橋梁建設鋼板樁圍堰技術應用

劉新明

（江西投資集團資溪高速公路投資開發有限公司，江西撫州 335300）

0 引言

公路工程是社會發展的重要基礎設施，對社會發展和民眾生活質量的提升具有重要影響。然而，在公路工程項目建設過程中需要克服一些特殊難題，如穿越河流和跨越既有線路等，這種情況下需要進行橋梁工程建設。公路橋梁建設具有較高的施工難度和較長的建設周期，尤其是對跨越河流的橋梁項目來說，需要在河流內進行大量的承臺基礎設施建設，因此施工危險性也較高。在當前的橋梁工程建設中，鋼板樁圍堰施工技術能夠確保橋梁工程的穩定性和安全性。因此，應加強對該技術的研發和應用，以提升橋梁建設的整體水平。

1 鋼板樁圍堰內容

1.1 確定鋼板樁結構形式

在橋梁鋼板樁圍堰施工中，確定鋼板樁的結構形式是關鍵一步。需綜合考慮水域特性、土質情況、水深變化和施工條件等因素，確定鋼板樁的結構形式。例如，淺水區可選用較短的U 型或Z 型鋼板樁，深水區應選用更高強度和更長的結構形式，以應對水流壓力和土壤承載力的挑戰。同時，也需要綜合考慮鋼板樁之間的距離、連接方式，以保證圍堰的穩固性和施工效率。

1.2 加強鋼板樁傾斜角度控制

在鋼板樁圍堰結構施工過程中，樁體之間通過鎖口相互連接，因此下根樁的平面位置和垂直度會受到上根樁的影響。為確保結構性能符合要求，需要對首根鋼板樁進行精確控制，以滿足各項精度要求。

通常情況下，首根定位樁施工需要確保定位精度達到標準要求，縱橫兩條軸線的精度也需要符合標準。為了將定位樁在垂直方向上的偏差控制在合理范圍內，可以設置導向架，并焊接20mm 厚的鋼板進行軸線限位控制。

鋼板樁插打施工會受到多種因素的影響，為將誤差控制在合理范圍內，需要綜合考慮現場具體情況，加強對圍堰結構傾斜度的控制，以提高施工安全性，并確保鋼板樁結構的性能符合要求。

1.3 明確鋼板樁插打位置

鋼板樁圍堰對鋼板樁插打工序的要求并不高。然而，從實際應用效果來看，因受地質條件、自然環境、水位深度等因素的影響，僅依靠人工操作難以全面滿足施工要求，鋼板樁插打的精度控制難度較大。因此，在施工過程中，需要采取一些措施。第一，選擇合適的位置安裝導向架，以確保插打的位置準確。第二，施工過程中加強對位置精度的控制，防止插打過程中出現偏差等問題[1]。

2 工程背景

2.1 工程概況

某特大型橋梁工程項目建設地區的地勢比較平坦，水系發達，是我國長江流域的支流。在該橋梁項目的建設過程中，施工單位選用了鋼板樁圍堰施工方式，以消除河流流動的影響，保證現場施工順利進行。經過對現場的分析發現，水位和流量波動變化比較明顯，受降雨影響較大，且現場地下水含量豐富，會對項目施工造成很大影響。

2.2 主要施工內容

施工內容較多，如選擇施工材料與機械設備、確定鋼板樁插打施工工序、落實現場監督管控措施，進行鋼板樁圍堰拆除等，每項工作對最終的施工效果都會產生影響。

2.3 工程難點

其一，施工所在區域的河床地質條件比較復雜，各個地區的標高波動變化較大，鋼板樁插入的垂直度控制難度較高。其二，該橋梁項目設計鋼板樁長度為24m，連接位置的焊接強度及順直度是項目控制重點，也是施工難點。其三，由于該項目處于入海口位置，每日的漲潮和落潮差度會達到4m，所以圍堰結構會受到海浪沖擊的影響，內支撐結構面臨著較大的風險，容易發生結構損壞等安全事故[2]。

3 施工方法

3.1 鋼板樁焊接

該橋梁項目的鋼板樁長度為24m，由單根鋼板樁長度為6m、18m 的材料焊接形成。在焊接過程中，采用雙面坡口形式，并采取多層二氧化碳保護焊的方式進行，焊縫略微超出板面，進行焊縫打磨處理，并在兩側焊接加強鋼板，以確保結構的強度符合標準。

