特大桥水中墩施工技术研究

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摘要:特大桥水中墩施工具有有效工期短，技术难度高，施工工艺复杂的特点。本文介绍了西苕溪特大桥的水中墩施工技术，重点分析了钢板桩围堰施工中的拼接、插打振入、抽水堵漏、拆除清理技术。希望通过分析该工程的施工技术和措施，为今后同类桥梁的施工积累经验。

关键词：水中墩；钢板桩围；堰钢护筒；承台

Abstract: super-large bridge pier construction in water with a valid period is short, high technical difficulty, the characteristics of the construction technology is complex. West shao creek bridge were introduced in this paper the water pier construction technology, key analyzes the steel sheet pile cofferdam construction of splicing, plug type vibration, water plugging, demolition of clean technology. Hope that through the analysis of the construction technology and measures of the project, the experience for the future construction of similar Bridges.

Key words: water piers; Steel sheet pile compound; Weir steel protecting tube; Pile caps

中图分类号：U443.22文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一、工程概况

西苕溪特大桥是宁杭高速铁路控制工程之一，全长4157.195m，中心里程DK181+229.358,其中99#墩（DK182+609.875）～102#墩（DK182+787.575）跨越西苕溪干流，设计采用(48+80+48）m的连续梁。西苕溪水流方向由右左，河内通航，为规划4级航道（通航净高7m,净宽55m,最高通航水位2.66m,设计水位4.10m，交叉角60.3°）。

西苕溪特大桥水中墩100#、101#墩承台底面标高分别为：-9.858m、-9.830m。承台为双层，一层承台尺寸均为13.1m×11.9m×3.0m,二层承台尺寸均为11.0m×6.2m×2.0m, 承台桩基均为φ1.50m，根数均为16根，通航水位为2.66m。水中墩具体布置图见图1-1。由于西苕溪特大桥跨西苕溪干流的100#和101#墩桩基在水中和淤泥中施工，故水中的100#和101#墩的桩基采用钢平台深水钢护筒作业。

二、钢板桩围堰施工

（一）钢板桩围堰设计

钢板桩采用拉森III型，密扣方式，采用该方式，其自体刚度大，大大减少横向支顶，密扣接口形式，支护、止水效果好。

钢板桩围堰平面尺寸按承台的外形尺寸外扩约1m,围堰顶标高高于最高水位1～2m以上，钢板桩施打长度为20m，局部水深较大处考虑22m。钢板桩设36#工字钢或双排][32槽钢钢围囹,必要时采用Ф500㎜的钢管对顶支撑。见钢板桩围堰附图。

（二）钢板桩围堰施工

1、钢板桩的施工

（1）在拼接钢板桩时，两端钢板桩要对正顶紧夹持于牢固的夹具内施焊，要求两钢板桩端头间缝隙不大于3mm，断面上的错位不大于2mm，使用新钢板桩时，要有其机械性能和化学成份的出厂证明文件，并详细丈量尺寸，检验是否符合要求。

（2）对组拼的钢板桩两端要平齐，误差不大于3mm，钢板桩组上下一致，误差不大于30mm，全部的锁口均要涂防水混合材料，使锁口嵌缝严密。

（3）为保证插桩顺利合拢，要求桩身垂直，并且围堰周边的钢板数要均分，为保证桩身垂直，于第一组钢板桩设固定于围堰支撑上的导向木，顺导向木下插，使第一组钢板桩桩身垂直，由于钢板桩桩组上下宽度不完全一致，锁口间隙也不完全一致，桩身仍有可能倾斜，在施工中加强测量工作，发现倾斜，及时调整，使每组钢板桩在顺围堰周边方向及其垂直方向的倾斜度均不大于5‰，同时为了使围堰周边能为钢板桩数所均分，事先在围堰导梁上按钢板桩组的实际宽度画出各组钢板桩的位置，使宽度误差分散，并在插桩时，据此调整钢板桩的平面位置，使误差不大于±15mm，当仍有困难时，将合龙口两边各几组钢板桩不插到河床，在悬挂状态下进行调整。在无法顺利合拢时，则根据合拢口的实际尺寸制造异形钢板桩合拢。但要控制异形钢板桩上下宽度之差不超过桩长的2%。

