第2版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2007，07。

[2]公路橋涵施工技術規范JTJ041-2000[S].

[3]廣清擴建先行工程（流溪河大橋應急搶險段）施工圖設計[Z].