浅谈水中深基坑钢板桩围堰施工技术
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摘 要：本文主要阐述了通过钢围堰方案比较而确定的0号墩承台深基坑采用长24米拉森IV钢板桩围堰施工技术，并分析了桥梁承台深基坑钢板桩围堰施工技术。使用钢板桩围堰施工技术，具有节约成本、施工周期短、拆除方便等优点。
关键词：桥墩；长江；施工方案
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0088-04
1 某工程简介
商合杭芜湖长江公铁大桥是水位+11.07M通航净空为30米乘以543米的I-（1）级航道16乘以300吨级船队，方向是由西向东，中主桥（0号墩～5号墩）全L99.3+238+588+ 224+85.3余=1234.6米。主桥采用斜拉节点拼装钢桁梁桥（下承式铁路、上承式为公路），主桥有两个主墩分别为2号和3号主塔墩，每个承台大小为68米乘以37米乘以7.5米，4个边墩为0号、1号、4号、5号墩，0号墩承台大小为45.5米乘以37米乘以4.0米（钢板桩围堰长48米乘以20米、工作宽度四周为1.2米）。桩基承台结构是其基础，承台位于河床下1.5米，有22根钻孔灌注桩，尺寸为直径2.5米、长57.5米。
2 0号墩位置地质状况
首先要对地质进行勘测，再根据数据判断，从河床开始往往下计算18米，地层分布主要分为六层，分别为：（1）粉质细砂粘土层；（2）淤质粘土层；（3）细砂层。
3 施工方案选择
0号墩是由陆地向水中过渡、设计承台顶面标高-2.5米，位于河床下1.5米，这是由于减小承台对长江过水面积和通航能力的影响。0号墩钢板桩深基坑的施工方法比选分别是钢围堰施工和钢板桩。由于钢板桩围堰施工具有成本投入少、施工简单、周期短、拆除方便、插打钢板桩穿过粉质砂粘土层容易等优点，所以最后决定0号墩使用钢板桩围堰施工工艺。
4 钢板桩围堰施工技术
施工步骤：
首先做好施工前的各种准备，对实际施工的角桩进行测量定位，测量完成后要制作导向架，具体施工流程是：
步骤一（图1）：（1）桩基施工完成后，拆除0#钻孔平台的钻孔区域，保留两侧支栈桥部分。（2）在部分钢护筒顶面设置圈梁吊挂系统，并在部分护筒上焊接内支撑组装平台。（3）在组装平台上组装两层内支撑。
步骤二（图2）：将两层内支撑一起下放至第一层内支撑到设计高程处。
步骤三（图3）：（1）在组装平台上安装上导向框。（2）逐根插打钢板桩至设计桩底高程-17.50m，并合龙。
步骤四：拆除导向框（图4）。
步骤五（图5）：围堰内吸泥至-2.0m高程，并将第二层内支撑下放到设计位置。
步骤六（图6）：（1）围堰内继续吸泥至-10.00m高程。（2）灌注封底混凝土。
步骤七（图7）：围堰内抽水，抽水过程中，安装围堰牛腿。
步骤八（图8）：（1）拆除吊挂系统，割除钢护筒，凿出桩头。（2）绑扎承台钢筋，浇筑承台混凝土。
步骤九（图9）：（1）承台混凝土达到设计强度后，在承台与钢板桩之间设置间距800mm的木撑。（2）向围堰内灌水至围堰内水位到-2.0m。
步骤十（图10）：绑扎墩身钢筋。
步骤十一（图11）：浇筑墩身混凝土。
步骤十二：钢板桩拆除。
5 施工要求
5.1 施工准备
5.1.1 围堰组件准备工作
在陆地上的加工场地加工制作围堰组件，同时在相应的钢护筒上安装围堰组装平台与吊挂系统。
5.1.2 内支撑准备工作
（1）在组装平台上放样出围堰围囹的内边线。（2）根据围堰布置图，确定好围堰的位置。
5.1.3 吊挂准备工作
（1）准备千斤顶与PSB830精轧螺纹钢筋。（2）在钢护筒上安装吊挂支撑牛腿。
5.1.4 安全、技术准备工作
认真检查组装平台与吊挂系统平台牛腿焊接质量。应保证其固定牢靠。
围堰内支撑与钢板桩使用前必须对其进行试验和检查，以确保围堰施工安全，稳靠。具体工作如下：
（1）新钢板桩验收时应具有出厂合格证，机械性能和尺寸应符合相关技术标准的规定。经整修或焊接后的钢板桩应采用同类型的钢板桩作锁口通过试验检查。验收或整修后的钢板桩应分类、编号、登记存放。锁口内不得积水。（2）凡钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均需要纠正变形，使尺寸正确，锁口平滑无折弯。即：锁口平滑的标准是以一块3m长钢板桩来套每根钢板桩，顺利通过视为满足要求。（3）钢板桩上除吊点以外的其他洞眼须用钢板补焊牢固。（4）钢板桩长度不够时，可用同类型的钢板桩等强度焊接接长，焊接时先对焊或将接口补焊合缝，再焊加固板，钢板桩相邻接头应上下错开不小于2m。（5）钢板桩堆存、搬运、起吊时，不得损坏锁口和由于自重而引起残余变形。（6）所有围堰组件在使用前检查所有焊接部位是否满足要求。
5.1.5 生产调度准备工作
组织好各工序的施工，使整个围堰施工过程安全顺利快速完成。
5.2 内支撑施工
