雙壁鋼圍堰與鋼板樁圍堰施工方案比選

周葉飛

摘 要：雙壁鋼圍堰與鋼板樁圍堰作為兩種不同的圍堰類型，在橋梁深水基礎施工中都得到了廣泛應用。本文通過海河特大橋深水基礎圍堰結構的方案比選，對雙壁鋼圍堰、鋼板樁圍堰的施工工期、投資造價、技術特點等方面進行了綜合比較分析，從而探索深水基礎兩種方案選型的依據，達到工程項目投入更經濟，經營更優化，工期更合理的目的。

關鍵詞：海河特大橋；深水基礎；雙壁鋼圍堰；鋼板樁圍堰；方案比選

一、工程概況

海河特大橋是天津濱海新區西外環高速公路工程的一座跨海河特大橋，主橋采用〈95m+140m+95m〉鋼桁架連續梁跨海河主河槽，1#、2#墩為海河特大橋跨海河主河槽中墩，中墩為樁接承臺接墩柱的形式，墩柱及承臺均分為左右兩幅。每個墩位采用鉆孔灌注樁基礎48根，樁長70m。

承臺頂面高程-7.00m，底面標高-11.00m，承臺高400cm，單幅承臺尺寸為2285cm×1450cm×400cm。橋位處海河設計通航水位2.73m，50年洪水位為3.72m，施工實測水位為1.5m。河床斷面圖如下圖所示。

二、擬選用的雙壁鋼圍堰和鋼板樁圍堰施工方案

1、擬選用的雙壁鋼圍堰施工方案

雙壁鋼圍堰內壁尺寸采用46.35m*15.1m、外壁尺寸49.35*18.1m，壁厚1.5m 。雙壁鋼圍堰內、外側面板均采用厚6mm鋼板，面板內側采用型鋼設置水平、豎向加勁肋，在圍堰四角采用Φ40cm鋼管設置斜撐，在垂直長邊方向采用Φ80cm鋼管設置水平內支撐，雙壁鋼圍堰設計圖下圖、材料下表。

圖1 雙壁鋼圍堰設計平面圖

表1 單個雙壁鋼圍堰結構明細表

序號 工程部位 規格型號、名稱 布置原則

1 面板 鋼板6mm厚 內、外壁

2 面板橫向加勁肋 第一、二、三節 鋼板14×320

第四、五節 鋼板14×250

3 面板縱向貝愣 第一、二、三節 角鋼L90×7

第四、五節 角鋼L75×6

4 內外壁間水平桁架 第一、二、三節 雙角鋼2L100×10 第一節縱向間距1m，其他縱向間距1.2m

第四、五節 雙角鋼2L75×6 縱向間距1.2m

5 豎向鋼箱型柱 1000×1488、板厚12mm 沿雙壁鋼圍堰周圍設置于內支撐端部

6 內支撐 直內支撐 圓鋼管Φ800×12 自上而下三道，中心線標高分別為0.1m、-3.1m、-5.9m

斜內支撐 圓鋼管Φ400×10

7 封底混凝土 C20 底部2.5m

合計： C20砼：2100m?； Q235鋼材：780t

2、擬選用的鋼板樁圍堰施工方案

根據施工水位并考慮安全系數，鋼板樁圍堰頂面高程為3.200m，鋼板樁圍堰尺寸采用47.40m×16.15m，采用PU28-1型、27m長鋼板樁作為圍護結構，鋼板樁打入粉質粘土層，入土深度11.8m；采用雙拼400*400H型鋼做圍囹、?630*20mm鋼管組成內部支撐體系，共設置五層水平、環向支撐體系。鋼板樁圍堰平面圖、斷面圖見下圖，材料見下表：

鋼板樁圍堰結構明細表

序號 工程部位 規格型號、名稱 布置原則

1 圍堰 PU28-1型鋼板樁 圍堰周圍

2 圍檁 雙拼400*400H鋼 環形分層設置

3 分層對撐 Ф630*20mm 分層設置

4 角撐 雙拼400*400H鋼 分層設置

5 豎撐 Ф630*10mm 豎向設置

6 封底混凝土 C25 底部1.0m

合計： C25砼：2420m? Q235鋼材： 1402t

三、雙壁鋼圍堰和鋼板樁圍堰施工工期對比

根據濱海新區西外環高速公路工程11標段總體施工計劃，按照2#墩樁基于2012年4月30日完成、1#墩樁基于2012年5月31日完成考慮，雙壁鋼圍堰制作不占用工期，1#墩、2#墩平行作業，對比開始施工深水承臺的時間。

