鋼圍堰施工技術在臨湖區橋梁施工中的應用

黃如旦 游 鵬

（中交第二航務工程局有限公司福州分公司 福建福州 350000）

1 工程概況

長樂區某路堤結合工程建設39m橋梁一座，單側臨湖，為跨越遠期預留導流渠而設計。

橋位區地質情況：場地為海岸濱海沉積地貌，橋址區地形平坦，根據地質測繪及鉆探揭示，橋址場地主要揭露第四系海積層（Q4cm），基巖為鉀長花崗巖。其中海積層由新到老可分述為：細砂→淤泥質粉質粘土→泥質細砂。

橋位區水文情況：場地位于長樂濱海平原上，河道與天然港道密布，地表水發育，水量充沛。沿海堤堤內為滯洪區，地表水受降雨、文武砂水庫及平原后緣區溝河水補給，通過外文武十七孔閘等落潮時流入東海，漲潮時接受海水補給，場地內地表水主要為海水，堤內滯洪區潮水作用強烈，對工程影響較大。橋位區場地地下水變幅主要受潮水位影響。路線沿線砂土層中的地下水與海水具強水力聯系，考慮潮汐的影響，推測地下水的年變化幅度一般為2~4m，歷史最高地下水位為6.5m。外文武墾區內常水位為1.6m，內澇標準為20年一遇，內澇水位為3.32m。

綜上所述，橋位區地下水含量豐富且臨近內湖，場地周邊無開挖條件。根據設計結合場地臨湖現狀，橋梁承臺及橋位處路基擋墻基礎均位于內湖常水位以下，故本工程施工時采用鋼板樁作為承臺及附屬擋墻水下施工臨時圍堰。

2 鋼圍堰設計

2.1 鋼圍堰總體布置

根據項目特點，鋼板樁圍堰根據橋梁承臺及路基擋墻形狀進行設計，鋼板樁圍堰距離橋梁承臺及路基擋墻預留1m空間，以便人員施工操作。

項目計劃采用9m長、有效寬度W1=40cm、高度H1=17cm、厚度t=15.5mm的拉森Ⅳ型鋼板樁進行施工。

為降低鋼板樁入土深度及作用在樁后為主動土壓力，根據墾區內水位情況可適當降低鋼板樁前、樁后入土標高，鋼板樁長9m，樁頂標高高于常水位0.5m即可，另外應盡量通過降低圍堰外場地標高從而減小圍堰內開挖深度，本工程板樁最小入土深度5.9m，封底采用C25水下混凝土，封底厚度為0.5m。因圍堰內開挖深度較小，故本項目鋼板樁不設置圍檁及內支撐。

2.2 鋼板樁圍堰受力計算

根據本工程鋼板樁圍堰布置設計，需從土的抗傾覆安全系數和鋼板樁懸臂段應力驗證設計是否滿足要求。

通過查詢《深基坑工程設計施工手冊》可知，在假定上部簡支+下部自由支承的前提下可采用單錨淺埋板樁方式計算鋼板樁入土進深，分析可知作用在樁后樁前分別為主動和被動土壓力，對各工況鋼板樁埋深及強度計算得出土的抗傾覆安全系數可以滿足要求，故承臺在細砂中采用9m拉森Ⅳ型鋼板樁，鋼板樁為懸臂，頂部不加支撐是安全的。

通過鋼板樁懸臂段應力計算公式得出應力σ＜f=215N/mm2，證明拉森Ⅳ型鋼板樁強度滿足要求。

3 鋼板樁圍堰施工技術

3.1 施工平臺整理

鋼板樁圍堰施打前，采用挖機將鋼板樁圍堰承臺及擋墻基坑標高平整至設計標高，然后測量放樣出承臺的平面位置，并根據承臺開挖基坑尺寸，利用石灰劃線標示出圍堰設計施工邊線。

3.2 鋼板樁進場檢驗及處理

所有鋼板樁必須使用九成新以上的鋼板樁，最好是使用過1~2次的鋼板樁。進場后進行鋼板樁的檢驗，包括鋼板樁堆放、接長情況、鋼板樁鎖口潤滑及防滲設置情況以及檢查振動錘及各種設備是否正常運轉。

當設計樁長超過常規鋼板樁長度模數時，需要對現有模數鋼板樁進行拼接，拼接時，兩根同型號鋼板樁應對正頂緊、夾持于牢固的夾具內施焊，焊接牢固，鋼板樁拼接接頭不得在圍堰的同一斷面上，相鄰樁接頭上、下錯開應不小于2m。鋼板樁圍堰每個轉角處必須使用角度適宜的角樁，角樁由整塊鋼板樁切割后，對接焊接而成，角度可隨圍堰要求進行調整。

