钢板桩围堰在佛昙湾特大桥承台施工中的应用

柯浩斌

(合诚工程咨询集团股份有限公司，福建 厦门 361000)

1 工程概况

佛昙湾特大桥位于福建省漳州市，跨越佛昙港岱嵩湾，与外海相接，起点位于整美村，终点位于后社村渡头，桥长2 501.2 m，主桥上部采用三跨(77 m+140 m+77 m)变高度预应力混凝土连续刚构，跨北港航道，引桥为30 m标准跨径装配式预应力混凝土连续T梁，跨南港航道为4×40 m T梁。

18#、19#主墩左右幅各设计1个承台，共计4个，承台长13.2 m、宽13.2 m、高4 m，左右幅承台间距为3.3 m。每个承台下有3排桩基础，每排3根，为直径2 m、桩长60 m的钻孔灌注桩。承台标高参数为底标高-3.42 m、顶标高+0.58 m。

佛昙湾的潮流属半日潮流，海流具有明显的往复流特征。佛昙湾潮汐现象显著，潮差达到6 m。经勘察查明，桥位区未见威胁桥梁安全的不良地质现象，18#中砂层厚度为18.73 m，19#中砂层厚度为2.54 m，淤泥质黏土层厚9.7 m。

2 钢板桩围堰施工方案

图1为18#墩围堰设计图。

图1 18#墩围堰设计

钢板桩围堰设计方案，经检算满足要求，将主墩左右幅承台设置为一个整体式围堰，平面几何尺寸为32.8 m×16.4 m，围堰距离承台混凝土边的距离为1.5 m，满足作业空间需求。围堰钢板桩选用拉森VI型，18#围堰选用15 m长钢板桩，入土深度为6.98 m；19#围堰选用18m长钢板桩，入土深度为9.98 m。18#、19#围堰封底混凝土厚度2.5 m。围堰设计两道内支撑，分别设置在标高为+4.1 m、+1.1 m的位置，如图1所示。围檩采用2I45A工字钢，内部斜撑采用直径529 mm，壁厚8 mm的钢管进行支撑。

3 钢板桩围堰施工工艺

3.1 施工准备

改造原海上桩基施工平台，与钢栈桥共同构成钢板桩围堰作业平台，其刚度、强度及稳定性经过计算确认，同时做好作业平台四周的围护。工程所需的钢管、钢板桩、型钢、堵漏材料等准备就绪。钢板桩进场后要进行检查、清理、整修，做到桩体顺直、宽度一致并存放得当[1]。用一块长2.0 m、锁口细部结构标准的同类型、同规格的钢板桩作为检验平车，卷扬机拉动检验平车检查进场钢板桩全长范围内的锁口通过能力。钢板桩两侧锁口涂混合油，减小插打时的摩擦阻力。对振动锤、履带吊等主要机械设备的完备性、性能情况等进行全面检查。

3.2 钢板桩围堰施工工艺流程

钢板桩围堰施工工艺流程如图2所示。

图2 钢板桩围堰施工工艺流程

3.3 钢板桩围堰施工方法

3.3.1 导向架设置

在外围原钢平台钢管桩上焊接延伸出去的型钢，通过坐标放样法，放出围堰和承台的纵横轴线、边线及四角位置，作为施工导向架的控制线。利用原有桩基钻孔平台的钢管桩作为导桩，在导桩上焊接双拼10#槽钢的水平支撑，各水平支撑顶在同一标高水平面上。直接利用桩体直顺的钢板桩作为导梁，如图3所示，在水平支撑上进行安装。调整导梁的轴线偏位，控制好内边净距，将导梁与水平支撑焊接牢固。

图3 导向架

3.3.2 插打钢板桩

第一根钢板桩的准确定位和垂直度的控制直接影响后续钢板桩的插打和钢板桩围堰的整体施工质量。钢板桩的插打应选择在水位较低时进行，首先测出桩位中心位置，设置导向定位框，插设时需留置一定的预留量，精确复测，不能满足要求时拔出返工，直到符合要求为止。采用吊车吊起振动锤，夹桩、移桩、定位，然后沉桩，先自由沉桩，再用振动锤施力。插桩稳定后顶紧横向卡板约束钢板桩。先间歇开启振动锤，控制较小的沉降位移，跟踪检查，保持钢板桩竖直下沉。在钢板桩入土深度达到3 m后方可进行连续振动下沉。

顺着导梁依次逐根进行钢板桩插打。钢板桩起吊，人工扶持对槽，沿着前一根钢板桩的锁口下插，插桩到位后加塞固定，启动振动锤分次沉设至设计标高。全程跟踪检查，钢板桩发生小范围偏斜时可用倒链进行纠偏。当偏斜过大无法用拉挤的方法予以校正时返工处理。采用带有液压夹桩装置的D60振拔锤，与钢板桩刚性连接性能好，有效克服桩身下沉的摩阻力，下沉速度较快且未发生桩尖上卷的情况，锁扣咬合良好，保证了防水性能，同时减少钢板桩的损耗[2]。打桩时在桩顶安装桩帽，起到保护桩头的作用，利于钢板桩全截面受力，避免桩尖变形，造成后期钢板桩回收困难。

