桥梁水下基础钢板桩围堰施工技术

赵 翔

（四川公路桥梁建设集团有限公司大桥工程分公司）

本文案例以鄱阳湖二桥副孔水下基础钢板桩围堰施工为例，桥梁水下基础是靠钢围堰封闭定型，围堰基底封闭，围堰内排水及围堰外的封堵水的先决条件，满足其正常快速的施工。本文主要对钢板桩围堰施工技术在桥梁桥墩施工过程中的应用过程和作用，做了详细的分析和研究。

1 工程概况

鄱阳湖二桥位于江西省九江市都昌和星子县内，桥梁所处湖面全年近一半时间水域宽度超过5Km，全年水位起伏不定，开工以来，水位变幅达13m，施工难度及安全风险大。

鄱阳湖二桥全长5.589Km,主桥为68.6m+116.4m+420m+116.4+68.6m钢-砼组合梁桥，为江西省第二大跨径桥梁，西副孔及引桥为（4*50+4*50+4*50+4*50+4*50+4*50+4*50+4*50+5*50m）先简支后连续预应力砼（后张法）T梁+（5*35+5*35+5*35+5*35+4*35+4*35+4*35+4*35+4*35+5*35m）先简支后连续预应力砼（先张法）T梁；其中主副孔辅助墩、过渡墩及39#-75#墩处于湖泊之中；基础为桩基承台结构，每个墩位2个承台，每个承台设计尺寸为7.5m*8m*3m,位于水下约5m(河床以下约3.5m，10月份最低水位)。

依据桥梁区域地质勘探资料，承台位置均处于淤泥层、黏土层、细砂层，其中淤泥层厚度约为2m，黏土层约0.6m,细砂层厚度约为4m。

2 施工方案的选择

西副孔37#墩-56#墩均位于湖泊中，设计时考虑鄱阳湖采砂严重及低水位桥梁美观，承台高程设计较低，均埋在河床以下。深基坑施工方法较多，有钢板桩围堰施工、沉井施工、钢套箱围堰施工、锁扣钢管桩围堰施工等。由于本桥钢板桩围堰成本投入较少，施工周期短，拆除快捷方便，可多次周转使用，且钢板桩穿过黏土层容易，而钢套箱围堰施工及锁扣钢管桩围堰施工成本高，投入大，河床下无法拆除，施工周期长，且黏土地层下沉困难；通过对方案的比较和经济技术的论证，并结合该桥的实际施工情况，最后决定采用钢板桩围堰施工工艺。

3 钢板桩围堰施工

3.1 施工工艺

钢板桩围堰施工工艺：施工准备—一辅助支撑—一测量定位—一安装第一道围囹及支撑—一插打钢板桩及合拢—一吸泥至设计高程—一封底—一抽水—一安装第二道围囹及支撑—一抽水（围堰外封堵水）—一基底清理，承台施工--钢板桩拆除。

根据现场条件，钢板桩围堰设计选择18m长拉森Ⅳ型钢板桩，顶高程+11.0m，底高程-7.0m，钢板桩定位在承台外延1.5m。该钢板桩力学性能见表1.

表1 钢板桩力学性能

围堰为单壁加型钢围囹，围囹为工36a和工40a型钢，共设置2道支撑结构。

3.2 钢板桩插打

利用钢护筒焊接支撑牛腿，安装第一道围囹作为钢板桩插打时的导向进行施工，使用80t履带吊和DZ90振动锤，具体施工方法如下：

（1）插打钢板桩前的准备工作

在导向架上用红油漆划分桩间距，便于钢板桩插打过程中复核尺寸；

（2）钢板桩的定位与插打顺序

采用钢板桩围堰的第一道支撑作为钢板桩的定位系统，以保证钢板桩插打后的垂直度。履带吊起吊振动锤夹紧钢板桩，利用自重顺锁口下插，然后量测钢板桩垂直度和平面位置，满足要求后开启振动锤一边震动，一边插打下沉，满足要求后利用锁口导向和定位架导向依次插打其余钢板桩，每片钢板桩插打后焊接牢固并形成整体，防止后续插打过程中钢板桩发生倾斜或一起下沉。

