鋼板樁圍堰在橋梁施工中的應用分析

潘路星

（湖南省航務工程有限公司，湖南 長沙）

引言

圍堰工程中最常見的是鋼板樁，具有施工速度快、防水性能好和可重復利用等特點，能輕易的打入堅硬的土層中。鋼板樁圍堰作為封閉防水、擋土結構，適用于深水區各類土及淺水淤泥質土層基礎工程施工，可以根據結構截面需要，組成各種外形的圍堰組合，并可周轉使用多次，節約材料費，降低措施項目造價。我國地形多樣，山川河流及湖泊眾多，水域面廣，隨著經濟的不斷發展，大型深水橋梁的建設也越來越普遍。大型深水橋梁需要大量的鋼板樁圍堰工程，對鋼板樁圍堰的質量要求也越來越高。因此，必須不斷提升鋼板樁圍堰的施工技術，以確保橋梁基礎工程的質量及工程進度[1]。

1 工程概況

某高速公路項目某特大橋梁，其中主橋全長813.9 m，布置圖見圖1。該橋梁工程橋墩承臺位于岸邊，承臺尺寸為：25.6 m×8.6 m×3 m，基坑開挖深，內外水流滲透壓力大，工期緊。主塔承臺構造采用鋼板樁圍堰的基坑支護系統，主塔承臺平面圖見圖2。

圖1 大橋布置圖

圖2 主塔承臺構造平面圖

2 主橋承臺施工步驟

2.1 主橋承臺施工流程一

（1） 主橋承臺樁基全部施工完后拆除承臺范圍內鋼管樁平臺， 先清除承臺范圍鉆渣及開挖至河床面以下2 m 左右標高[2]。

（2） 在最外圍樁基鋼護筒上位置焊接承重梁牛腿（以第一層圍檁標高控制），在承重梁平臺上拼裝第一層圍檁做為導向梁，施打鋼板樁形成承臺圍堰。

（3） 安裝第一層圍檁內撐，將第一層圍檁限位固定，開始圍堰內基坑開挖。

2.2 主橋承臺施工流程二

（1） 第一層圍檁及內撐安裝好受力后，開始承臺基坑開挖，同時利用補水管往圍堰內倒灌水，保持圍堰內外水頭差平衡。

（2） 水下開挖至基底后整平，先澆筑承臺1.8 m厚水下封底砼。

2.3 主橋承臺施工流程三

（1） 封底砼施工完達到設計抗壓強度后，開始圍堰內抽水，抽水至第二層圍檁標高，便安裝第二層圍檁，再安裝內撐[3]。

（2） 繼續抽水，按上述方法安裝好第三層圍檁圈梁及內撐。

2.4 主橋承臺施工流程四

（1） 圍檁內撐全部安裝完，抽干積水，割除樁基鋼護筒，鑿去樁頭上的混凝土，然后在承臺施工區域上澆筑厚度為20 cm 的C20 混凝土作為墊層，并確保墊層平整，然后開始進行承臺的鋼筋混凝土施工。

（2） 綁扎承臺鋼筋，安裝3.0 m 高模板，一次性澆筑承臺砼。

（3） 拆除承臺模板，將第一二層圍檁中間兩道內撐調整避開墩身，然后拆除第三層圍檁內撐，進入墩身施工；（主橋承臺施工流程一至流程四見圖3）。

圖3 主橋承臺施工流程四

3 主橋承臺鋼板樁圍堰施工要點

3.1 主橋承臺鋼板樁圍堰結構形式

主橋承臺圍堰平面尺寸為27.6 m×11.6 m，采用拉森IV 型鋼板樁，基坑開挖深度為5 m，采用水下封底，設三道圍檁內撐。

3.2 樁板樁插打與合攏

（1） 導向框圈拼裝：在完成所有前期準備工作后，首先要進行導向框圈的拼裝。導向框圈的安裝位置必須嚴格按照施工圖的放樣進行。同時，在四個角落還要設置定位樁[4]。

（2） 鋼板樁插打：主橋承臺鋼板樁插打方法為：開始的一部分逐塊插打，后一部分則先插合攏后再打，插打次序為從上游開始，在下游合攏，每邊由一角插至另一角。

（3） 施工注意事項：主橋承臺由于橋位區船只流量大，施工過程中應加強警戒，與海事部門緊密溝通，避免因大型船只速度過快帶來浪損。

3.3 內撐系統施工

（1） 內撐系統是由型鋼制成的框架結構組合而成的。內撐桿采用單根最長10.4 m，最大間距為4.4 m；內支撐結構示意圖見圖4。

圖4 主橋承臺內支撐結構示意圖

（2） 鋼板樁插打時的導向框是第一道內撐圈梁，主橋承臺的第二和第三道圍檁內撐則隨著內排水位的下降，同時結合安裝進程進行安裝。

（3） 拆除樁基施工平臺工字鋼作業應在完成樁基施工檢測后進行，再進行內撐安裝。同時第一層內撐圈梁可做為鋼板樁安裝的導向梁。開挖承臺基坑時，主橋承臺為濕挖，澆筑水下封底砼后再抽水降低圍堰水位，結合外排后內部水位的下降，對每一層的圍檁牛腿支撐進行焊接。