3.3 鋼板樁插打

本項目鋼板樁采用陸上施打，現場安排一臺履帶吊（50t）配合振動錘（DZ60型）進行施打。將鋼板樁吊至插樁點處進行插樁，插樁時鎖口要對準，每插入一塊即套上樁帽輕輕錘擊。為了減少插打時鎖口間的摩擦和減少鋼板樁支護的滲漏，需提前在鋼板樁鎖口內涂抹黃油混合物油膏；同時在施打全程利用全站儀進行垂直度及標高嚴格控制，打設位置和方向要確保精度，以起到樣板的作用[1]，矯正頻率為每1m測量校正1次，確保鋼板樁的垂直度和位置。鋼板樁沉樁過程中允許偏差為平面位置縱向100mm，橫向為-50~0mm，垂直度為±5mm。

（1）鋼板樁插打方法。按照從鋼板樁圍堰的一角開始，逐塊打設，直到工程結束。

（2）鋼板樁插打次序。臨湖側面在低水位或高水位時施工，其他時段施工其他三面，合龍口設置在邊長較短一側，在低水位時合龍，以保證其垂直準確。

（3）合龍時鋼板樁的調整處理。合龍插打時要先插后打，若合龍有誤，必須采取矯正措施如下：

①當施打后在合攏口位置呈現上端傾斜時，可采取用倒鏈或滑車組對拉使之調整到位；

②到剩下最后一部分時應通過精確計算確定龍口位置，一般采用配樁法合龍，即通過配置不同規格的異形鋼板樁，現場實測異形鋼板樁的角度和尺寸，根據實際切割焊接異形鋼板樁，以確保整個圍堰的密封性；

③為保證合龍板樁遵循“先高后低”的鎖口安裝步驟，應提前控制兩側樁施打深度使之形成高低樁（高差100~200mm）。

（4）板樁合龍在低潮位時進行。

（5）垂直度的控制方法。整個施工過程中，要用錘球始終控制每片樁的垂直度，及時調整，調整工具有千斤頂、木楔、導鏈等。

3.4 鋼板樁圍堰內施工監測

（1）要求基坑開挖時挖出的土方堆在基坑頂5m開外。

（2）在承臺及擋墻外側兩邊四角挖集水坑，集水坑深度在封底混凝土底標高以下30cm，直徑≥50cm，基坑開挖完成后即開始抽水，抽水過程中觀察鋼板樁側壁有無漏水現象。

抽水根據各個鋼板樁滲水量大小，選擇合適的水泵，要求抽水量大于滲水量，抽水過程中觀測圍堰變形情況，圍堰變形過大、突然發生變形或有異常聲響應啟動應急預案停止抽水，待找出原因并處理完畢后再行施工。

3.5 鋼板樁拔樁

在許可的條件下拔除鋼板樁。拔除前應結合現場地質、水位情況研究出適合的拔除流程及后續土孔處理方法。

本工程選擇打樁所用的振動打拔樁錘進行拔樁，這類機械既可用于打樁還可用于拔樁。

（1）拔樁起點和順序：拔樁遵循“先打先拔，兩側同拔”的原則進行。

（2）振打與振拔：先用打拔樁機夾住鋼板樁頭部振動1-2min，使鋼板樁周圍的土松動，產生“液化”，減少土對樁的摩阻力，然后慢慢的往上振拔，發現上拔困難或拔不上來時，停止拔樁，可先行往下施打少許，再往上撥，如此反復將樁拔出來。

（3）對拔樁后留下的樁孔采用擠密填入法進行回填密實即可。

4 鋼板樁圍堰施工控制要點

（1）鋼板樁進場后對其進行仔細檢查，對明顯彎曲破損、鎖扣不合、鎖扣有焊瘤等情況及時修整，認真核對鋼板樁各參數是否符合規范要求。

（2）要求組拼成的鋼板樁兩端平齊誤差≤3mm，確保上下誤差控制在30mm以內，在鋼板樁鎖口內涂抹黃油混合物油膏，防止鋼板樁圍堰漏水。

（3）全程利用鐵錘法進行樁身垂直度控制，隨時進行調整。

（4）當垂直度較規范要求偏差較大至無法調整時，應果斷拔出后重新進行施打。

5 鋼板樁圍堰施工安全技術措施

（1）根據外文武圍墾區內湖歷年水位情況，結合項目工期要求，選擇鋼板樁圍堰抽水施工的適當時期，合理科學設計圍堰。同時需要考慮各種不利因素，留足安全系數，并根據設計要求編制可行的施工工藝。

（2）根據現場湖內實際水位計算圍堰封底厚度，采取有效措施確保封底混凝土質量，嚴防漏水。

（3）所有水上工作平臺及場所必須設防護欄桿，配足救生設備，防止人員落水并及時搶救。

（4）承臺及擋墻圍堰水下施工人員必須是具備有相應資質的熟練專業人員，并配置相應的設備及醫療衛生保障。

6 結束語

本工程采用鋼板樁圍堰施工技術順利完成承臺及擋墻水下施工，確保橋梁水下結構物在安全舒適的環境下高效地完成施工任務，對簡化施工步驟、優化支護成本具有較大意義。