钢板桩围堰的合龙口设置在角桩处。严格做好与合龙口临近的10根桩的垂直度和偏位的控制，减小偏差对合龙的影响，确保合龙处两边桩身竖直、平行。在插打至最后4根桩时，测量缺口的上下宽度，准确计算合龙桩的角度和外径尺寸，加工适用的钢板桩现场插打，实现顺利合龙。

3.3.3 内支撑的设置

两层内部支撑根据不同工况及受力检算结果要求，分两次设置：第一层内支撑在钢板桩围堰合龙后立即设置，以提高钢板桩围堰在抽水过程中的整体受力效果。在封底混凝土强度达到75%后围堰降水，设置第二层围檩和内支撑。在进行钢板桩围堰内降水时，钢板桩承受较大的内、外水压差，利用已完成设置的第一层内支撑的支撑，进行降水至第二层内支撑标高处，安装完成第二层内支撑，完成设置后继续抽水至围堰底。

在钢板桩围堰内壁测定围檩底标高位置，焊接三角支撑，三角支撑采用Φ529×8 mm钢管制作，控制三角支撑的顶面标高应在同一水平面上。围檩采用2I45A工字钢，吊车吊入水平安放，连接固定，保证围檩与钢板桩密贴。吊车配合人工安装水平支撑，撑梁中心对准圈梁轴线，确保不偏压。把水平支撑和围檩焊接固定，实现对顶对拉效果。

3.3.4 围堰内清淤除土及封底

围堰内清淤作业采用泥浆泵配合高压射水，为保证围堰受力稳定，减少内外水压差，在清淤的同时用抽水机对围堰内进行补水，把内外水头高差控制在50 cm内，确保围堰安全。清淤达到设计底标高后整平围堰底，清理钢板桩槽口、桩基混凝土四周的淤泥、杂物，在堰底抛设一层碎石。

在浇筑封底混凝土前，需全面检查钢板桩及内支撑的状况。封底混凝土浇筑采用灌注桩施工用的导管进行水下灌注。在围堰四个角位置各安置一根导管，吊车吊装一根导管在中间区域浇筑，布设的浇筑点满足混凝土的影响区域相互重叠，不出现空白区域的要求，采取先四周再中间的顺序进行，水下混凝土的灌注要求与灌注桩基混凝土相同。施工过程工中加强混凝土面的上升高度、流动半径的测量和检查，保证混凝土面的高程和平整度满足要求。封底混凝土的导管口控制在距离底面15 cm左右。

3.3.5 围堰内抽水堵漏

在封底混凝土强度达到75%后开始进行围堰内抽水，严格控制抽水的速度和围堰内水头高度，按先支撑后降水的原则完成第二层围檩和内支撑的设置后，抽水至作业面，破桩头进行承台施工。在钢板桩围堰的抽水过程中，钢板桩与围檩应始终密贴，缝隙用硬木楔塞紧，确保钢板桩围堰整体受力均匀。采用两台水泵同时进行抽水作业，在抽水过程中观测到较小的漏水，迅速在钢板桩外漏水的位置上撒下木屑、粉煤灰等填充物，在内外水压差产生的吸力作用下，堵料迅速进入缝隙膨胀堵塞漏水通道，起到堵漏的作用。抽水后仍然漏水严重的派潜水员用棉条嵌塞。

3.3.6 承台施工

钢板桩围堰为承台施工预留了足够的作业空间，且在完成封底及抽水堵漏的工作后，承台钢筋加工及安装、模板安装和混凝土浇筑等均为无水作业的常规工艺，有力保障了承台的施工质量，同时也加快了施工进度。

3.3.7 钢板桩围堰拆除

承台完成后即可进行钢板桩围堰的拆除，内支撑及围檩采用边回水边拆除的方式进行，直至回水到与围堰内外侧水位齐平。内支撑拆除完成后开始拔除钢板桩。拔桩时尽量使钢板桩下部混凝土脱离，然后再进行拔桩。先略锤击振动各拔高1～2 m，然后按次序将所有钢板桩拔1～2 m，使其松动后再依次逐根拔除。

3.3.8 位移和变形监测

对钢板桩围堰施工实施监测，动态控制高程和变形。在钢板桩桩顶布置监控点，每隔两片钢板桩布置一个监测点。待钢板桩合龙后每天观测两次，上午、下午各一次。在内部支撑施工完成后每天观测一次，直至钢板桩内部支撑全部拆除后方可停止观测。同时聘请第三方专业监测单位对钢板桩变形、钢支撑轴向力等进行有效监控，确保钢板桩围堰施工安全。

4 结束语

与传统封闭钢板桩围堰比较，拉森钢板桩围堰施工技术具有效率高、变形小、经济环保等明显优势，在潮汐环境下的水中承台施工有较强的适用性。该工法在佛昙湾特大桥工程中的实例应用中，把对周边海上养殖、航道等的影响降到了最低，社会和经济效益明显，具有一定的参考价值。

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