整个钢板桩围堰插打过程中，开始时可插一根打一根，即将每一片钢板桩达到设计位置，到剩余约10片时，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉使之合拢，再逐根插打至设计位置。

钢板桩围堰插打要求:

在插打过程中，应做到“插桩准确，分散偏差，有偏即纠，调整合拢”。

3.3 围堰内吸泥

钢板桩围堰合拢后，潜水工水下进行检查围堰合拢，确认无误后；根据设计高程计算出吸泥高度，吸泥采用履带吊起吊旋转式吸泥泵进行围堰内水下吸泥工作；吸泥前在竖直吸泥管上标记好刻度，防止超吸泥；在吸泥泵无法达到的位置，潜水工水下采用小型高压水泵进行翻冲找平至设计标高，基底平整度不大于15cm。

3.4 封底混凝土施工

根据现场实际施工情况，对封底进行了重新计算及复核，将原来的封底混凝土厚度3m优化为1.5m；搭设封底混凝土浇筑平台，浇筑前再次对基底平整度进行复测，围堰内量测间距为1m(横向)*1m（纵向），确认符合施工要求后；安装导管及集料斗及浇筑点布置；为加快施工进度及施工安全，封底混凝土掺加速凝剂及钢纤维，以确保封底混凝土硬度。

围堰封底砼浇筑不同于一般桩基水下砼浇筑，因一般桩基首批混凝土浇筑能满足导管埋深（短时间浇筑的面积小），可进行正常浇筑；围堰内面积大，若首批混凝土要满足导管埋深，浇筑时间较长，这就导致导管脱空，封底失败；综合现场实际施工情况，提前在导管下口安装挂设一个高40cmФ820mm的有底钢管桶，在封底混凝土浇筑过程中，将钢管桶与导管底口高差控制在15-20cm之间，待浇筑即将暂停时，导管缓慢下放10cm，再及时跟进混凝土浇筑工作；浇筑过程中，定时量侧周边封底混凝土起升高度；为确保混凝土的骨料均匀及封底混凝土的整体性，在中间点剩余约15cm厚时，调整浇筑位置并浇筑至同一标高。

3.5 抽水、第二道围囹及支撑施工

在确定封底砼达到要求强度后，开始抽水至第二道围囹下约50cm，安装第二道围囹及内支撑；再抽水至封底，围堰外封堵水；基底处理，承台及墩柱施工。

3.6 钢板桩拆除

拔桩前，先将围堰内的最下层围囹及支撑拆除，再选择一块较易拔出的钢板桩，先略锤击震动并拔高1-2m，然后依次将所有钢板桩拔高1-2m，使其松动后，再依次拔除。

3.7 支撑系统的监测

在围堰内抽水、安装围囹及支撑、承台施工过程中，应对支撑系统进行监测。主要监测支撑的变形、钢板桩的变形、围堰内流动水量及围堰的位移等。

4 结论

鄱阳湖二桥为都九高速的关键性控制工程，工期紧、任务重。通过方案比选水下基础围堰施工采用钢板桩围堰施工工艺，既保证了承台施工质量和施工安全，又保证了工期。

根据现场实际施工情况进行方案比对及及时优化封底混凝土方案，每个围堰可直接节约钢材约60吨，缩短围堰施工时间3天；加快了整个下构施工进度。

采用钢板桩围堰的第一道围囹作为钢板桩的定位导向系统，可以精确的控制围堰位置和保证钢板桩插打的垂直度。

[1]杨玉淮.道路桥梁工程施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]路桥集团第一公路I程局.JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2000.

[3]欧领特.钢板桩工程手册.北京：人民交通出版社，2011.2

[4]王峰 等.深水基础超长钢板桩围堰理论研究与应用.北京：中国铁道出版社，2012.2