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摘 要：近年来，我国桥梁工程数量越来越多，如何保障桥梁工程的质量成为了施工企业首要关注的问题。为探讨钢板桩围堰支护结构在水中基坑工程施工中的应用，结合工程实例，论述了钢板桩围堰支护结构施工应用的要点。结果表明，钢板桩围堰支护结构具有强度高、更容易打入坚硬土层，及在水中施工的优势，应用在水中基坑围堰中，防水性能显著，可形成工程所需的各种围堰形式，并且可实现多次重复利用，更加节约施工成本，值得在类似工程中大力推广应用。
关键词：桥梁工程;钢板围堰;施工技术
中图分类号：U445.556 文献标识码：A
0 引言
桥梁工程施工过程中，常见的围堰施工技术包括钢板桩围堰、双壁钢围堰、钢吊箱围堰、锁口钢管桩围堰等。其中，钢板桩围堰技术在深水桥梁工程中应用广泛，具有施工效率高、可重复利用、经济效益良好等特点，但由于施工条件存在一定的差异，如河道深度、河床地质条件等因素，导致钢板桩围堰技术适用性存在一定的差异，有必要结合实际桥梁工程项目以研究钢板桩围堰施工技术设计与施工技术要点。
1 工程概况
本工程为某高速公路桥梁工程，桥梁全长为1 201 m，桥跨结构为预应力连续箱梁，主桥长度为174 m（47 m+
80 m+47 m），桥墩为薄壁空心墩结构，承台结构尺寸为25.1 m×10.6 m×3.5 m，开挖深度为8.5 m。根据地质和水文勘察报告，本工程主河道深度为5～7 m，土为第四系冲积层和冲洪积层，冲积层为粉质黏土，承载力基本值为80～120 kPa，冲洪积层为粉质黏土和黏土，承载力基本值为150 kPa。根据本工程工期控制要求，综合考虑工程量、技术因素、经济性因素，经专家组研究，确定本工程采用拉森Ⅳ型钢板桩围堰施工技术（如图1所示）。钢板截面尺寸为400 mm×170 mm×15.5 mm。根据入土深度和水深要求确定钢板组合。
2 钢板桩围堰支护结构确定
2.1 合理选择围堰形式
本工程576墩，距离河岸比较远，达到30 m，到河中心航道距离也有20 m的距离，由于该河道为本地区主要水运通道，并且起着重要的泄洪防洪作用，因此，承台围岩结构形式的选择是重中之重，具体结构示意图如图2所示。本工程以素填土、粉土、细沙、黏土为主，平均常水位约为48.2 m，河床标高46.6 m，水深约1.6 m，十年一遇洪水位为50.1 m。而土袋围堰的适用深度为3.0 m，会堵塞河道，影响通航和泄洪，无法满足施工要求。套箱围堰不适宜水中基础施工。河底淤泥厚度较厚，达到2.0 m，下部为砂土、粉砂土，比较适用钢板桩围堰支护结构，且主墩到航道的距离比较近，其中一侧靠近旧桥主墩，水深可随着潮汐的影响发生一定程度的波动，波动幅度在1.5～3.8 m之间，因此，在具体应用过程中，需要搭设平台进行钢板桩围堰支护结构施工[1]。
2.2 钢板桩围堰支护结构设计方案
本工程主墩承台底面标高为-4.52 m（相对标高），最大水面标高为2.31 m（相对标高），钢板桩内支撑采用直径φ630 mm壁厚8的钢管桩作对撑;钢板桩施做三道支撑，第一道围囹采用双拼I40b工字钢，第二、三道围囹用双拼HM600*300b型钢。钢板桩围堰支护结构示意图如图3所示。
围堰中已经封底完成的水被抽干之后，封底混凝土的底面会因为围堰内外水头差，受到向上作用的静水压力，容易发生向上挠曲而折裂，因此，必须保证封层底部具有足够的强度和厚度。在本工程钢板桩围堰支护结构施工中，为保证施工的安全性，封层底部厚度选择了1 m，按照以往施工经验，选择C20封底混凝土，厚度达到80 cm即可。钢板桩是带有锁口的一种型钢，其截面有直板形、槽形及Z形等，有各种大小尺寸及联锁形式。
3 钢板桩设计及施工技术要点