1、雙壁鋼圍堰的施工工期

2#墩圍堰下沉自2012年5月10日開始下沉，于2012年8月15日完成圍堰下沉、封底混凝土澆筑及抽水，形成施工承臺的條件。

1#墩圍堰下沉自2012年6月10日開始下沉，于2012年9月15日完成圍堰下沉、封底混凝土澆筑及抽水，形成施工承臺的條件。

因此，采用雙臂鋼圍堰施工，圍堰施工工期為95天。

2、拉森鋼板樁圍堰的施工工期

在沒有其他因素干擾的情況下，拉森鋼板樁的插打可在最后一根樁基完成后即可進行。

2#墩鋼板樁圍堰施工于2012年5月1日開始施工，至2012年6月15日完成封底混凝土澆筑及抽水，形成施工承臺的條件；

1#墩鋼板樁圍堰施工于2012年6月1日開始施工，至2012年7月15日完成封底混凝土澆筑及抽水，形成施工承臺的條件。

因此，采用鋼板樁圍堰施工，圍堰施工工期為45天。

在同等條件下利用拉森鋼板樁圍堰施工，在施工工期上比利用雙壁鋼圍堰施工要提前兩個月的時間。對比的施工進度橫道圖見下圖。

雙壁鋼圍堰與鋼板樁圍堰施工工期對比橫道圖

四、雙壁鋼圍堰和鋼板樁圍堰投資造價對比

根據雙壁鋼圍堰和鋼板樁圍堰各自的施工工藝特點，利用雙壁鋼圍堰施工，自河床以下范圍的鋼圍堰及壁內支撐無法回收，而利用拉森鋼板樁圍堰施工，所有材料均可回收并再利用，按照目前市場材料及人工費價格分別對每個墩位的圍堰造價進行估算如下表4-1、4-2、4-3。

表4-1 雙壁鋼圍堰成本測算表（一個承臺）

項目名稱 單位 單價

（元） 數量 合價

（元） 工作內容 備注

鋼圍堰加工制作（含購置，不含加工場地費） t 6800 780 5304000 下料、焊接、加工、制作等內容，含人工、水、電、焊條、機械費用 單價中含材料費及工費，數量中含內支撐量

鋼圍堰加工制作 300000 1 300000 場地費估計30萬元/年

雙壁鋼圍堰拼裝下沉 t 2400 690 1656000 拼裝、浮運、落床下沉、接高及平臺搭拆等內容，含人工、水、電、焊條、機械費用及平臺材料、水下作業費用

圍堰吸泥取土 m3 80 10272 821760 搭拆工作平臺、安拆抽水機及工作梯，井內抽水、吸泥、人工協助起重機帶抓斗抓土石、運棄并配潛水班及高壓水泵射水下沉、清理刃腳、保證位置等內容，含人工、水、電、焊條、機械費用及平臺材料、水下作業費用

圍堰封底 m3 50 2100 105000 安拆導管、漏斗，水下灌注混凝土等內容，含人工、機械費用及水下作業費用

鋼圍堰拆除 t 1200 429 514800 水下切割、吊裝、搬運及堆放等內容，含人工、水、電、焊條、機械費用。

回收內支撐及圍堰材料 t 3000.00 429.00 -1287000.00

合計 7414560

表4-2 拉森鋼板樁圍堰成本測算表（一個承臺）

項目名稱 單位 單價

（元） 數量 合價

（元） 工作內容 備注

鋼板樁圍堰搭拆 t 1300.00 606.36 788268 搬運、振動打入、拆除等內容，含人工、電、焊條、機械費用（不含鋼板樁材料費用）

鋼板樁內支撐搭拆 t 6300.00 698.00 4397400 搬運、搭設、拆除等內容，含人工、電、焊條、機械費用（不含內支撐材料費用）

圍堰吸泥取土 m3 80 10272 821760 搭拆工作平臺、安拆抽水機及工作梯，井內抽水、吸泥、人工協助起重機帶抓斗抓土石、運棄并配潛水班及高壓水泵射水下沉、清理刃腳、保證位置等內容，含人工、水、電、焊條、機械費用及平臺材料、水下作業費用

圍堰封底 m3 50 2420 121000 安拆導管、漏斗，水下灌注混凝土等內容，含人工、機械費用及水下作業費用

鋼板樁租賃使用費用 t·月 295.60 606.36 1075440 材料的月攤銷使用費用（0.75元/m·天）III型為60kg/M

IIIA型 58KG/M IV型 76.1KG/m 租賃時間按6個月計算

鋼板樁進出場運費 t 700.00 606.36 424452 材料的進退場運輸費用

回收內支撐材料 t 3000.00 698.00 -2094000.00

合計 5534320.10

通過成本測算，采用雙壁鋼圍堰施工，每個墩位需要發生741萬元施工費；而采用鋼板樁圍堰施工，每個墩位需要發生553萬元施工費。因此采用鋼板樁圍堰施工，在投資造價上比采用雙壁鋼圍堰節約188萬元。

五、雙壁鋼圍堰和鋼板樁圍堰技術特點對比

1、雙壁鋼圍堰的技術特點

⑴利用雙壁鋼圍堰施工，需要綜合考慮加工場地、運輸道路、拼裝場地等條件。⑵對加工的焊接技術要求比較高，下沉圍堰節塊質量重、工期長。

⑶汛期或河水流速較大時無法進行施工。

⑷材料回收時需進行水下作業，危險性較大。

⑸圍堰下沉后封水效果好，進行后續施工安全性相當高。

2、鋼板樁圍堰的技術特點

⑴利用拉森鋼板樁圍堰不受場地限制，施工速度快。

⑵插打鋼板樁受汛期、河流流速影響較小，所有材料均可回收再利用。

⑶利用拉森鋼板樁圍堰封水效果較雙壁鋼圍堰封水效果差，但隨著拉森鋼板樁工藝的普及，施工技術在不斷提高，施工安全可控。

六、結語

通過對雙壁鋼圍堰與鋼板樁圍堰在施工工期、投資造價、技術特點幾個方面的對比，采用拉森鋼板樁圍堰施工，不僅節約成本，而且可大大縮短施工工期，并且目前鋼板樁施工工藝已趨于成熟，在建筑行業已經普及，得到了國內專家的認可。

參考文獻

[1]向道明；《鋼板樁圍堰設計與施工》；橋梁建設；2003年03期

[2]《公路橋涵施工技術規范》；北京：人民交通出版社；2000年