淺談鋼板樁圍堰在深水域的應用

魏忠芹

摘要：通過對某橋主墩承臺采用鋼板樁圍堰施工的實踐，介紹了鋼板樁打拆、加固、清淤、水下封底及鋼板樁防滲漏措施?？偨Y了鋼板樁圍堰的施工工藝和技術措施。實踐充分證明鋼板樁圍堰施工工藝在深水域承臺施工中的應用是可行的，并為今后類似工況下的施工提供了參考和依據。

關鍵詞：鋼板樁圍堰深水域應用

中圖分類號：O434文獻標識碼： A

一、工程概況

某橋主體結構為空間扭轉索面獨塔斜拉橋，共兩跨三墩，其中1#主墩布置在河中心?？鐝讲贾脼?x118m，主跨全長236m。主墩承臺采用順水流方向為弧形承臺，尺寸為21.25×36.25m。承臺厚4m。承臺底設計標高為-7m，此處的河床標高為-6.4m，常水位為+1.7m，汛期水位+2.5m。根據承臺尺寸、埋設深度以及水中墩所處的地質特點，采用超長拉森鋼板樁制作水中承臺圍堰，進行承臺施工。承臺開挖范圍為淤泥質土體，約2m厚。鋼板樁入土范圍為粉土土體。

二、施工方案的確定

根據施工可行性、投入程度、經濟效益、結合現場實際條件綜合比選，決定采用鋼板樁圍堰支護進行承臺及主墩施工。主墩承臺尺寸為21.25×36.25m。鋼板樁圍堰的設計平面尺寸為38.4m×24.8m，，鋼板樁長度根據施工需要設計為18m，型號為拉森Ⅳ型鋼板樁，其中河床以上高度為9.9m，河床底以下入土深度為8.1m。內部自上而下設置三層圍囹支撐加勁，抵抗施工過程中水壓引起的鋼板樁變形及受力。圍堰內清淤完成后，澆筑厚度1.5m的水下封底混凝土，為承臺的施工作業提供作業平臺。

1、優點：

①施工簡單，鋼板樁自重較輕，不需要大型起吊設備；

②水下封底混凝土不僅避免發生管涌，而且在水底提前起到圍囹作用，大大降低了鋼板樁的自由高度，提高了圍堰的安全性和穩定性；

③鋼板樁可重復使用多次，材料浪費少，易于控制，回收率高。

2、缺點：

①鋼板樁屬于組拼式結構，整體剛度較小，不宜在流速較大的情況下使用；

②由于鋼板樁自身剛度、強度的局限性，需設置多道內支撐，對后續墩臺施工存在干擾。

綜上所述，鋼板樁圍堰是一種施工快捷、簡單、成本較低的圍堰形式。

三、鋼板樁圍堰主要設計參數

圍堰尺寸：根據承臺尺寸大小，考慮到施工作業空間，設計鋼板樁圍堰尺寸為38.4長×24.8m寬，采用拉森IV型鋼板樁，單根長度為18m，總數量為312片平樁加4片角樁，樁頂高程為+3.5m ，底高程為-14.5m,承臺底標高-7.0m，混凝土封底厚度1.5m。

支撐結構：根據設計計算，圍堰內設置三道支撐即能滿足鋼板樁圍堰受力要求，確保施工安全。圍堰尺寸為24.8×34.8m，從上至下共設置三道圍囹，第一和第二道圍囹間距為4.0m，第二和第三道圍囹之間的間距為2.3m。圍囹圈梁采用2I45a工字鋼和2H588的型鋼，分段加工，節段之間用高強螺栓連接。圈梁的內支撐分為兩種，一種是斜撐，型材同圈梁，另一種為橫撐，采用5根Φ529×8mm鋼管，寬度為圈梁窄邊內側凈距。各層圍囹之間豎向用2[20a槽鋼相聯系，增加整體穩定性。

四、鋼板樁圍堰施工

1、鋼板樁的整理

鋼板樁板樁運到工地后，需進行整理。清除鎖口內雜物(如電焊瘤渣、廢填充物等)，對缺陷部位加以整修。對于樁身殘缺、殘跡、不整潔、銹皮、卷曲等都要做全面檢查，并采取相應措施，以確保正常使用。對于檢查合格的鋼板樁，為保證鋼板樁在施工過程中能順利插拔，并增加鋼板樁在使用時防滲性能，每根板樁鎖口須均勻涂抹黃油。

2、安裝導向架

鋼板樁采用內側導向方法，結合灌注樁施工平臺樁，在定位樁上焊接雙拼2I45a工字鋼作為第一道圍囹，同時作為鋼板樁導向架。在插打前幾根鋼板樁前，先按鋼板樁寬度在圈梁上畫出每根鋼板樁的邊線，然后在圈梁上焊接長約3m的導向桁架，在導向架上、下邊上設置限位裝制，大小比鋼板樁每邊放大1cm。