（4）在使用拼接接长的钢板桩时，钢板桩的拼接接头不能在围堰的同一断面上，而且相邻桩的接头上下错开至少2m，所以，在组拼钢板桩时要预先配桩，在运输、存放时，按插桩顺利堆码，插桩时按规定的顺序吊插。

（5）在进行钢板桩的插打时，当钢板桩的垂直度较好，一次将桩打到要求深度，当垂直度较差时，要分两次进行施打，即先将所有的桩打入约一半深度后，再第二次打到要求的深度。

,（6）钢板桩采用振动沉桩法振入，使用汽车吊(25T)作业，先安装第一道围檩作为导向，汽车吊停置在平台上，吊着45KW振动锤，振动锤夹紧钢板桩，使钢板桩锁口插入相邻板桩锁口内，待板桩位置正确后振动下沉至设计深度。施工过程应及时检测板桩的垂直度，平面位置的准确性，发现偏差，及时纠正。

2、抽水堵漏

钢板桩插打完成并做好加固措施后即可抽水，抽水时检查各点是否顶紧、板桩与导框间木楔是否挤紧，抽水速度不宜过快，要随时观察围堰的变化情况并做出相应处理。当发生锁口渗漏时，用棉絮在内侧嵌塞，同时在漏缝外侧撒大量木屑或谷糠，使其由水流夹带至漏水处自行堵塞。桩脚渗漏时采用在桩脚处填筑土袋的止水方法，若桩脚渗漏是因河床透水引起的，则采用向透水层压注水泥砂浆或采用水下混凝土封底的方法止水。

3、钢板桩拆除与清理

待承台墩身施工完后，拆除钢板桩，拆除采用振拔法施工。使用汽车吊配合进行，用振动锤卡头夹紧钢板桩桩头，逐根振动拔除钢板桩。拔桩开始时，略松吊钩，振动机开振1～1.5min后，随着振幅加大，拉紧吊钩，并缓慢提升。钢板桩起吊后，当汽车起重机能直接吊起钢板桩时应停止振动，将钢板桩直接吊起。拔出的钢板桩若要重新修整，经调直后待用。拔出的钢板桩应清刷干净、修补整理、涂刷防锈油。在运输堆放时，不使碰撞，防止弯曲变形，堆放场地应坚实平整，堆放时应按板桩类型、长度分别编号、登记、堆放整齐。

钢板桩围堰附图

三、钢管桩沉桩施工

（一）根据西苕溪特大桥水中桩桩周地质初步描述：从地面往下分别为软塑淤泥、淤泥质粉质黏土、全风化泥岩、强风化泥岩、弱风化泥岩，结合钢管桩受力情况，初步拟定入土深度为8米。

（二）振动沉桩的停锤控制标准：

Ⅰ、设计桩尖处为风化岩层时，根据贯入度变化并对照地质资料，确认桩尖已沉入该土层，贯入度达到控制贯入度时，即可停锤。

Ⅱ、当贯入度已达到控制贯入度，而桩尖标高未达到设计标高时，应继续锤入3分钟左右，如无异常变化时，即可停锤；若桩尖入土深度＜4米时，应采用型钢材料对钢管进行整体性加固。