3.2 鋼板樁插打施工

首先，在進行鋼板樁施工前，需要進行測量定位，并進行控制點標注。經監理工程師復核檢測合格方可進行鋼板樁插打作業。

其次，在確定定位樁的基礎上，安裝定位橫梁。由于該工程項目在鋼板樁圍堰施工前已完成鉆孔樁施工，因此需要保留鉆孔樁頂部的鋼護筒，并使用鋼護筒焊接牛腿進行定位。在鋼護筒上焊接工字鋼，并在牛腿上安裝兩道圍檁作為定位支撐，并在上部焊接工字鋼作為導向裝置。

最后，鋼板樁的插打和合龍是關鍵環節。第一根鋼板樁的精度必須達到要求。可使用工字鋼進行內外圍檁焊接，形成井字定位架，確保定位的準確性和精度合格。在下游合龍鋼板樁時，需要精確計算合攏段的位置，并使用異型鋼板樁進行現場控制，然后進行焊接作業，以滿足整體結構的強度要求，確保密封性符合標準。

3.3 水下吸泥施工

在水下吸泥施工環節，需使用高壓氣泵吸泥機，該設備由直徑273mm 的鋼管組成，頂部安裝有3cm 的送氣管，能夠形成一個循環系統。施工過程中，將整個設備完全伸入水中，通過高壓泵將氣體輸送到送氣管中，在坑底進行持續的攪拌處理，隨著氣流的逐漸排放，在鋼管內部會形成負壓狀態，進而將泥水從底部排出。

3.4 封底混凝土施工

封底過程中應該先從一側圍堰開始，使用導管法進行施工，應確保每一根導管的設置作業半徑都在5m 以內。

第一，放線。根據要求確定底部標高。

第二，基坑清底。鋼板樁圍堰制作結束后，開始清底作業。潛水員進入內部，檢查樁的周邊，并進行底部處理，確保達到設計標高。

第三，施工布置。首先，設置符合要求的封底平臺，采用鋼護筒、頂層支撐等結構，通過澆筑混凝土方式形成整體結構；其次，按照要求進行導管安裝施工，并應用50t 汽車吊開展吊裝；最后，因現場水位變動較大，容易發生圍堰內外壓差變化過大的情況，封底作業時間較長，極易出現封底不合格情況，故封底環節應采取澆筑混凝土方式，并做好現場施工控制工作，以滿足水位平衡的要求[3]。

注意事項：第一，合理布置導管部件；第二，加強配合比參數控制，確保混合料強度符合要求，達到流動性要求，坍落度為20～22cm，進而保證現場施工順利進行。

3.5 內支撐的安裝與拆除

內支撐安裝：進行抽水作業時需要將水位降低到每根內支撐下部的80cm 位置，并使用浮箱將工作人員運送到內支撐位置。然后，在每道支撐上焊接工字鋼牛腿，確保每個支撐都有一個牛腿，使其頂面處于同一水平面。使用履帶吊和人工協作的方式將內支撐的各個桿件安裝到牛腿頂面，并進行焊接，形成整體結構。每一道內支撐焊接結束之后繼續抽水，進行下一道支撐的焊接作業。

支撐拆除：在承臺和墩身結構施工中，各個承臺、墩身周圍使用粗砂進行回填處理，并在一道支撐下部50cm 左右的位置進行C20 混凝土澆筑施工，在結構強度達到設計要求的80%以上時，即可進行底部內支撐拆除，并完成圍堰結構體系的轉換[4]。

在承臺、墩身結構部分達到最高水位以上100cm時，應及時進行鋼板樁拔除處理。拔除環節，從下游開始逐步延伸到上游，且拔樁起點應距離角樁5 根以上。

3.6 建立變形監測基準點

3.6.1 基準點布設原則

基準觀測點的設置非常重要，尤其需要加強沉降參數監測。通常需要設置合理數量的觀測點，并確保監測的便利性。基準點的設置不應位于規劃道路和地下管線中，距離待測構筑物約150m 左右，點位間隔在200～300m 之間，至少應設置3 個基準點，并根據現場實際情況確定具體位置。

該工程項目確定基準點后，應使用十字交叉標志進行標記，并使混凝土路面露出約1～2mm，以確保基準點監測順利進行。基準點埋設工作結束，達到穩定要求后，按照國家城市水準點的標準設置一等閉合水準路線，用于監測高程參數，為垂直位移觀測提供基礎。同時，根據水平位移監測需求，設置基準網并測量一等導線，以獲得基準點的坐標參數，組合形成水平位移觀測基準點，定期對基準點進行復測，以獲得準確的數據信息。

