鋼板樁圍堰施工技術

劉 鉚

（中鐵航空港集團遼寧工程有限公司，遼寧 沈陽 110000）

概述

在橋梁水中墩低樁承臺施工中常常用到鋼板樁圍堰，本文主要介紹哈大客運專線嵐崮河特大橋跨越九龍水庫、德龍煙鐵路小清河特大橋跨越小清河水中墩所采用鋼板樁圍堰的施工技術及施工過程控制。嵐崮河特大橋水中墩承臺范圍內地質屬于風化巖，所以鋼板樁圍堰不能深入承臺底，小清河特大橋水中墩承臺范圍內地質屬于粉質粘土，故鋼板樁圍堰可以順利深入承臺底，因此兩橋的鋼板樁圍堰形狀相像、工藝相同，但鋼板樁底部受力不同，因而整體結構不同。

1 施工工藝

1.1 鋼板樁整理、儲存

鋼板樁進場前需要檢查整理，發現缺陷隨時調整，整理后在運輸和堆放時盡量不使其彎曲變形，避免碰撞，尤其不能將連鎖口碰壞。打入前對鎖口變形、銹蝕嚴重的鋼板樁整修矯正。鋼板樁儲存時凹槽向下，樁下墊木方。木方間距4m。鋼板樁的存放要規整，保證鋼板樁下墊的木方在同一平面上（必要時對地面處理），防止樁因自重變形。

1.2 導向架的設置

為保證鋼板樁沉樁的垂直度及施打鋼板樁面的平整度，在鋼板樁打入時設置打樁導向架，導向架由水平導框及垂直導框組成，屬于雙面布置形式，即水平導框的空間布置，對于精度要求高的鋼板樁打設至少需要布置兩層。導框之間的凈距應比插入鋼板樁寬度放大8～10mm，導框支架一般用型鋼組成。示意圖如下：

1.3 轉角處的處理

由于板樁墻的長度與鋼板樁寬度往往不成整數倍，必然在轉角處最后封閉時用異性板樁，異性板樁一般根據打設后的具體情況配置，需在合攏前測量后加工制作，故應考慮對工期的影響，而且異性板在拔出時一般較為困難，在選用時亦應注意，在可能的情況下，采取改變圍堰尺寸的措施，避免采用異性樁更為理想。

所以在設計時根據板樁寬度的標準模數精確計算板樁的組合長度，并根據此長度調整支護墻體的形狀，使支護墻體的長度與板樁寬度成整數倍。施工時，在打樁導框上標出每根板樁的定位標記，并控制打樁的位置和垂直度，保證轉角與封閉的準確性。

在施工過程中經常采用軸線調整法，即在板樁轉角閉合處，適當調整軸線位置，改變閉合段板樁墻的長度，以便可用標準樁來實現閉合。這種方法的調整長度一般為10倍的樁寬，過短往往造成調整過急，不便安裝圍檁，同時軸線轉角過大也使鋼板樁在轉角處連鎖允許轉角，連鎖的允許轉角10°～15°。

標準的轉角樁由一根半鋼板樁焊接而成。示意圖如下：

1.4 鋼板樁圍堰的施工內容

鋼板樁的打設雖然在基坑開挖前已完成，但整個板樁支護結構需等地下結構施工后，在許可的條件下將板樁拔除才算完全結束。因此，對于鋼板樁的施工應考慮打設、開挖、圍檁支撐、地下結構施工、支撐拆除及板樁的拔除。

1.5 鋼板樁圍堰的施工工藝流程

工藝流程圖如下：

1.6 鋼板樁圍堰的施工

1.6.1 鋼板樁插打順序

全站儀精確定位長方形基坑四個角點后，先開始打設角點處鋼板樁，再從這個角點由一臺機械分別向兩個方向施工。

1.6.2 鋼板樁的施打

（1）鋼板樁定位。將準備施打鋼板樁的地面平整，全站儀測量，使用綁有紅布條的鋼釘在地面上放出鋼板樁施打軸線。先使用鏟車將H型鋼定位架粗放至施打位置，測量人員根據地面鋼釘放出施工軸線，鏟車微調定位架至準確位置，在定位架兩側緊貼型鋼的位置豎直釘入8～20根直徑25mm（長度100cm）的螺紋鋼（沿軸線前進方向鋼筋分布要均勻）。

（2）鋼板樁打設。吊車主鉤起吊振動錘，振動錘下的夾具兩側掛有吊樁的卡環（夾樁夾具為不等長夾口，較長一端用于擋樁，以便樁能準確順利滑入夾具）。起重人員將吊樁卡環卡好鋼板樁后，履帶吊將鋼樁單側起吊至傾斜10°角左右時，下落夾具將依靠在擋板上的鋼板樁卡入夾具內，啟動控制柜夾緊鋼板樁。對正型鋼限定好的施工準線后，利用擋架將樁限定在指定打設范圍內后壓錘，施工人員通過與遠方豎直建筑物豎邊卡線或垂球判斷垂直度是否符合要求，調整好后沉樁（定位樁施工要通過測量人員使用經緯儀校核），沉樁過程中測量人員隨時觀測鋼板樁的傾斜情況，隨時通過吊機調整鋼板樁的傾斜方向和受力情況。鋼板樁施打過程中嚴禁提升（防止對土質破壞后，產生過多的傾斜樁及滲水），若不能順利施打到設計標高，則施工到難以下沉的位置后停錘，拆除夾具施工相鄰位置的樁。待產生一定數量的排樁后再從第一根高樁起進行二次復打，使其下沉。若剩余樁長過高，及時調整下一根的樁長?，F場管理人員根據圖紙確認沉樁深度是否滿足設計要求后，方可摘鉤進行下一根樁的施工。