3.1 施工准备
本工程钢板桩由专业生产厂家加工生产，钢板桩到场时，应附带包含机械性能和化学成分的出厂合格文件，外形尺寸应符合工程设计要求。
3.2 导向架安装
钢板插打前，由现场测量人员精确测量钢板桩位置，经测量复核后，沿水流方向插打第1根钢板桩，插打过程中加强钢板桩垂直度监测，确保钢板桩垂直度偏差控制在1%以内，以第1根钢板桩作为定位桩，向两侧均匀施打，合龙口设置在水流下游位置。为确保钢板桩竖向支撑力，第1根钢板桩插打完成后，沿钢板桩两侧设置两道H型钢作为导向架，导向架型钢间距较钢板桩直径大于8～10 mm，导向架与钢平台之间采用连接板焊接方式固定。
3.3 水引法插打
本工程采用水引法插打施工。待水引槽施工完成且注满水后，自定位桩向两侧开始插打钢板桩，每根钢板桩连续施打，水引槽内的水随钢板桩引入桥梁基础土层中，发挥水在钢板桩插打中的润滑作用，降低钢板桩插打过程中桩侧摩阻力，提高钢板桩插打效率。由于钢板桩振动插打可能影响周围土体稳定性，导致桥梁基础钻孔灌注桩施工出现坍孔风险，针对该问题，本工程严格控制钢板桩至钻孔桩桩位间距，最小距离不小于10 m，并在钻孔时适当增加泥浆护壁稠度，提高钻孔灌注桩护壁性能，防止出现坍孔问题。
3.4 钢板桩合龙
钢板桩逐根插打施工完成，剩余最后5根时，为确保鋼板桩精确合龙，应先插后打，即先将钢板桩插至稳定深度，满足钢板桩自身稳定性要求，检查、调整钢板桩锁口连接，确保钢板桩围堰顺利合龙。
3.5 围堰及支撑安装
根据工程设计要求，现场测量并标记围堰轴线，使用红油漆标记内支撑、腰梁安装位置。内支撑加工完成，经检查验收后进行现场预拼。开挖土方至腰梁设计标高后焊接内支撑牛腿，牛腿定位位置应符合工程设计要求。为确保内支撑、腰梁整体性和施工安全要求，牛腿焊接后应加强焊缝检查，焊缝质量应符合Ⅰ级焊缝要求，无空焊、虚焊、焊瘤、烧穿等问题。牛腿经验收合格后，拼装腰梁和内支撑。第2次开挖前，全面检查围堰结构止水性能，确保腰梁与钢板桩密实贴合，确保结构无变形、挠曲等问题。
3.6 分块封底
围堰合龙后，开挖至设计标高，在围堰结构内布设排水沟，对角设置集水沟，收集围堰结构内渗水并借助水泵抽出，保持工作界面干燥。开挖至设计标高后，为缩短暴露时间，应及时分块封底，最大间隔时间不得超过12 h，防止因围堰结构蠕变造成漏水。为缩短封底时间，需提前在胎架上绑扎钢筋笼，基础开挖完成后，将绑扎完成的钢筋笼吊装至围堰内，及时安装、焊接并浇筑混凝土。混凝土灌注时，遵循分层灌注原则，分层厚度为300 mm，混凝土强度为C20。
3.7 围堰体系转换与拆除
本工程中，由于内支撑拆除存在一定的安全风险，施工单位需严格执行拆除顺序。自下而上逐层回填至腰梁标高，缓解围堰结构应力，确保围堰结构受力平衡。回填至腰梁后，自上而下依次拆除短支撑和长支撑，最后拆除围堰腰梁。围堰结构拆除后，按与插打顺序相反的顺序依次拔除钢板桩，先略振动并拔高钢板桩，使其松动后依次拔除。针对桩端、锁口变形的钢板桩可加大拔桩设备能力，与相邻钢板桩一同拔除，必要时可进行水下切割处理。钢板桩拔除后，为确保现场施工安全，分层堆放钢板桩，每层堆放数量控制在5根以内，层间垫放枕木，堆放总高度控制在1.5 m以内，防止钢板桩滚落造成人身伤害事故。
4 结束语
综上所述，在桥梁施工中应用钢板桩围堰技术能够有效提升其质量并控制成本。和其他围堰支护结构相比，钢板桩围堰支护结构，在保证围堰强度、基坑施工质量、施工效率、施工安全等方面有独特优势，而且施工速度比较快，可满足水中基坑工程施工对围堰结构的要求，提供一个无水的施工环境，值得类似工程大力参考借鉴。
参考文献：
[1]李凤艳.高速铁路大尺寸承台基坑钢板桩围堰结构设计[J].建筑技术开发，2018（2）：11-13.
