橋梁工程鋼板樁圍堰施工及質量控制

李云龍 李艷 李虎

（山東宇通路橋集團有限公司，山東 東營 257300）

鋼板樁圍堰技術能充分利用自身結構形態差異性構建帶鎖口型鋼結構，應用于橋梁建設實踐中具有較高的結構穩定性特征，型鋼材料防水性能良好，能顯著提升橋梁結構建設施工質量。鋼板樁圍堰根據截面型式的不同可以分為直板型和槽型兩種，兩種結構形式均能根據設計要求和運行實際進行自由組合，保證橋梁結構穩定。某跨河大橋全長4534.5m，百年一遇水流流速1.95m/s，設計水位139.78m，通航水位最高值和最低值分別為136.5m和132.8m，其4#和5#水中墩擬采用鋼板樁圍堰施工技術，所在河流為國家三級航道，施工期內4#和5#墩水深7.5m，水流平緩。連續梁位置為第四系全新統沖積、海積和第四系上更新統砂性土地層，屬于Ⅳ類場地類型。

一、鋼板樁圍堰施工方案

為保證該橋梁工程鋼板樁圍堰水下施工要求，必須嚴格根據設計要求理順施工步驟。首先搭建鋼棧橋施工平臺，確保鋼板樁及鉆孔樁設置完全在平臺上進行，結束后進行水下混凝土澆筑施工及基坑抽水，最終進行承臺立模板及承臺混凝土澆筑。考慮當前各種形式鋼板樁的性能及經濟性等方面的要求，該橋梁工程采用材質SY295的SP-Ⅳ型拉森鋼板樁圍護結構[1]。SP-Ⅳ型拉森鋼板寬400mm，厚15.5mm，高170mm；單根鋼板樁截面積96.99cm，重76.1kg/m，慣性矩4670cm4，截面模數362cm3。

本橋梁工程選用的SP-Ⅳ型拉森鋼板樁單根長度12m，圍堰長×寬為33.5m×15.3m，并增設2道內支撐，圍堰堰頂標高+3.5m，鋼板樁底標高-11.5m，封底混凝土設計厚度0.7m。

二、鋼板樁圍堰施工

（一）施工準備

在正式施工前，必須按照設計要求復驗鋼板樁、檢查振動錘，根據該橋梁工程鋼板樁圍堰施工要求以及土、砂非膠結礫石等松軟土質下單根鋼板樁結構所需錘擊能[2]，主要采用DZ-60Y型振動樁錘和50t履帶吊車，在打樁前必須測試振動錘作業性能，同時將運輸裝卸過程中發生變形的鋼板樁剔除，對鎖口破裂及表面存在焊接殘留的鋼板樁進行修復和打磨處理，確保每塊鋼板樁鎖口相同。

（二）鋼板樁插打

為確保鋼板樁準確插打，首片鋼板樁的插打最為關鍵，具體而言，在安裝好圍囹和Ⅰ25型鋼限位裝置后，將限位框和鋼板樁的各邊距離均擴大10mm，鋼板樁上側背靠一側定位框，下側背靠圍囹，隨插打過程中而緩緩下放。首片鋼板樁必須同時從兩個相互垂直方向同時控制插打垂直度，第一片鋼板樁插打完成后進行全面檢測，無誤后以此為基準，逐次向兩側對稱插打。插打過程中因鋼板樁下部受到土體擠壓，鎖口之間會產生較大縫隙，導致上部向偏離首片鋼板樁的方向傾斜。為此，每完成3片鋼板樁的插打后，必須通過垂線吊球進行垂直度檢查，并將其垂直度誤差控制在0.5%以內。對于偏移過多、過大的情況，必須分次糾偏，以防卡住鎖扣。完成5片鋼板樁插打和糾偏后，應將其點焊固定在圍囹結構，以便于后期圍堰合龍。

（三）內側橫撐安裝

待完成鋼板樁結構合龍后應通過抽水泵抽出圍堰內的積水，并在降水前增設鋼板樁內橫撐，避免因水壓改變而導致鋼板樁結構變形。第一道內橫撐標高+2.88m，采用雙拼2Ⅰ45a工字鋼圍檁和φ529mm鋼管支撐；第二道內橫撐標高+0.63m，采用同樣型號圍檁和鋼管支撐。