（3）鋼板樁打設質量標準：

序號 項目 允許偏差 檢驗單元和數量 檢驗方法1 設計標高處樁頂平面位置2cm每根樁（逐件檢查）用鋼尺量2 垂直度（垂直于板墻縱軸線方向） 1% 每根樁（每隔10根查一根）吊線用鋼尺或用測斜儀檢查

1.6.3 鋼板樁拔出

振動拔樁是利用振動錘對鋼板樁施加振動力，擾動土體，破壞其與板樁之間的摩阻力和吸附力并施加吊升力將樁拔出。振動拔樁主要選擇振動錘，一般振動錘均可作打、拔之用。

封閉式板樁圍堰，拔樁起點離開角樁5根以上，也可以用跳拔（間隔拔）的方法。拔樁的順序最好與打樁時相反。

拔樁時，可先用振動錘將板樁鎖扣振松以減小土的阻力，然后邊振邊拔。對阻力較大的鋼板樁，可用間歇振動的方法，每次振動15min，振動錘連續工作不宜超過1.5h。

1.6.4 基坑開挖和圍檁、支撐安裝

根據施工流程要求，基坑開挖采用長臂挖機，樁基范圍內采用挖掘機或人工開挖，樁基與鋼板樁之間用人工開挖。開挖出的土方不能堆放在基坑附近，隨挖隨采用自卸車外棄至基坑外100m處。基坑開挖采用水平分塊，垂直分層方法，分塊面積不大于1/4基坑，分層厚度不大于50cm。

基坑開挖和圍檁、支撐安裝間隔施工，即先開挖安裝圍檁、支撐溝槽，焊接圍檁放置牛腿（牛腿焊接在鋼板樁上），然后安裝圍檁、焊接支撐（支撐與圍檁之間滿焊），然后開挖中間層土。循此，直至完畢。

開挖過程中隨時進行變形觀測，發現異常情況馬上通知基坑內作業人員撤離，并及時加固圍堰或回填基坑。

技術人員在基坑開挖過程中定時對圍堰變形進行量測，并形成量測記錄，分析變形趨勢，改進支護措施。

圍檁和水平支撐安裝在開挖過程中進行，采用型鋼規格和長度按照現場技術交底要求確定，型鋼加工和焊接人員必須有操作資格證書。

牛腿采用40a工字鋼焊接，尺寸為40cm×40cm。

1.6.5 圍檁的加強部位

加強部位包括：圍檁與圍檁、圍檁與支撐焊接部位；支撐與圍檁焊接部位。加強方法：在H型鋼或工字鋼接觸部位腹板兩側焊接鋼板，連接點先滿焊，再用鋼板覆蓋焊。

1.6.6 封底混凝土

嵐崮河特大橋鋼板樁圍堰基坑底為較硬的風化巖，不需要封底混凝土，只做混凝土墊層；而小清河特大橋鋼板樁圍堰基坑底為軟弱底粉質粘土，采用多導管灌注50cm厚封底混凝土。

1.6.7 圍檁拆除

承臺和墩身施工完畢后，進行鋼板樁圍堰拆除，先拆除圍堰圍檁。拆除圍檁前先進行基坑填筑，填筑至最下層圍檁時進行最下層圍檁拆除，拆除方式為用乙炔割除連接部位，吊車吊出基坑。然后繼續進行基坑回填至從下至上第二層圍檁處，進行第二層圍檁拆除，直至全部拆除完畢。

2 不同地質條件下鋼板樁圍堰底部結構

2.1 風化巖地質條形鋼板樁圍堰底部結構

風化巖地質條件下，鋼板樁施打時只能進入風化巖0.5～1.0m，不能進入承臺底部，即有可能發生基坑底部隆起，但若采用放坡開挖，承臺邊1.5m就是202國道路緣石，因此沒有條件；若采用鋼套箱或混凝土沉井，由于風化巖凸凹不平，無法有效施工，所以只有鋼板樁圍堰既可滿足受力，又可有效解決風化巖頂凸凹不平的問題，基坑底部隆起采用加強支護后解決。

在基坑開挖至風化巖時停止機械作業，人工清除鋼板樁附近巖層，綁扎鋼筋澆筑混凝土，然后繼續基坑開挖，但開挖尺寸縮小至承臺外20cm，接著用空心磚筑模，磚模后填筑開挖出的風化巖，最后進行承臺施工。實際證明這種措施是合理有效的。具體見下圖：

2.2 粉質粘土地質條形鋼板樁圍堰底部結構

粉質粘土是典型的沖積堆積物，這種地質條件下，鋼板樁可以順利地打入承臺底，滿足基坑受力要求，加筑封底混凝土后，不會產生基底隆起現象。具體見下圖：

結束語

實踐證明鋼板樁圍堰是施工橋梁水中墩低樁承臺的一種有效措施，并可以在不同地質條件下應用，傳統觀念認為鋼板樁圍堰支護封閉水并進入水底較軟弱地質，靠進入承臺底部分鋼板樁保證受力，哈大客專嵐崮河特大橋水中墩鋼板樁圍堰的成功經驗告訴我們，鋼板樁在較硬地質條件下不進入承臺底也可保證圍堰受力穩定。