1、浅谈钢板桩围堰在水中桥墩施工中的应用摘要：文章结合贵广铁路白石绥江大桥水中墩采用钢围堰施工的工程实践，根据钢板桩围堰的实际受力状况建立了力学模型，对所要采取的钢板桩进行设计，并分析计算了钢板桩围堰抗倾覆、抗滑性能。结合现场实践经验对钢板桩围堰的施工准备、导向架的布设和插打钢板桩的施工工艺流程、钢板桩的施工质量控制措施、防渗漏措施、施工监测方法和钢板桩围堰的拆除等进行了阐述、其中对以下几方面内容进行了详细的总结，首先是钢板桩围堰施工过程中采取控制沉桩速度和垂直度等措施来保证钢板桩的准确合龙；其次是采取钢板桩锁口内设置黄油、钢板桩外侧设置堵漏导管、在未达到设计标高的钢板桩外侧钻孔注浆的措施保证钢板
2、桩不渗漏；最后是钢板桩施工过程中采取的动态监控方法和钢板桩围堰的拆除方法。 关键词：钢板桩围堰设计；施工；水中桥墩 中图分类号： TU391 文献标识码： A 贵广铁路 GGTJ11 标段白石绥江大桥全长为 46730m，跨越绥江宽175m，水深 5.5-6.5m，水流平缓，桥址处每年 4-9 月暴雨较为集中，为汛期，江水的水位变化影响桥梁 7-10 号水中墩施工,桥跨越的绥江为 3级航道，通航水位 27.31m，通航净高 6.0m，净宽 246m。 河床底地层岩性及地质构造从上至下分别为浅黄色砾砂层粗圆砾土、卵石土、全风化花岗岩、强风化花岗岩、弱风化花岗岩、强风化角岩、弱风化角岩。 2011
3、 年 9 月，对白石绥江大桥处的河床进行了地形测量，范围为轴线每边 20m，线路法线方向标高基本一致，线路轴线地形纵断面如图 1 所示。 图 1 线路轴线地形纵断面图(单位:m) 一、水中墩承台施工总体思路及流程 白石绥江大桥水中墩基础采用先桩基后围堰的方法施工，承台采用单排钢板桩围堰隔水。对钢板桩建立受力模型，如图 2 所示，进行受力分析计算，确定该方案切实可行，围堰结构安全稳定。 施工流程:施工准备水上平台钻孔桩施工部分钻孔桩施工平台拆除施打钢板桩安装围檩及支撑挖泥浇筑封底混凝土承台施工墩身施工围堰拆除。 图 2 钢围堰整体模型空间图 二、钢板桩围堰设计 、围堰设计 围堰平面尺寸：横桥向
4、15.5m，顺桥向 12.0m(10 号墩为 10.8m)，钢板桩围堰与承台边的距离为 1.2m。 采用拉森型钢板桩，钢板桩长 16m 钢板桩顶高程为+22.67m，屈服强度为 215MPa。 、钢板桩围堰计算 钢板桩围堰支护设计中，设计水位取+22.67m，按施工过程进行如表1 参数和表 2 中的工况计算。 、钢板桩工况计算(如表 2) 、围堰稳定性计算 抗倾覆验算按下式进行：满足抗倾覆安全要求， 表 1 钢围堰计算参数表 表 2 钢围堰标准值计算结果汇总表 三、钢板桩围堰施工过程 、钢板桩的整理 在钢板桩进入到施工工地之后，应该先进行清洗整理，对钢板桩锁口内的杂物进行清除,对有缺陷的部位进
5、行整修,以确保正常使用。 锁口检查的方法：找一个标准的钢板桩，大约二米长、类型与规格应该一样，将所有同型号的钢板桩作锁口通过检查。检查采用卷扬机拉动标准钢板桩平车,从桩头至桩尾作锁口通过检查。 、钢板桩围堰施工 钢板桩的起插及过程控制。各项准备工作就绪后,将事先加工好的定位桩精确垂直安设好,并用与导梁工字钢焊接牢固,导梁为上下双层导梁,钢板桩与内外导梁之间的间隙用木块塞紧,确保插打第一片钢板桩的垂直度。第一片钢板桩以导梁为基准定位,垂直插打至设计标高,此项工作应反复仔细校正钢板桩位,确保垂直,必要时拨出重新插打。其余各钢板桩,则以已插好的钢板桩为准,起吊后人工扶持插入前一片钢板桩锁口,然后用振
