1、浅谈深水基础钢板桩围堰与双壁钢围堰的方案比选摘要：钢板桩围堰与双壁钢围堰作为两种不同的围堰类型，在大型桥梁深水基础施工中都得到了广泛应用。本文通过京沪高铁某特大桥深水基础围堰结构的方案比选，对钢板桩围堰、双壁钢围堰的方案特点、适用条件、技术难度等方面进行了综合比较分析，从而探索深水基础两种方案选型的依据，达到工程项目投入更经济，经营更优化，工期更合理的目的。 关键词：深水基础；钢板桩围堰；双壁钢围堰 中图分类号：TU473.5 文献标识码： A 文章编号： 引言 伴随着我国经济的持续快速发展，国家桥梁建设进入了发展的高潮时期，一大批跨江、跨河的特大桥项目相继建成并通车。这些桥梁有许多是在水深、
2、急流、水面宽阔的江河上建造的，深水基础施工作为桥梁施工的关键，研究深水基础围堰的方案选择是非常有必要的。本文就京沪高铁某特大桥深水基础围堰方案选型，仅对钢板桩围堰、双壁钢围堰两种方案进行了综合比选。 1.工程概况 本特大桥孔跨结构采用 60+100+60m 跨越河道，4 个桥墩基础均位于水中，其中 2 个主墩位于深水中，墩中心距离各自岸边约 61m。深水基础桩基承台纵向底宽 14.6m、横向底宽 18.6m，承台底标高 18.585m。河床地质从上向下依次是黏土（约 0.6m） 、泥岩（约 0.8m） 、砂岩（约 1.9m）以及风化岩板结构。河道规划为二级通航，限界为 707m。桥位水文条件：
3、河水流速 22.4m/s，常水位水深 5.6m，常水位高程为 29.5m，两岸陆地高程约为 31.8m。 2.钢板桩围堰与双壁钢围堰结构的方案比选分析 2.1 钢板桩围堰与双壁钢围堰的方案特点 钢板桩围堰方案是先进行钢板桩的插打施工,再根据围堰排水进度分层施工内支撑体系，现场需要较大量的焊接工作,施工周期相对较长。其受力原理是以桩体作为基本受力单元，桩体需要以被动土压力平衡外部主动土压力及水压力作用，同时将内支撑作为约束构件以形成空间受力体系。因此，钢板桩围堰的入土深度必需通过计算确定。 双壁钢围堰方案是采用工厂节段预制，现场拼接下沉施工的方法，现场进行节段拼焊施工的，现场需要的焊接工作量较小
4、，施工周期相对也较短。其受力原理是由外壁板、内壁板、内支撑杆、内竖向隔舱板等形成空间受力体系，以结构体系自身能力承受外部被动土压力及水压力作用。因此，双壁钢围堰不一定需要采用内支撑体系,同时对被动土压力的要求也不高,入土深度仅受到围堰体漂移稳定性的限制。 2.2 钢板桩围堰与双壁钢围堰的适用条件 河床土层地质情况 钢板桩围岩施工方案，需要保证钢板桩有一定的入土深度,一般情况下要达到桩长的 1/ 41/3。因此，当河床下卧土层为浅埋硬岩时，会增加钢板桩围堰的施工难度、施工成本和工期需求，而当河床下卧土层有较厚的软岩土层时，会降低施工难度、减少施工成和并节约工期。因此，深水基础河床软土层较厚的情况
5、下采用钢板桩围堰，会比较经济、安全和快速。 双壁钢围堰：双壁钢围堰施工方案，一般只需要钢围堰的堰底着岩(进入岩层或卵石层)即可。当河床下卧层为浅埋硬岩或者坚硬岩石时，会降低其施工难度、节约施工成本和工期，反之，当河床下卧土层覆盖较厚，岩层软岩时，会大大增加施工难度和施工成本。因此，双壁钢围堰方案适用于大型河流深水基础，河床下卧土层覆盖层比较薄、且平坦的硬岩或岩石类河床。 水文情况 在水文情况中，影响围堰选型的主要是河水流速和河床冲刷影响。钢板桩围堰结构钢板桩结构刚度好、入土深度大，当河流流速较大和河床冲刷影响较大时，对钢板桩围堰施工难度和施工成本影响较小。因此，钢板桩围堰方案的可靠性受河水流速
6、影响较小，可适用于河水流速较大的水文情况。 双壁钢围堰情况，当河水流速过大的情况下，将给双壁钢钢围堰的导向定位和围堰稳定接长等带来较大的困难，而且河床冲刷也会使迎水围堰一侧外土层高度降低,背水一侧外土层高度增高,从而影响围堰整体稳定性。当在河流流速较大且河床冲刷严重的情况下,采用双壁钢围堰方案必须加大堰底入岩深度,或进行围堰抗冲刷处理措施。因此，双壁钢围堰方案适用于河流流速适中，流速稳定的水文情况。 围堰挡水高度 钢板桩围堰，常用的钢板桩标准长度为 12m 和 18m ，当标准长度不足时，可采取桩板接长的方案。钢板桩围堰内支撑设置间距一般为 23 m ,且内支撑设置一般不应超过 4 道,否则将