在岸上加工场地加工制作围堰内支撑组件，然后外圈18根钢护筒上设置内支撑组装平台与吊挂系统。利用组装平台组装两层内支撑。然后利用吊挂系统将两层内支撑一起下放至第一层内支撑设计高程处。待钢板桩插打完成吸泥至-2.0m后再将第二层内支撑下放至设计高程（图12）。
承台围堰采用钢板桩+内支撑形式，钢板桩采用桩长24m的PU400×170钢板桩。内支撑圈梁设计为H800×400（2H800×400）型钢+φ630×8（φ800×10）管桩，钢围堰布置及施工步骤图详见图13。
5.3 钢板桩插打
在围堰组装平台上安装导向框与围堰围囹一起形成两层导向装置，逐根插打钢板桩至设计高程（-17.50m），围堰吸泥至-2.0m，并将第二层内支撑下放到设计位置（-1.0m）。
具体工作如下：
（1）先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，在组装平台上设置导向框与内支撑一起做为导向插打钢板桩。（2）送桩：120t履带吊机配合振动锤吊起钢板桩，人工扶正就位。（3）利用导向框逐根插打钢板桩至桩底高程-17.50m，并合龙。桩顶高程+6.5m，钢板桩单桩长度24m。（4）开始插打的几根或几组钢板桩，应检查其平面位置和垂直度。当发现倾斜时，应立即进行纠正。（5）当吊桩起重设备高度不够时，可改变吊点位置，但不低于桩顶以下1/3桩长。（6）插打钢板桩前应在锁口处，涂抹黄油，以便锁口滑润易插。（7）插桩顺序从上游开始分两头向下游方向合龙。（8）钢板桩最后合拢时，插合拢口钢板桩时可能会出现两种情况：
（1）尺寸调整不过来。可考虑做一块楔形（或异形）钢板桩来调正合拢。（2）钢板桩尺寸合适，但插下后两边锁口阻力太大，插不到底。此种情况可用倒链滑车辅助下拉或将相邻的几根钢板桩拔起，重新插打。
钢板桩插打根据与主栈桥、分支栈桥距离关系，分Ⅰ、Ⅱ区，Ⅰ区在主栈桥上插打钢板桩，Ⅱ区在支栈桥上插打钢板桩（图14）。
5.4 板桩施工中遇到的问题及处理
钢板桩打拔施工中常遇到一些难题，常采用如下几点办法解决：
（1）插打钢板桩过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。（2）钢板桩杂填土地段挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m～2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。（3）钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄或宽度为非标准宽度的钢板桩，异形桩可根据据实际倾斜度进行焊接加工，其上下宽度之差不得超过桩长的2%；倾斜度较小时也可以用卷扬机、葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。（4）在基础较软处，有时发生将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在桩的连接锁口上涂黄油等济以减少阻力。
6 注意事项
6.1 内支撑施工时需要注意
（1）第一层与第二层内支撑吊挂系统分开设置，第二层内支撑设置6个吊点，第一层内支撑设置4个吊点；（2）牛腿两侧采用型钢焊接操作平台，用于内支撑吊挂系统操作；（3）上导向框内外侧边框采用I14连接固定，为减少焊接工作量，其中每隔4.5m连接件采用焊接，其余可采用U型螺栓连接固定牢固；（4）外圈18根钢护筒全部设置钢牛腿，第一层内支撑设置4个下放系统，第二层内支撑设置6个下放系统，组装平台18根钢护筒牛腿后期兼做上导向框；（5）用于下放系统的钢牛腿可根据现场材料采用2[20a或2I14以上工钢，钢牛腿与钢护筒连接处切肢焊接，同时两侧采用加劲板补强。（6）内支撑组装时注意控制内支撑内外边线，需考虑内边线，防止承台施工时模板拆除受到影响；控制外边线，防止钢板桩插打合拢存在缺口。
6.2 钢板桩施工中的注意事项
（1）振动打桩锤是钢板桩插打的主要设备之一，选择合适的打桩锤是保证钢板桩顺利插打至设计标高的关键，应根据工程地质情况进行选用。（2）打桩前应详细了解现场的工程地质情况，同时做好设备的检查工作，防止打桩过程中出现事故而使施工中断，引起间歇后沉桩阻力增大，导致钢板桩打不到设计标高。（3）打桩过程中应经常检查桩身的垂直度，出现贯入度反常、桩身倾斜、偏位等异常情况时，如桩身垂直度偏差超过1%时，应找出原因并停止打桩，待查明原因并进行必要的处理后，方可继续进行施工。（4）在插打过程中定时检测钢板桩的平面偏移和钢板桩的垂直度。（5）停止打桩条件以桩底标高和贯入度两项指标同时进行控制。（6）钢板桩插打的精度要求：桩顶高程允许偏差±100mm，轴线偏差±50mm，垂直度偏差1%。
7 监测
在完成钢板桩施工后，就要进行吸泥施工。在进行吸泥、支撑及承台的施工过程中，应实时的检测支撑系统。主要监测的内容有四部分，分别是支撑的变形、钢板桩的变形、基坑内流动水量和围堰的位移。