3、鋼板樁插打和合攏

鋼板樁插打按照上游向下游合攏的順序進行，考慮到起吊設備和振動設備以及圍堰合攏的精確度等因素，鋼圍堰采用前一部分逐根插打，后一部分先插合攏樁再打的方法。插打合龍樁時，將相鄰樁套好鎖口，利用倒鏈等設備留出合龍樁位置，將合龍樁和相鄰樁鎖口后，利用振動錘交替把合龍樁及相鄰樁打至預定高程。

4、圍堰內清淤

根據河道地質資料可知在河床以下近2m深度的范圍內為淤泥層，為了能保證封底混凝土澆筑的質量和標高要求，需要對圍堰內底部河床進行清淤處理。充分利用鉆孔平臺，河底清淤采用常規做法，即先用長臂挖掘機或抓斗清淤，后用潛水員輔助清淤，利用鏟刀、小型射水管等工具分區域，分構件清理。

為確?；炷梁弯摪鍢?、護筒的結合質量，封底范圍內的鋼板樁和護筒要清理徹底。

5、封底混凝土施工

承臺位于河中間，底標高為-7m，水量豐富，承臺的封底采用普通干封，會對鋼板樁圍堰產生不利影響，同時有發生管涌的可能性。據此，采用導管法水下混凝土封底。

封底之前，利用鋼護筒及周邊鋼板樁作支撐，搭設封底平臺。封底要一次性完成，沿長邊方向兩臺汽車泵同時工作。封底厚度控制在1.4米，預留0.1米的找平層，以方便后續承臺施工。待封底混凝土封至距離另一邊4米時，從另一邊開始澆注混凝土，使封底結束點避開鋼板樁邊沿，以保證周邊混凝土質量。

6、降水及安裝圍囹

封底混凝土強度達到70%后，邊抽水邊進行圍囹的安裝，以防側壓力過大造成鋼板樁變形過大，從而影響圍堰安全。圍囹安裝和階段降水交替進行，原則是“分層降水，分層支撐”。降水采用6臺大排量清水水泵60m3/h，對圍堰內進行強降水。由于鋼板樁圍堰較大，漏水現象肯定存在，根據降水情況采取堵漏措施。本工程采用了黃沙摻鋸末的方法進行堵漏，效果還是較明顯的。具體方法是：把鋸末和黃沙拌和均勻，用人工在鋼板樁外側鎖口處投下，靠內外水壓把鋸末吸附在漏水處。對于漏水較嚴重的部位可以采取塑料薄膜進行封堵。此方法不僅效果明顯，而且可以節約潛水員的費用。

每次降水至標高時，安裝該處圍囹并及時安裝內支撐，由于施工誤差可能造成鋼板樁和圈梁之間間斷有縫隙存在，圍囹安裝完畢后，鋼板樁和圈梁之間接觸情況要逐處排查，發現有縫隙存在時用鋼板和圈梁填塞焊接，保證圈梁能均勻受力。

7、鋼板樁圍堰拆除

圍囹拆除：圍囹拆除的順序和安裝順序相反，先裝的后拆，后裝的先拆。第三道圍囹的拆除時間是在第一層承臺施工完成且承臺和鋼板樁之間空間填塞砂完成后，第二和第一道圍囹拆除是在塔墩施工完成后。其中第二和第一道圍囹拆除時，要分層灌水分層拆除，以保證鋼板樁和圍囹的安全受力。

拔除鋼板樁：拔樁時先用打拔樁機夾住鋼板樁頭部振動1min～2min，使鋼板樁周圍的土松動，產生“液化” ，減少土對樁的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。

五、施工體會

通過本工程鋼板樁圍堰的的施工，有以下幾點認識：

（1）第一根鋼板樁插打位置是否精確對后續施工影響較大；

（2）鋼板樁圍堰的插打過程中的偏差控制是鋼板樁能否成功合攏的關鍵，因此在插打過程中要做好監測工作；

（3）在施工中要注意控制施工荷載，防止超荷引起橫撐變形，并注意監測其撓度變化；

（4）鋼板樁圍堰封底要保證混凝土澆筑厚度。因為封底混凝土在作為鋼板樁圍堰的一道內撐的同時，也承受來自圍堰底板的水壓力。

此次水下封底混凝土在深水域鋼板樁圍堰施工中的成功應用，是有底鋼套箱與鋼板樁圍堰施工技術的有機結合，相信在通過施工者的探索和優化之下，將會得到應用和推廣。