关键词：桥梁工程;钢板围堰;施工技术
中图分类号：U445.556 文献标识码：A
0 引言
桥梁工程施工过程中，常见的围堰施工技术包括钢板桩围堰、双壁钢围堰、钢吊箱围堰、锁口钢管桩围堰等。其中，钢板桩围堰技术在深水桥梁工程中应用广泛，具有施工效率高、可重复利用、经济效益良好等特点，但由于施工条件存在一定的差异，如河道深度、河床地质条件等因素，导致钢板桩围堰技术适用性存在一定的差异，有必要结合实际桥梁工程项目以研究钢板桩围堰施工技术设计与施工技术要点。
1 工程概况
本工程为某高速公路桥梁工程，桥梁全长为1 201 m，桥跨结构为预应力连续箱梁，主桥长度为174 m（47 m+
80 m+47 m），桥墩为薄壁空心墩结构，承台结构尺寸为25.1 m×10.6 m×3.5 m，开挖深度为8.5 m。根据地质和水文勘察报告，本工程主河道深度为5～7 m，土为第四系冲积层和冲洪积层，冲积层为粉质黏土，承载力基本值为80～120 kPa，冲洪积层为粉质黏土和黏土，承载力基本值为150 kPa。根据本工程工期控制要求，综合考虑工程量、技术因素、经济性因素，经专家组研究，确定本工程采用拉森Ⅳ型钢板桩围堰施工技术（如图1所示）。钢板截面尺寸为400 mm×170 mm×15.5 mm。根据入土深度和水深要求确定钢板组合。
2 钢板桩围堰支护结构确定
2.1 合理选择围堰形式
本工程576墩，距离河岸比较远，达到30 m，到河中心航道距离也有20 m的距离，由于该河道为本地区主要水运通道，并且起着重要的泄洪防洪作用，因此，承台围岩结构形式的选择是重中之重，具体结构示意图如图2所示。本工程以素填土、粉土、细沙、黏土为主，平均常水位约为48.2 m，河床标高46.6 m，水深约1.6 m，十年一遇洪水位为50.1 m。而土袋围堰的适用深度为3.0 m，会堵塞河道，影响通航和泄洪，无法满足施工要求。套箱围堰不适宜水中基础施工。河底淤泥厚度较厚，达到2.0 m，下部为砂土、粉砂土，比较适用钢板桩围堰支护结构，且主墩到航道的距离比较近，其中一侧靠近旧桥主墩，水深可随着潮汐的影响发生一定程度的波动，波动幅度在1.5～3.8 m之间，因此，在具体应用过程中，需要搭设平台进行钢板桩围堰支护结构施工[1]。
2.2 钢板桩围堰支护结构设计方案
本工程主墩承台底面标高为-4.52 m（相对标高），最大水面标高为2.31 m（相对标高），钢板桩内支撑采用直径φ630 mm壁厚8的钢管桩作对撑;钢板桩施做三道支撑，第一道围囹采用双拼I40b工字钢，第二、三道围囹用双拼HM600*300b型钢。钢板桩围堰支护结构示意图如图3所示。
围堰中已经封底完成的水被抽干之后，封底混凝土的底面会因为围堰内外水头差，受到向上作用的静水压力，容易发生向上挠曲而折裂，因此，必须保证封层底部具有足够的强度和厚度。在本工程钢板桩围堰支护结构施工中，为保证施工的安全性，封层底部厚度选择了1 m，按照以往施工经验，选择C20封底混凝土，厚度达到80 cm即可。钢板桩是带有锁口的一种型钢，其截面有直板形、槽形及Z形等，有各种大小尺寸及联锁形式。
3 钢板桩设计及施工技术要点
3.1 施工准备
本工程钢板桩由专业生产厂家加工生产，钢板桩到场时，应附带包含机械性能和化学成分的出厂合格文件，外形尺寸应符合工程设计要求。
3.2 导向架安装
