深水水下加撑钢板桩围堰施工技术研究

徐 化 新

(福建省泷澄建设集团有限公司，福建 龙海 363100)

0 引言

作为水密封和围护结构，钢板桩围堰已被广泛用于横河桥梁施工。然而，在施工中，往往会遇到很多施工难题[1]。在引起工程问题的同时，严重的会威胁到工人的人身安全。所以对钢板桩围堰在施工中产生的各类问题总结处理，对施工技术进行优化[2-4]，确保整个工程安全顺利的开展下去尤为重要。

目前为满足体积庞大的围堰快速施工的需要，选择在钢板桩围堰内部布置支撑，以确保结构的安全性。现有钢板桩围堰支撑一般由工程师根据前人对钢板桩围堰的设计应用经验，通过理论计算分析，设计一个可行方案[5,6]。由此设计出的内支撑方案或多或少会影响到施工进度和结构安全，因此，开展钢板桩围堰支撑设计的相关研究[7,8]，特别是深水水下加撑钢板桩围堰施工技术的研究刻不容缓。

1 钢板桩围堰施工技术应用研究

1.1 钢板桩围堰施工方法

1)施工准备：钢板桩制备好后送达施工现场，测量并编号，并进行试打桩试验。

2)导架安装：测量定位。当钢导架远离岸边时，用前方交会法定位。钢导架一般在工厂或施工现场制作，组装。

3)钢板桩的吊装：钢板桩检查合格后，将钢板桩垂直吊起，移到插打位置。吊装前，锁口内嵌填防水材料。拧紧卡箍，等插入锁口时，再一个接一个地拆除。

4)排水堵漏：钢板桩施工完成后，进行排水作业。检查各节点的安全性。排水速度不应太快，应随时对漏水处进行封堵。

5)拔桩：钢板桩拔桩前，将水注入到围堰，注水后内部和外部的水压力达到平衡时，水压力推动钢板桩。对钢板桩进行锤击，依次拔出。

1.2 钢板桩围堰施工注意事项

1)插打钢板桩之前，在锁口内应涂抹防水材料。

2)插打钢板桩的次序，对圆形围堰，应自上游开始，从两侧至下游封闭；对矩形围堰，自上游一角开始，至下游封闭。

3)插打钢板桩时应严格控制好桩的垂直度，尤其是第一根桩要同时控制两个垂直方向，确保垂直。

4)钢板桩拔出应清刷干净、修理和涂抹防锈油；当堆叠时，应根据类型和桩的长度进行编号、登记，并整齐地堆放。

在打桩之前要仔细检查，保证桩身板面平直，接口预拼严密。随时检查偏斜，发现偏斜可用撬棍滑车纠正。

1.3 钢板桩围堰施工存在的问题

钢板桩应用于围堰施工的工程相对较少，通过分析发现，具体存在如下问题：

1)目前国家未出台关于钢板桩施工的相关规范；

2)钢板桩本身的生产工艺相对复杂，前期投入成本巨大；

3)钢板桩应用于围堰施工，尤其是深水工程的难度较大。

深水围堰施工首先要解决支撑结构的现场拼装问题，如若采用岸边制作运输的方案，会大大拖慢整个施工进度，其实是围堰结构支撑的安装，深水水下支撑的安装存在诸多困难，水压力、深水底的暗流等诸多因素，都会对安装精度产生较大的影响。

综上所述，目前需要找到一种可以在围堰施工现场进行支撑结构原位拼装、并可以较高精度完成深水水下支撑安装的深水水下加撑钢板桩围堰施工结构及其施工方法就显得十分重要。

2 深水水下加撑钢板桩围堰施工技术研究

由于实际施工工序复杂，本文将对深水水下加撑钢板桩围堰结构的施工方法进行重点介绍：

1)先根据预先量测所定下的位置区域，在上述位置处打设直径为1 000 mm的钢护筒，以作为钢板桩施工的定位桩。随后在6根钢护筒围成的区域中心处搭建浮台，浮台尺寸视设计图纸而定，原则为浮台与伸缩平台的长、宽和等于钢板桩、管桩围成的长、宽。浮台用四根钢索固定在四个角的钢护筒上部。浮台上还铺设有吊架轨道，平台吊架，停放有两台起重吊机和一台移动式打桩机。浮台四周的伸缩平台悬空布置，可安置拼装好的围檩及围檩横撑和围檩斜撑，如图1所示。