7、影响施工的周期。因此，钢板桩围堰的挡水高度一般不宜超过 11m。 双壁钢围堰整体刚度大，一般情况采用分段隔舱式，压重下沉，在挡水高度较小时，由构造控制设计，不但不会减小施工难度，反而会使施工成本增加。因此，双壁钢吊箱围堰适用于挡水高度比较大的深水围堰，一般不小于 8m。 2.3 钢板桩围堰与双壁钢围堰的优缺点及技术难度 钢板桩围堰优点：能够快速进场，迅速形成围堰，当钻孔平台单侧成桩后即可开始钢板桩插打，围堰的拆除可直接拔除，钢板桩可以反复使用，市场租赁就能解决材料问题；钢板桩围堰的缺点：现场焊接工作量较大，施工周期较长。 钢板桩围堰技术难度：本方案的主要施工控制点在于钢板桩的插打、内支撑的布置
8、，施工中的主要技术点如下： 钢板桩施工前，需在围堰上下游及两岸设置观测点，控制施打定位。施打时，设导向设备，确保钢板桩位置准确。 根据河床底下卧层土质性质，选择钢板桩下沉方案（常用锤击、振动、射水等下沉方案） ，但在黏性土中不宜采用射水法下沉。 钢板桩的施作顺序一般从上游向下游合拢。 需要整修或焊接的钢板桩，应采用同类型的钢板桩进行锁扣试验、检查。 需要接长的钢板桩，相邻两钢板桩接头位置上下错开。 双壁钢围堰的优点：围堰节段为工厂预制、现场拼接下沉，现场焊接工作量较小，施工周期相对较短；双壁钢围堰可作为承台的挡水结构，也可作为钻孔平台的支撑结构。双壁钢围堰的缺点：工期受前期准备及下沉速度影响较
9、大，仅作为承台挡水结构时，必须待钻孔桩全部完成后方可开始围堰各项工作，围堰用钢量大、且不能被重复利用。 双壁钢围堰技术难度：本方案的主要施工控制点为拼装、浮运、定位、着床、吸泥：围堰拼装、浮运、定位不可影响航运，铁驳、浮吊、材料须准备充分，围堰拆除水下切割作业，技术难度以及安全要求高，施工中的主要技术点如下： 双壁钢围堰需做专门设计，承载力、刚度、稳定性、锚锭系统及使用期等需要满足施工要求。 双壁钢围堰工厂节段预制大小，需按工地吊装、移动能力来确定。双壁钢围堰各节、块拼焊顺序，按预先安排的顺序对称进行。 双壁钢围堰就位前，需要对所有缆绳、锚链、锚锭和导向设备进行检查调整，使围堰落床工作顺利进行
10、，并随时注意水位涨落对锚锭影响。 双壁钢围堰落床后，随时观测水域内流速增大后造成河床局部的冲刷，必要时需采取用卵石、碎石垫填平整，以改变河床上的粒径，减少冲刷深度，增强围堰的稳定性。 双壁钢围堰封底混凝土之前的清基工作，由潜水员逐片检查合格后，方可进行封底混凝土的施工。 3.围堰结构方案的确定 本工程河床地质软土层 3.3m，适合采取钢板桩围堰；河流流速2.4m，两种方案均适合；河水深度 5.6m，适合钢板桩围堰的挡水范围，采用双壁钢围堰会增加施工成本；施工难易程度：在都能满足工程需要的前提下，钢板桩围堰方案，工程容易展开、施工技术控制点较少，要优于技术控制点较多的双壁钢围堰方案；工程施工成本
11、控制：双壁钢围堰用钢量大，且为一次性投入，不能周转使用，相比之下，钢板桩可采取租用（可重复利用）更为经济。 通过上述地质条件、水文条件、挡水高度要求，工程的开展、施工技术的难易度，工期控制和施工成本控制的难易度等综合比选，钢板桩围堰方案更适合本工程案例的实施。 4.结束语 钢板桩围堰与双壁钢围堰作为常用的两种围堰类型，均有各自的结构特点和适用情况。在进行深水围堰工程的结构选型时，要根据工程的具体的环境条件，围堰结构的适用条件，并结合工程设计（包括工期、成本等）因素来确定最终方案，使工程项目的达到投入更经济，经营更优化，工期更合理。 参考文献 客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准.中华人民共和国铁道部发布.铁建设2005160 号。 邱训兵.大型钢板桩围堰施工设计的思考J.铁道建筑，2005(9)。李学民，赵飞，张万虎.深水基础双壁钢围堰施工技术J.铁路技术创新，2004(2)。 刘明,任家富,等.南宁仙葫大桥桥墩钢围堰分析和优化J.交通标准化，2006(4)。