6、动锤振动下沉。插入桩位的钢板桩需紧靠导梁,插打一片或几片后,将已插好的钢板桩点焊固定于导梁上。整个施工过程中,要用锤球始终控制每片桩的垂直度,及时调整。调整工具有千斤顶、木楔、导链等。插打过程中,须遵守“插桩正直,分散即纠,调整合拢”的施工要点。 钢板桩的插打次序及合拢。钢板桩的插打次序是从上游中心开始,在下游合拢,每边由一角插至另一角。为提高插打进度和减小合拢误差,采用开始的一部分逐块插打,后一部分先插合拢后再打至设计标高的方法。 围囹支撑设置。待钢板桩施工完毕即可进行挖基抽水,至设计第一道围囹标高时进行第一道围囹架设。围囹上下共设置 3 道。围囹上面两道为双拼 I45cm 工字钢,下面一道
7、为双拼 60b#工字钢组焊而成,按设计高程预先焊好12512510 角钢短牛腿作为临时支撑,待各围囹安装并连接就位后,再与钢板桩焊接牢固。围囹合拢段按实际丈量长度在现场加工改制。 、基坑开挖及基底处理 围堰合拢后,用挖掘机开挖基坑,尽量不刮碰钢板桩围堰,边角人工配合人力开挖,避免损坏钢板桩。开挖完毕后人工清理基底,略低于设计标,然后快速支好模板。在其内填入一层粉质黏土并夯实,这样有利于防渗,在土料填完平整后,在其上加 20m 厚的黄砂,最后填入 20m 厚的碎石。填筑顶面的标高为承台底标高。回填完毕后完成凿桩、绑扎钢筋网片、浇筑承台混凝土等工作。 、钢板桩围堰拆除 承台施工完毕混凝土达到一定的
8、强度后拆除模板,由于水位高于承台顶面,所以在拆除钢板桩围堰前要在围堰四角埋好无砂管,当做降水井以备施工墩身时降水之用,最后回填基坑固定无砂管。在拆除工作中应注意:钢板桩围堰拆除工作与围堰施工程序相反进行。钢板桩拔除先行由下游方向开始,对称拨至上游方向,拆除过程必须时刻注意施工安全。先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动 1min2min,使钢板桩周围的土松动,产生“液化”,减少土对桩的摩阻力,然后慢慢地往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况,发现上拔困难,可先行往下施打少许,再往上拨,如此反复可将桩拔出来。 、钢板桩的施工中遇到的问题及处理 由于施工的地质复杂性，河道有水利部门投放的防冲刷石笼、石块等物体
9、,在进行钢板桩打拔施工中经常回出现一些问题，通常遇到问题时，工程人员会用以下方法解决：第一，在打桩过程经常回遇见一些比较大的石头或其他的不明的阻碍打桩的障碍物，回阻碍打桩的深度，遇到这种问题的时候一般采用弧形桩绕过障碍物，或者采用转角桩。第二，在打桩的过程中，在淤泥质地段中经常会有许多小的石块，在钢板桩挤进去的过程中，由于挤压的作用，经常会使钢板桩发生位移的现象，在发生这种现象之后，施工人员应该将钢板桩往上拔 1.0m2.0m,然后再锤进去，这样反复操作数多次，在反复锤进的过程中，将障碍物击碎，可以使钢板桩的位置得到纠正,减少钢板桩的位移;第三，由于淤泥质基础较软,有时施工发生将邻桩带入现象,