2)在钢护筒上部安装纵向导架和横向导架。导架分内、外导架，由槽钢制成，中间通过导架连接梁进行连接。纵向导架下方还设置了纵向导架斜撑，纵向导架通过焊接工艺固定在钢护筒。横向导架安装在纵向导架上方，如图2所示，通过在钢护筒上安装抱箍以及抱箍连接板安装固定。随即利用起重吊机将各钢板桩、管桩吊运至导架内的设计位置，利用打桩机逐根交替进行打设施工。钢板桩和管桩根据各自两边的接头相连。随后拆除导架，利用打桩机打设转角处管桩，其相邻90°方向也设有连接头。

3)在浮台上现场原位拼装围檩及围檩横撑、围檩斜撑。围檩采用300 mm×500 mm的H型钢制作，在四个转角处设置了15 mm×800 mm×800 mm的加劲肋。围檩横撑和围檩斜撑结构相同，如图3所示，包括千斤顶、套管、法兰盘、千斤顶固定设备、支撑垫块、应力传感器和控制系统。支撑垫块直接支撑在围檩上，支撑垫块上安装了一个应力传感器，通过控制系统与千斤顶相连，当围檩受力发生变化时，千斤顶的工作状态会随控制系统同时做出改变。将拼装完成的围檩及围檩横撑、围檩斜撑安放在伸缩平台上。围檩四边中点处均安装有滑块，其结构包括搁置杆出孔，围檩支撑搁置杆以及千斤顶。值得注意的是，之前打设的各边中点处钢管桩上提前预制有与滑块相配套的滑槽，滑槽侧面开设有围檩支撑搁置孔。

4)通过浮台上的两台起重吊机，吊起围檩，与此同时伸缩平台回收，垂直下放围檩，该步骤需要严格控制围檩的平整度。然后令浮台从中部拆分，缓缓向两边相背移动以拆分，这样整个围檩就可以进行下放安装。围檩下放期间位置均可通过滑槽上的位移传感器实时获取，当围檩下放至围檩支撑搁置孔处时，通过控制线路施工指令给滑块内部的千斤顶，使其顶出围檩支撑搁置杆，将整个围檩结构固定在预定位置。按上述布置，从下往上共安装三层围檩。安装完毕后的围檩如图4所示。

5)如图5所示，首先是在最上层围檩下方安装垫板、牛腿和斜拉杆结构，以进一步固定围檩。紧接着对围堰内部进行分级抽水，当水位降低至第二层、第三层围檩下方50 cm处，同之前步骤，继续安装垫板、牛腿和斜拉杆。当水位最终降至围檩底面时，立即施工封底混凝土。待养护完成后施工承台，至此完成整个围堰的全部施工。

3 结语

本文对现有围堰施工进行研究总结，并对钢板桩在实际施工中的方法进行了介绍。随后针对深水钢板桩围堰施工中的水下加撑技术展开研究，根据现存的问题，对水下加撑技术进行优化改良。提及的深水水下围堰施工的技术领域，包括复合加强型钢板桩围堰，支撑原位拼装平台以及围堰支撑搁置固定系统。具体工艺效果体现在以下几点：

1)在抽水之前率先完成水下部分支撑结构的安装，与传统施工工艺相比，具有较好的安全性。

2)设置了以浮台作为支撑原位钢护筒拼装平台，配合平台吊架，围堰的支撑结构均可在该平台上实现原位安装，大大提升了施工效率。

3)在部分管桩上提前安装了围檩支撑搁置槽，方便了后续的围檩下放安装；围檩横撑与斜撑上设置了应力传感器和控制系统，可以在抽水期间根据围堰结构的受力，立即控制千斤顶加力，保证结构的安全。