钢板插打前，由现场测量人员精确测量钢板桩位置，经测量复核后，沿水流方向插打第1根钢板桩，插打过程中加强钢板桩垂直度监测，确保钢板桩垂直度偏差控制在1%以内，以第1根钢板桩作为定位桩，向两侧均匀施打，合龙口设置在水流下游位置。为确保钢板桩竖向支撑力，第1根钢板桩插打完成后，沿钢板桩两侧设置两道H型钢作为导向架，导向架型钢间距较钢板桩直径大于8～10 mm，导向架与钢平台之间采用连接板焊接方式固定。
3.3 水引法插打
本工程采用水引法插打施工。待水引槽施工完成且注满水后，自定位桩向两侧开始插打钢板桩，每根钢板桩连续施打，水引槽内的水随钢板桩引入桥梁基础土层中，发挥水在钢板桩插打中的润滑作用，降低钢板桩插打过程中桩侧摩阻力，提高钢板桩插打效率。由于钢板桩振动插打可能影响周围土体稳定性，导致桥梁基础钻孔灌注桩施工出现坍孔风险，针对该问题，本工程严格控制钢板桩至钻孔桩桩位间距，最小距离不小于10 m，并在钻孔时适当增加泥浆护壁稠度，提高钻孔灌注桩护壁性能，防止出现坍孔问题。
3.4 钢板桩合龙
钢板桩逐根插打施工完成，剩余最后5根时，为确保鋼板桩精确合龙，应先插后打，即先将钢板桩插至稳定深度，满足钢板桩自身稳定性要求，检查、调整钢板桩锁口连接，确保钢板桩围堰顺利合龙。
3.5 围堰及支撑安装
根据工程设计要求，现场测量并标记围堰轴线，使用红油漆标记内支撑、腰梁安装位置。内支撑加工完成，经检查验收后进行现场预拼。开挖土方至腰梁设计标高后焊接内支撑牛腿，牛腿定位位置应符合工程设计要求。为确保内支撑、腰梁整体性和施工安全要求，牛腿焊接后应加强焊缝检查，焊缝质量应符合Ⅰ级焊缝要求，无空焊、虚焊、焊瘤、烧穿等问题。牛腿经验收合格后，拼装腰梁和内支撑。第2次开挖前，全面检查围堰结构止水性能，确保腰梁与钢板桩密实贴合，确保结构无变形、挠曲等问题。
3.6 分块封底
围堰合龙后，开挖至设计标高，在围堰结构内布设排水沟，对角设置集水沟，收集围堰结构内渗水并借助水泵抽出，保持工作界面干燥。开挖至设计标高后，为缩短暴露时间，应及时分块封底，最大间隔时间不得超过12 h，防止因围堰结构蠕变造成漏水。为缩短封底时间，需提前在胎架上绑扎钢筋笼，基础开挖完成后，将绑扎完成的钢筋笼吊装至围堰内，及时安装、焊接并浇筑混凝土。混凝土灌注时，遵循分层灌注原则，分层厚度为300 mm，混凝土强度为C20。
3.7 围堰体系转换与拆除
本工程中，由于内支撑拆除存在一定的安全风险，施工单位需严格执行拆除顺序。自下而上逐层回填至腰梁标高，缓解围堰结构应力，确保围堰结构受力平衡。回填至腰梁后，自上而下依次拆除短支撑和长支撑，最后拆除围堰腰梁。围堰结构拆除后，按与插打顺序相反的顺序依次拔除钢板桩，先略振动并拔高钢板桩，使其松动后依次拔除。针对桩端、锁口变形的钢板桩可加大拔桩设备能力，与相邻钢板桩一同拔除，必要时可进行水下切割处理。钢板桩拔除后，为确保现场施工安全，分层堆放钢板桩，每层堆放数量控制在5根以内，层间垫放枕木，堆放总高度控制在1.5 m以内，防止钢板桩滚落造成人身伤害事故。
4 结束语
综上所述，在桥梁施工中应用钢板桩围堰技术能够有效提升其质量并控制成本。和其他围堰支护结构相比，钢板桩围堰支护结构，在保证围堰强度、基坑施工质量、施工效率、施工安全等方面有独特优势，而且施工速度比较快，可满足水中基坑工程施工对围堰结构的要求，提供一个无水的施工环境，值得类似工程大力参考借鉴。
参考文献：
[1]李凤艳.高速铁路大尺寸承台基坑钢板桩围堰结构设计[J].建筑技术开发，2018（2）：11-13.