3.6.2 基準點埋設過程

根據國家監測控制網要求進行基準點埋設，采用鉆孔方式施工，具體步驟如下：

第一，使用電動鉆具進行鉆孔，鉆孔直徑為65mm，深度為122mm。

第二，清理鉆孔內的殘渣，確保孔內干凈，并注入清水。

第三，加入適量的錨固劑，并進行攪拌處理。

第四，安裝觀測標志。

第五，使用錨固劑填充標志與鉆孔之間的間隙。

第六，至少養護15 天。

3.6.3 基準點使用及保護

基準點埋設完成且養護工作結束之后，進行3 次復測，確保基準點達到穩定狀態才能投入使用。基準點監測非常重要，需要確保各項沉降數據監測達到連續、正確的效果，以保證變形監測精度。

3.7 變形監測點設置

3.7.1 設置監測點

在監測點的設置中，需將之布置在穩定、易保存的區域，同時設置高程基準點，選擇合適的布點機械，加強對監測點的安全防護，并根據具體情況確定監測點的設置數量。

3.7.2 工作基點及監測點埋設

工作基點選擇確定后，其埋設方法和監測點相同。按照目前的技術標準，上游短邊以及大小里程長邊設置的工作基點密度應高一些，下游短邊密度低一些，從而滿足現場觀測要求。同時，需在監測點中安裝全站儀，以準確掌握鋼板樁圍堰的頂部變化情況和工作狀況，進而分析現場運行條件，保證現場施工達到標準的要求。

3.8 變形監測流程

變形監測需要應用精密度較高的全站儀等設備，同時要聯合使用鋼卷尺等進行復核測量，以達到觀測精度標準。在變形監測環節，需要組建監測工作團隊，準備好相關設備，加強變形監測時間控制，繪制好相應的圖形，并做好對各項測量數據的記錄。

3.8.1 采集變形監測各項數據

在項目變形監測過程中，必須根據實際情況確定適宜的變形監測點位，并使用先進的測量設備，以準確收集各項變形數據，從而為鋼板樁圍堰的質量判斷提供基礎。在監測過程中，需要確保收集到的數據能夠真實反映實際的變形位移量，并滿足數據精度要求，以符合質量監控標準。

在現場安裝全站儀設備時，需要測量儀器的標高3 次并計算平均參數值，然后將此平均值減去1mm 以確定儀器高度。在觀測過程中，使用全站儀的反射片觀測模式進行測量，并在現場記錄每個監測點位的三維坐標參數，將這些三維坐標數據填寫在對應的編號監測點位上。

為了保證數據的準確性和一致性，在每個監測階段都要固定監測人員、儀器和方法，以確保每次觀測條件的一致性，以避免因不利影響因素，導致觀測數據出現偏差，從而提高監測精度，保證監測數據的可靠性、真實性，提升監測數據的應用價值[5]。

同時，需要根據現場施工需求確定恰當的變形監測頻率。例如，在基坑開挖過程中，每天進行1 次監測；在支護階段，每2 天進行1 次監測，并連續觀測30天；之后調整為每3 天進行1 次觀測。如果遇到以下情況，應將監測頻率整為一天觀測3 次：數據超過預警值、數據變化量過大或速度過快、上游水電站放水、洪水期或洪水后、鋼板樁或內支撐出現變形等。

3.8.2 變形監測內業數據處理

在采集外業變形監測數據的過程中，應將各項數據填寫到水平位移監測表和垂直位移監測表中，并計算每日的變形監測速率和累計變化值。每次監測結束后都應及時處理監測數據，如果發現數據超出標準，應立即組織人員進行現場檢查，并將監測結果匯報給相關單位。

4 結語

隨著我國交通事業的蓬勃發展，橋梁項目的建設水平不斷提升。在一些大型跨江、跨海等橋梁工程項目中，現場施工面臨較大的挑戰，而鋼板樁圍堰技術能夠確保橋梁工程的穩定性和安全性。在該技術的應用過程中，必須強化施工材料的選擇，合理制訂和實施現場施工方案，并加強對每個細節的控制，以保證確保橋梁工程的安全性和穩定性，為公路橋梁的順利運行打下堅實基礎。