1、论述逆作法施工单壁钢板桩深水围堰施工技术摘要：常用的单壁钢板桩钢围堰一般适用于水深较浅的施工场地，造价相对较低，但是不适用于深水围堰施工；而双壁钢围堰则主要适用于深水施工，但需要先在预制场进行预制再运至施工现场进行拼装，造价高昂。本案拟对对常规的钢板桩围堰技术工艺进行创新改进，运用逆作法，使其能适用于深水围堰建设，在满足工程安全性的同时实现较好的经济效益。 关键词：钢板桩围堰逆作法深水施工 中图分类号：TE42 文献标识码：A 文章编号： 前言：钢围堰是为水中承台基础施工而设计的临时阻水结构，为无底无盖的框形结构，按平面形状分为矩形、圆形及其他特异形状。钢围堰根据水深和重量采用单壁和双壁两种形
2、式。单壁钢围堰一般适用于水深较浅（68m 以内）的施工场地，主要采用钢板桩围堰结构；而双壁钢围堰则主要适用于深水（10m 及以上）施工。常用的单壁钢板桩钢围堰一般适用于水深较浅的施工场地，造价相对较低，但是不适用于深水围堰施工；而双壁钢围堰则主要适用于深水施工，需要先在预制场进行预制再运至施工现场进行拼装，造价高昂。 逆作法施工顾名思义就是先加工沉放内支撑再插打钢板桩，把主要的施工顺序逆反过来，本案对常规的钢板桩围堰技术工艺进行创新改进，形成了深水逆作法钢板桩围堰综合成套技术，使其能适用于深水围堰建设，在满足工程安全性的同时也实现了较好的经济效益。 一、工程概况 本标段工程为广州市番禺区黄榄快
3、速干线(西段)工程桥梁标(第二标段),施工里程为：k2+900K4+300(即蕉门水道特大桥段),全长 1400m,公路等级为城市快速路。 其中蕉门水道特大桥长 1043m,分主桥和引桥两个部分。主桥为(主跨径 83+140+83)m 变截面预应力混凝土连续箱梁桥。主桥按双幅布置,桥梁全宽 40m,单幅桥宽 19m。11#、12#主墩承台尺寸长 x 宽 x 高=1710.54m，承台顶标高-3.1m，承台底标高-7.1m。施工上必须采用围堰进行水中承台的施工。 蕉门口为径流动力作用为主的河口,其多年平均山潮比为 1.79m,蕉门口南沙站多年平均高潮位为+5.63m,最高潮位为+7.68m,多年
4、平均低潮位为+4.31m,最低潮位为+3.4m;多年平均涨潮历时为 5 小时 18 分,多年平均落潮历时为 7 小时 14 分。 珠江每年约有 80%的泥沙经八大口门输出外海,其中蕉门出海的泥沙有 1289 万吨,与径流的水量分配相比,沙量分配比大于水量分配比,具有水少、沙多的特点。 二、逆作法施工钢板桩围堰的主要施工技术 本工程的施工水深超过 16 米，钢板桩自身材料的选用要充分考虑其所能承受的最大水压力，选用 12m 规格拉森钢板桩，钢板桩几何尺寸至少须满足：宽度 B=400mm、高度 h=185mm、厚度 t=16.1mm、一根桩截面积A=94.2cm2、重量 W=74.0kg/m、惯性
5、矩 Ix=5300cm4、截面模量Wx=400cm3、每延米桩墙重量 W=185kg/m、惯性矩 Ix=41600cm4/m、截面模量 Wx=2250cm3/m。每层内支撑系统由围檩、支撑梁、内斜撑梁、竖肋组成，均由两根同等型号的工字钢双拼组成，工字钢的型号大小由计算确定。本次施工共设置五层内支撑，第一层围檩、支撑梁、内斜撑梁、竖肋均由 2 根40a 工字钢双拼组成，第二层围檩、支撑梁、内斜撑梁、竖肋均由 2 根45a 工字钢双拼组成，第三第五层围檩、支撑梁、内斜撑梁、竖肋均由 2 根56a 工字钢双拼组成。 由于采用的是先安装沉放所有内支撑，再开始钢板桩的插打，因此开始施工前，必须将围堰范围
6、内的河床底淤泥挖除，具体用于挖除的机械由现场施工条件决定，采用长臂挖掘机及船挖机共同施工，长臂挖掘机挖除靠近钢平台位置河床淤泥，船挖机挖除靠近河中心并且长臂挖掘机无法达到的位置河床淤泥。施工时要挖至最底层内支撑底标高以下，以使内支撑能顺利沉放到位。 1、围堰内支撑系统安装 在完成河床底淤泥清理工作后，开始进行内支撑托架的安装。先将四个角落的桩钢护筒在水面上同一标高处开孔，孔的大小要满足托架构件能穿过，采用双拼45a 工字钢组成托架构件。开好孔后，将双拼45a 工字钢逐根穿过开孔处，放置在桩钢护筒的孔位中，由桩钢护筒作为受力支点，工字钢与桩钢护筒接触的地方满焊固定，并将两组双拼45a 工字钢接触
7、位置进行满焊固定，以加强工字钢的稳定性。 托架安装就位后，将加工好的最底层围檩及内支撑逐件吊放至托架上，按测量线位调整内支撑位置，放置到位后将围檩及内支撑焊接在一起，完成底层内支撑拼装后，继续往上拼装其余内支撑。 在拼装内支撑的同时，开始修整 1 号、3 号、4 号、6 号桩钢护筒顶至同一标高，然后依次在 1 号、4 号桩钢护筒上及在 3 号、6 号桩钢护筒上放置上挑梁、120t 千斤顶、32 精轧螺纹钢筋挑绳等吊挂工具，每个围堰总共需设置 4 个千斤顶、8 根挑绳。第四层内支撑在托架上拼装完成后，开始设置下挑梁，将各吊挂工具组成一体，挑住第四层内支撑，上下挑梁均由双拼45a 工字钢组成。 在