（四）混凝土封底

待完成圍堰清基后，還應進行圍堰內河床標高的檢查，符合設計要求后采用C30混凝土按照0.7m的厚度封底，混凝土封底頂標高-2.76m。此后應用剛性導管法進行水下封底混凝土灌注施工。

承臺施工過程中，為確保圍堰結構性能、質量的穩定性，必須進行鋼板樁樁身結構變形、內橫撐軸力、內外水位變化等情況的實時監測。該橋梁工程在各鋼板樁內橫撐處均設置了測點，此外，還應在恰當位置處設置水尺，以便于鋼板樁結構內外水位變動情況的定時觀測。

（五）鋼板樁拔除

在完成墩承臺和墩身施工后，通過振動法拔除鋼板樁，在拔除前應先按照設計時間在鋼板樁頂部振動，待土質變松軟后通過振動錘從下游側開始拔除。內橫撐的拔除應按照自下而上的原則進行，即先拆除下部橫撐，待灌進一層水后再超出上部橫撐，且內橫撐拆除過程中始終保證圍堰結構內外水位一致。

三、施工質量控制

為避免該橋梁工程鋼板樁圍堰施工過程中出現鋼板樁樁基傾斜扭曲，無法合龍，鎖口及圍堰漏水，管涌，隆起等問題，必須從以下方面加強施工質量控制。

（一）鋼板樁結構的選擇

橋梁工程鋼板樁圍堰插打施工過程中經常出現樁傾斜問題，樁基整體傾斜往往與其自身結構扭曲及整個導向裝置所處施工環境異常有關。為有效解決鋼板樁結構傾斜問題，必須加強鋼板樁結構型式的選擇。在施工全過程中，如遇鋼板樁結構輕微變形，必須及時處治，待其各項技術參數均符合設計要求后再投入使用。此外，還應降低鎖口安裝摩阻力，對于鎖口不適配等情況，應在其下部增設鐵器，保證下沉效果，避免泥沙堵塞。

（二）土質條件的利用

水壓差是造成管涌的主要原因，為有效解決此類問題，必須保證在飽和土中置入鋼板樁。該橋梁工程所在地主要為粉砂土環境，發生管涌的可能性很大，為此必須根據現場土質條件，進行鋼板樁入土深度的準確計算，并據此控制水壓差和管涌的發生。此外，還應提升封底混凝土施工效能和效率，避免出現混凝土夾層。

在鋼板樁外側撒入煤渣，即使因施工船舶機械碰撞、鋼板樁插打不到位等原因造成鎖口處變形和漏水，也能起到堵塞作用，避免圍堰結構漏水。

（三）地基承載力準確計算

在地下水的影響下會導致軟弱土層無法承受重力過大的鋼板樁圍堰整體結構及基坑底面其他結構，最終使結構壓力遠遠超出基坑底面的承力水平，導致基坑底面結構隆起。為此，必須在施工方案設計階段準確計算基坑底面和地基可能的承載能力，通過提升地基設計強度，加固地基結構，有效避免基坑底面隆起現象的發生。

（四）合龍控制

為保證鋼板樁順利合龍，必須事先確定好插打順序，并從兩側向中間逐步推進合龍，以便進行合龍狀態和效果的靈活調節。根據對鋼板樁動態合龍過程的動態監測，若發現合龍施工中合龍口存在傾斜，則應借助千斤頂在其上端張拉，保證其垂直度。合龍過程中若兩片樁不在一條直線上，則應先拔除幾根合龍樁，調整剩余合龍樁并糾偏。

四、結語

綜上所述，鋼板樁圍堰施工技術工期短、占地空間小，對于軟基土質橋梁工程地基施工十分適用，且一次性投入費用低，其與軟基水下封底干法施工技術有機結合能有效保證橋梁水下承臺施工質量。該橋梁工程鋼板樁圍堰施工歷時3個月，施工過程順利，在質量保證措施應用后并未出現鋼板樁樁基傾斜扭曲，無法合龍，鎖口及圍堰漏水，管涌，隆起等病害問題，充分說明，所采取的鋼板樁圍堰施工方案切實可行。