（4） 安裝順序為：首先安裝圈梁，形成矩形框架，其次進行撐桿的安裝，最后進行斜撐的連接。

3.4 鋼板樁圍堰抽水堵漏

（1） 主橋承臺鋼板樁插打完成并做好加固措施， 等封底混凝土達到一定強度后即可向外排水，排水速度應該緩慢地進行，需要時刻留意圍堰的受力變化并針對性突發狀況采取相應的處理措施。

（2） 對于鋼板樁圍堰的漏水情況，需要隨時進行檢查。樁腳滲漏時采用在樁腳處填筑土袋的止水。

3.5 主橋承臺基坑開挖施工

（1） 主橋承臺承臺基坑開挖：河床下方的基坑開挖深度為5.0 m，總共需要挖掘的土方量約為2 000 方。

（2） 在樁基施工結束后，首先使用長臂挖掘機和抓土機（停靠在鉆孔施工鋼平臺上），將圍堰內堆積的鉆渣和泥砂挖掘到低于河床面標高大約在2.5 m 左右的位置后（具體深度根據工程實際進行挖掘），再進行承臺內的鉆孔鋼平臺的拆除作業，并且安裝鋼板樁圍堰。當鋼板樁插打完畢后，使用空氣吸泥機與長臂挖掘機配合進行開挖作業。挖掘機會將圍堰內的粉質黏土層攪動，并且利用氣動吸泥機吸取泥土，直到達到設計的基坑底部高度。在挖掘過程中，會在施工水位以下進行操作，為保持圍堰內外水壓平衡，在施工水位50 cm 處的鋼板樁上安裝一個Φ315鋼管進行補水。

（3） 在基坑底部，需要設置至少四條安全爬梯通向鋼平臺，確保通道暢通，并設置好安全圍護結構。

4 主橋承臺基坑開挖監測

4.1 樁頂位移監測

（1） 測點布置：一般沿鋼板樁圍堰的邊長等距離布置若干測點。主橋承臺鋼板樁圍堰長邊側等距度布置5 個測點，短邊測布置3 個，每個角點設置1 個測點，中間兩根直撐中部設置2 個測點，共14 個測點。測點布置在第一層支撐上，具體位置見圖5。

圖5 主橋承臺承臺鋼板樁圍堰監測點布置示意圖

（2） 安裝方法：在鋼板樁頂和第一層內支撐上設置刻有十字絲的測點。

（3） 測試方法：采用全站儀進行監測。

（4） 數據處理：每次測試應形成測試報表，例如以表1 為主橋承臺承臺開挖位移監測指標值統計表。

表1 主橋承臺承臺開挖位移監測指標值統計表

4.2 樁身變形監測

（1） 在矩形鋼板樁圍堰的四邊中間位置，樁身的變形較為顯著，因此可以考慮將測點安排在圍堰四邊的中央，利用吊錘來檢測鋼板樁圍堰整體垂直度的情況。

（2） 將每次的測斜曲線匯總在一張圖表上，以便分析鋼板樁圍護結構在不同施工工況下的變形情況。

（3） 監測控制預警值：監測控制預警值采用設計值進行預警值。

5 主橋承臺封底砼施工要點

（1） 由于水下澆筑時，混凝土表面無法達到理想的平整程度，因此決定將混凝土頂面的高度控制在承臺底部標高以下約20 cm，直到混凝土達到足夠的強度后再抽干積水，割除樁基鋼護筒，鑿去樁頭上的混凝土，然后在承臺施工區域上澆筑厚度為20 cm 的混凝土作為墊層。

（2） 混凝土通過混凝土攪拌站集中攪拌制備，并由水泥運輸車（水上水泥運輸船）運輸到工地，并通過輸送泵和布料桿泵送到指定位置。

6 結論

本文以某高速公路特大橋橋墩承臺鋼板圍堰施工為案例，分析了鋼板樁圍堰在橋梁施工中的應用中的施工技術要點。具體包括鋼板樁圍堰結構形式選用、材料及設備進場要求、樁板樁插打及合攏注意事項、內撐系統施工要求、承臺封底砼施工方案。鋼板樁圍堰施工過程中要結合具體的實際，不斷進行創新。