8、拼装完内支撑后，旋松四组上限位螺帽，单次旋松 30cm，千斤顶顶升 30cm，随后旋紧上限位螺帽，千斤顶继续顶升，使千斤顶受力。此时内支撑已经顶升与托架系统脱离，拆除托架。然后旋松四组下限位螺帽，单次旋松 30cm，四台千斤顶同步回油，内支撑下沉。待四台千斤顶回油至下限位螺帽接触上挑梁时，下限位螺帽开始受力，此时千斤顶已解除受力状态。重复上述过程，完成整个内支撑的沉放。四台千斤顶均安装液控单向阀，由总阀控制，保证四台千斤顶顶落过程同步进行，每台千斤顶受力相当。在保证同步施顶的同时，注意对吊点、精轧螺纹钢吊绳、挑梁的变形进行观测。 2、钢板桩打设 内支撑全部沉放到位后，便可开始插打钢板桩。首根钢
9、板桩插打的质量将直接影响到整个围堰钢板桩的插打质量，因此，首根钢板桩必须采取有效的定位措施。采用在最顶层内支撑处设置定位架，插打时先利用钢板桩自身重量垂直下放，在无法下沉时采用 DZ60A 振动锤辅助施打，慢速插打至设计标高或设计收锤标准。在完成每根钢板桩插打后，立即将钢板桩与最顶层内支撑围檁焊接固定，并设置手动葫芦将其与临近钢板桩拉结固定，以防止下根钢板桩插打时带动其跑位或倾斜。由于内支撑已先沉放，因此钢板桩围堰在合拢时，两侧锁口往往不尽平行，可能造成正常钢板桩无法合拢，此时需要使用异形钢板桩进行合拢。先对合拢口进行丈量，用两根小木条各自顶紧两边的钢板桩，用铁钉钉死，取出水面，丈量长度，可以
10、得到准确的合拢口的宽度，钢板桩进行调整和丈量尺寸后，根据合拢口的宽度及锁口的形式，制作异形钢板桩。由于采用的是 24 米长的拉森钢板桩，由单根 12 米长的钢板桩焊接而成，为了使钢板桩均匀受力，在加工时焊口必须错开，按 12+12 米组合及6+12+6 米组合进行加工，确保钢板桩围堰焊口能错开。 3、围堰内清基和水中封底 完成钢板桩插打后，由于围堰底高于设计标高，因此必须进行清底工作。采用空气吸泥机进行，空气吸泥机由 250mm 吸泥管和22.5m3/min 的空压机组成，由吊车配合吸泥。吸泥时要保持吸泥机下口不低于设计标高，以免吸泥过深，吸泥时注意要多点布置。如围堰底存在胶结层，先用高压射水
11、扰动破土，再进行正常吸泥。 待围堰完成清底施工后，派潜水员下底检查清底情况并清理钢板桩壁及桩钢护筒壁未清理干净的淤泥，方可进行封底混凝土的浇筑。为了保证封底抽水进行承台施工时有足够的抗浮能力，封底混凝土要由足够的厚度及强度，封底混凝土厚度为 2.5m，采用水下 C35 混凝土，用垂直导管法灌注水下混凝土进行围堰封底。由于钢板桩围堰水下封底面积达到 261.58，封底砼一次成型，因此需要设置多根导管同时按规定的顺序灌注混凝土，采用内径为 300mm 的导管同时浇注，根据封底面积及导管作用半径浇筑封底混凝土为 56m 左右，钢板桩顶面搭设浇筑平台，设置 6 根导管同时灌注。6 根导管按照顺序依次进
12、行砼的浇筑，总的浇筑原则为从低至高逐个进行，并应从周边壁板至中间围堰进行，以免基底浮泥及封底顶面的浮浆集中在壁板边缘。 4、围堰抽水及嵌缝 待封底混凝土达到设计强度要求后，方可进行抽水。在等待封底混凝土达到强度的过程中，可先派潜水员进行水下塞缝工作，用棉絮从围堰外塞住逐条钢板桩接缝，必要时可适当抽低围堰内水位，使围堰内外存在水位差，从而能将棉絮压入接缝中。在封底混凝土达到强度后，开始大方量抽水，抽水过程中时刻检查钢板桩接缝是否存在漏水，对于大的缝隙由潜水员下水利用棉絮塞缝，对于小的缝隙,利用煤渣、黄油、木屑的混合物在板桩外侧随水夹至漏缝处自行堵塞。 结束语： 本案中采用逆作法施工水中钢板桩围堰，施工成本大大节省，完成4 个钢板桩围堰总价仅需 494 万元，比双壁钢套箱共节省 857 万元，经济效果明显，同时极大的减少了双壁钢套箱的加工及围堰沉放工期，在加上先加工沉放内支撑再插打钢板桩，有效的解决由于水深过深，先插打钢板桩再抽水逐层安装内支撑时钢板桩会首先承受较大水压力，钢板桩容易变形甚至脱扣的问题，避免了围堰坍塌，引起安全质量事故。 参考文献： 1谢少新;拉森钢板桩围堰在跨海湾大桥水中墩承台施工中的应用J.交通科技,2010 2刘伯洋;深基坑施工拉森钢板桩的受力分析J.施工技术,2009. 3公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000.
