鋼板樁圍堰施工技術探究分析

王哲

【摘要】我國深水基礎應用較早，橋梁技術經歷了管柱基礎階段、沉靜和鉆孔灌注樁基礎階段以及符合基礎和特殊基礎階段。本研究從鋼板樁圍堰施工技術的發展入手對其進行了分析對比，突出了此技術的優勢，豐富了橋梁施工技術的資料。

【關鍵詞】鋼板樁圍堰；施工技術；研究分析；深水基礎

引言

國內橋梁深水基礎經歷了三個時期的發展，目前主要的形式為管柱、沉井和鉆孔灌注。本研究對這三種技術的發展進行了討論分析，指出了三種技術在國內的應用實例并對其優缺點進行了分析。同時對鋼板樁圍堰技術手段進行了詳細的論述，從其發展歷程施工手段進行了分析。討論了鋼板樁圍堰技術在防滲透性、靈活性、工期短費用低等方面的優點。為鋼板橋圍堰技術的施工提供了理論基礎。

1、橋梁深水基礎的發展概況

我國各方面進入新的發展時期，橋梁深水基礎發展迅速。初始應用在1950年左右。橋梁深水基礎在我國的發展可分為以下三個時期。

1.1 管柱基礎時期。此次技術首次采用在武漢長江大橋，約二十世紀五十年代。此次工程克服四十米水深的困難，1.55m直徑的管柱第一次被應用。此后，管柱直徑不斷擴大，后發展到3m，3.6m和5.8m。材質也從普通鋼筋混凝土逐步過渡到預應力鋼筋混凝土管柱和鋼管柱。

同樣為二十世紀五十年代完工的黃河大橋新橋部分管柱直徑就為3.6m，預應力鋼筋混凝土大型鋼柱被首次采用在南京長江大橋，而最大直徑5.8m管柱則被應用在贛江公鐵兩用橋，兩橋均在上世紀六十年代建成。

1.2 沉井和鉆孔灌注樁基礎時期。沉井在基礎承載力、剛度和深水適用度方面具有管柱不可比擬的優點。沉井首次被應用在南京長江大橋修建過程中，因施工水深度大，覆蓋層最大厚度達到了54.87m。此次施工過程中，深水浮云鋼筋混凝土沉井、重型混凝土沉井和鋼沉井套管基礎均被應用。沉井基礎的應用也體現在1980年左右修建的天津永和大橋，其采用不排水下沉法施工，后期使用了空氣幕輔助下沉法施工。同樣1970年左右修建的九江公鐵兩用長江大橋也使用了這項技術并且用泥漿套輔助下沉。曾作為世界之最的沉井基礎的江陰長江大橋于上世紀末完工。樁基礎在工程中被逐漸采用，沉井基礎雖然在橋梁應用中有所減少但作為主要基礎型式仍為特大跨徑橋梁所使用。

隨著發展，大直徑鉆孔灌注樁也逐漸被采用，其在承載力、施工速度、剛度、造價等方面也具有很大優勢。更受人關注的是其在連續結構尤其是連拱或連續斜拉橋方面的成就。

1.3 復合基礎和特殊基礎時期。復合基礎即把幾種圍堰相結合的深水基礎。主要例子比如錢塘江大橋，修建于上世紀三十年代，由于其水深度達、地質環境極為復雜且覆蓋層很厚，加之當時施工能力問題，將氣壓沉箱作為平底結構其上施工樁基礎并以接力的方法修筑。南京長江大橋和修建于上世紀末的廣州江村大橋同樣屬于復合基礎。

2、鋼板樁圍堰施工技術發展概述

2.1 鋼板樁圍堰的特點。鋼板樁簡單來講是一種型鋼，這種型鋼帶有鎖口，這種所有主要分為三種，即陰陽鎖口、套型鎖口和環境鎖口。三種鎖口各有特點，但套型鎖口應用廣泛，其防滲性能極為優越，由于其強度高且容易打入，深水施工方便多被拉森式鋼板樁使用。并且其靈活性強，可根據需要組成圍堰并能多次重復使用。

2.2 鋼板樁圍堰的應用。鋼板樁圍堰的應用體現在沉井頂、管柱基礎和樁基礎承臺和明挖基礎等下不結構的施工，鋼板樁圍堰的內部常常有支撐，分為橫縱支撐，在必要情況下可加斜支撐。使用過鋼板樁圍堰的典型例子如南京長江大橋，其長達三十六米，直徑為二十一點九米。水下部分封底的混凈土強度需等待達到強度后，才可進行后續澆筑操作，且抽水深度達到了二十米。同樣采用鋼板樁圍堰的還有上海閩行區的京滬高速鐵路跨吳淞江大橋，這是在客運專線、高速鐵路橋梁中的典例，其主墩用拉森Ⅳ型鋼板樁圍堰并結合了填芯筑島技術，有二十一根直徑達一點五米的群樁。同樣京滬高速鐵路南京南站仙西鐵路聯絡秦淮河特大橋、京滬高鐵澮河特大橋、溫福鐵路寧德特大橋、九江至南昌城際鐵路永修特大橋、合寧客運專線埠河特大橋、滬杭高鐵橫潦涇特大橋、錢江鐵路新橋以及阜六鐵路潁河特大橋均采用了鋼板主圍堰技術修建。

鋼板樁圍堰特點十分突出，鋼板樁圍堰施工技術施工靈活，極大的節省了施工時間和投入，在當前深水圍堰施工技術中極具廣泛性。

2.3 鋼板樁圍堰設計理論。國內方面也對鋼板樁圍堰的設計理論方面進行了研究。如以單位寬度鋼板作為計算的單元，將多項指標如靜水壓力、波浪力、等考慮其中，用以驗算鋼板樁的強度和穩定性。

國外對鋼板樁圍堰的理論研究較為豐富，其常室內試驗對鋼板樁進行研究。如對其受力性能的研究，基于梁理論的同時還要根據相鄰鋼板受力發生的相對位移情況，提出計算的數值方法，計算特定情況下鋼板樁的變化。

2.4 鋼板樁圍堰的施工流程。鋼板樁的主要施工流程分為前期準備工作、鋼板樁的插打、鋼板樁的合攏、吸泥施工和基礎施工。其中準備工作主要分為鋼板樁的處理和鋼板樁導向裝置的設置，而鋼板樁的插打則分為插打守片鋼板樁、插打過程控制，合攏分為合攏前的準備和合攏時樁的調整處理，吸泥施工則分為吸泥和安裝內支撐，基礎施工部分包括樁基承臺施工、水中墩身施工和拆除鋼板樁圍堰。

3、結語

深水橋梁基礎施工在短時期內有了較大的發展，并且根據其自身特點，綜合考慮各方面因素。鋼板樁圍堰作為目前國內主要橋梁施工手段，在靈活性和防滲性能方面具有其他圍堰不可比擬的優勢，并且其費用省、工期短，在國內橋梁工程中被較多使用，實踐證明鋼板樁圍堰施工方法簡單實用切實可行，鋼板樁圍堰技術的發展，為橋梁基礎深水施工奠定了堅實的基礎。但鋼板圍堰也有自身缺點，隨著技術手段的進步，相信鋼板橋圍堰技術會逐步完善，更好的應用于橋梁工程。

參考文獻：

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