10、采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起。 、围堰防渗措施 首先保证钢板桩垂直度，利用振动打桩机进行钢板桩的插打，插打过程中钢板桩锁口内设置足够的黄油，保证其锁口质量。 在抽水过程中发现漏水后及时采用级配粗砂、锯沫粉、水泥调和后在漏水上方钢板桩外侧设置堵漏导管;通过堵漏导管将堵漏调和物下放到需要堵漏上方，将粗砂、锯沫粉、水泥等吸进漏水的钢板桩锁口缝隙中将其填充密实达到止水效果。 当钢板桩实在无法打至设计标高，为保证围堰止水效果，可以在该钢板桩底部区域，沿桩墙外侧钻孔并注浆。若出现较大渗水情况，一般堵漏方法不能解决时，在漏水部位外侧进行止水帷幕处理。 四、钢围堰监测 围堰处于深水中，钢板桩侧壁将受到
11、较大水压力的作用，因此施工过程存在一定的风险。为保证钢板桩围堰施工的安全，达到信息化施工、动态设计的目的，在施工过程中需对钢板桩桩身的变形、支撑轴力、水位进行安全监测。计算出预警值，监测过程中，当达到预警值时，应暂停施工，由设计人员与现场监理、施工单位共同到场调查原因，研究解决方案。 五、桥梁水中墩施工中采用钢板桩围堰的优点 在桥梁水中墩施工中常规的筑岛围堰一次性投入大，工期长，安全风险大，而且不环保。采用钢板桩围堰的优点主要表现在以下几个方面：高强度，轻型，防水性能好。 耐久性强，使用寿命可达 50 年。 互换性良好，可重复使用 20 次以上。 施工简单，缩短工期，成本低且安全可靠。 环保效
12、果显著，有效保护土地资源，具有占有河道面积范围小，不影响排洪等特点。 六、钢板桩围堰挡水效果 在基坑进行抽水的时候,同时也施行合理的防漏措施，,当水基本抽完后,只需一台水泵在抽水工作,另一台备用,可以发现钢板桩围堰的挡水效果。只有少数的漏水是因为钢板桩机头的不紧密所致的，在钢板桩围堰内的表面基本没有漏水;在基坑内根本没有出现管涌。漏水等现象，充分证实钢板桩围堰是有效的。 七、变形观测 在钢板桩围堰挡水期间,施工人员应该注意钢板桩顶是否发生位移，如果钢板桩顶的位移向基坑内的移动在 2cm 之内，说明堰体是稳定的。 总而言之，施工实际效果表明：由于河套灌区总干渠河由黄河三盛公枢纽引水,东至乌拉特前
13、旗,年引水量达 50 亿 m,为河套地区灌溉输水的大动脉,对灌区农牧业和经济发展具有重要意义,每年 4 月中旬总干渠必须放水灌溉。蒙冀铁路有限责任公司项目部在 2008 年 1 月 1 日开始第一根钻孔桩施工,最终于 2008 年 3 月 25 日全部完成计划工作量,保证了灌溉时间。实际效果证明钢板桩围堰具有施工进度快、更安全、筑岛占地面积小等优点,这对于水深较大、流急、淤泥或粉细砂等软基上等不适宜用填土围堰、客观要求工期紧的工程使用较为有利,而且钢板桩围堰一次性投入费用后可反复利用,占用流动资金较少,因此采用钢板桩围堰,在经过技术性、经济性、施工安全性以及便利性等方面,使用在临策铁路黄河总干渠特大桥的施工中,还是相当合理可行的,并且取得了明显的效果。 参考文献 1 聂江华.钢板桩围堰在安江沅水特大桥水中墩施工中的应用J.安徽建筑,2007,02:21 2 路锦彪.钢板桩围堰在浔江特大桥承台施工中的应用J.山西建筑,2008,10:1 3 程涛.钢板桩围堰在水中承台施工中的应用J.四川水利,2011,03:23