Ⅲ、设计桩尖标高处为一般粘性土或其他较松软土层时，且贯入度仍较大时，应继续锤击，使其贯入度接近控制贯入度。

Ⅳ、同一排桩基中，各桩的贯入度应大致接近，而沉入深度不宜相差过大，避免基础产生不均匀沉降。

（三）为满足施工质量要求，振动锤功率不小于60KW。

（四）在沉桩开始时，应严格控制桩位及竖桩的竖直度，在沉桩过程中不得采用顶、拉桩头或桩身办法来纠偏，以防桩身开裂并增加桩身附加力矩。

（五）焊接质量应满足有关规范要求，同时在接头位置对称设置加劲钢板。

（六）加强措施

1、桩顶钢板与桩身、钢板与横向联系型钢间应焊接牢靠；

2、贝雷梁与横向联系型钢采用U型箍箍紧；在贝雷梁横向四片贝雷间采用［18槽钢分别在贝雷片上下弦杆部位进行连接，设置间距约3米。

（七）支撑和钢板桩的拆除。在墩身施工完毕后，不需要利用钢板桩作为施工平台的时候就可以全部拆除支撑和钢板桩了，先回填到下支撑下面位置，然后拆除完毕下支撑，再回填到上支撑下面，然后拆除上支撑，最后拔出钢板桩，拔桩要从下游开始。拔桩时宜用射水、锤击等松动措施。的钢板桩应进行检修，堆码保存。

四、钢护筒施工

（一）钢护筒制作

施工平台搭好后，立即组织钢护筒施工。钢护筒用10mm厚钢板现场加工制作，桩径1.50m，考虑互通打设位置偏差和冲孔作业方便，加工钢护筒内径1.80m，分节卷压焊接成筒，然后再根据具体墩位需互通所需长度连接焊成单根护筒。

（二）钢护筒打设

1、测量放样

用全站仪在已搭好的施工平台上放出两根交叉轴线，交点为桩基中心点；严格执行换手复测，监理复核制度。

2、护筒打设

用25T汽车吊吊装30T的振动锤打设，为防止护筒偏位、倾斜，架立导向架，打设过程中用两台经纬仪会交观测，一旦发生偏斜立即纠偏。

3、使用冲击钻机时护筒内径比桩径大40cm；护筒顶面高出施工水位2.0m。

五、承台、墩身施工

（一）承台开挖

西苕溪特大桥水中墩100＃墩和101＃墩采用钢板桩围堰混凝土封底。根据图纸及现场情况施工水位定为4.61m，100#墩和101#墩承台底标高分别为-9.859m，和-9.830m；承台底面处于施工水位以下分别为14.469m和14.44m，一层承台尺寸均为13.1m（长）×11.9m（宽）×3.0m（厚），二层承台尺寸均为7m×11m×2m桩位布置：横向3.5m，纵向3.1m。

本桥所在河道为Ⅳ通航，受雨季影响，钢板桩围堰施工时间宜安排在枯水期进行。

承台基坑均采用人工配合机械进行开挖，其基坑开挖及排水方法与明挖基础基坑开挖基本相同，承台开挖至设计标高后，在基坑四周设排水沟，在钢板桩四个角设集水沟，用大功率水泵集中进行抽水，然后用混凝土封底进行施工，混凝土强度等级不低于承台垫层标号。基坑开挖时，土石方应随挖随运，坚决杜绝把土石弃置沟内或河中。当用混凝土进行封底强度形成后，及时测量桩顶标高，用空压机凿除桩头至设计标高，并按规定检测桩身完整性和单桩承载力，在确认钻孔桩桩基质量合格后，方可进行承台施工。

（二）承台绑扎钢筋浇筑混凝土

承台钢筋的绑扎、在封底混凝土浇筑完成后进行。混凝土浇筑主要考虑三个方面的影响。

1、大体积混凝土的浇筑水化热的影响，采用掺加粉煤灰以减少砼水化热，在混凝土浇筑完成1-2小时初凝后即在围堰内灌水养护。

2、承台顶预埋2CM厚钢板。具体的预埋钢板位置根据0#块施工的钢管支架位置进行预埋。

3、承台的浇筑注意潮汐的变化，选择在低潮位时浇筑。

结束语

由于西苕溪特大桥的100#和101#墩位于航道中，为了保持航道的正常运行，故西苕溪特大桥水中墩基础施工，通过本次施工成功地解决了在大流速、河床岩面高差异常大且卵石粒径也特别大的山区河流上的建桥难题，为今后类似条件下建桥积累了宝贵的经验。

参考文献

[1]吴展剑.北平泉特大桥水中墩基础钢板桩施工技术[J].山西建筑，2007（08）.

[2]蒋明贵.泸州长江铁路大桥水中主墩施工技术[J].重庆大学学报，2008（02）.