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[摘 要]现代桥梁深水基础施工不但要求安全性高，更要降低成本，保证进度。近年来钢板桩围堰在此领域应用越来越广泛，本文阐述了工程实践中的基本施工工艺，结合作者自身经验总结，紧扣施工要点进行了一系列的介绍与分析。
[关键词]桥梁 钢板桩围堰 施工技术 要点
中图分类号：U443.162 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2013）25-0166-02
1 前言
钢板桩围堰是最常用的一种板桩围堰。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。其优点为强度高，容易打入坚硬土层；可在深水中施工，必要时加斜支撑成为一个围笼。防水性能好；能按需要组成各种外形的围堰，并可多次重复使用，因此，它的用途广泛。在桥梁施工中常用于沉井顶的围堰，它的用途广泛。管柱基础、桩基础及明挖基础的围堰等。
钢板桩围堰方案在深水地基施工中具有独特的优势，当前钢板桩围堰设计及施工主要靠经验算法，但此种算法往往会与实际出现较大的偏差，为围堰埋下不稳定的因素，而若从理论算法上来求解围堰的实际受力状况，就可以合理的布设内横撑，维持钢板桩围堰的稳定性。
2 工程概况
某大桥属于水中墩，墩桩基础由直径一米的群桩构成，上部与大体积混凝土承台相连接，承台的尺寸约为11m×8m×3.5m，承台位置较低，属于埋置式承台，河床的地质为粉质土加砂土，外加少量的黏土。本工程承台主要采用单层钢板桩围堰进行施工，钢板桩长度选取为12m，由于地质层中包含淤泥，固围堰采用水下混凝土封底，厚度拟采为200mm，围堰尺寸取为14.2m×10.6m。
3 钢板桩围堰施工方法及要点
3.1 施工工艺流程
钻孔桩施工→钢板桩打桩→水下混凝土湿封→基坑抽水→树立承台模板→浇注承台混凝土。
3.2 施工准备
在进行钢板桩围堰施工作业时，必须先做好施工准备工作，主要包括复查钢板桩，检查振动锤及处理钢板桩等。本工程采用DZ-60Y型振动桩锤及15吨吊车作业，为保证工程能顺利进行，在打桩之前对振动锤进行了一系列作业测试，结果表明该振动捶功能正常，为剔除那些因装卸运输而导致磨损的变形钢板桩，在钢板桩拼组之前对钢板桩进行了详细的检查，并对锁口破裂及表面有焊接残瘤的钢板桩进行处理，保证单独的围堰钢板桩具有相同的锁口，并在锁口内涂抹适量黄油以减少钢板桩之间的摩损。
3.3 插打钢板桩
插打钢板桩的次序宜由河流的上游至下游，先在河流上游一侧的一角将钢板桩下插，必须要确定好第一块钢板桩的位置，随后以第一块钢板桩为坐标原点，沿垂直方向确定其余各个钢板桩位置，在钢板桩因障碍物或其它原因而无法顺利插打时，须检查此时钢板桩有无变形，若有，则须及时处理。在钢板桩合拢时，必须考虑合拢处钢板桩如何插打，一般工程中为便于钢板桩合拢，多采用高低合拢的办法。钢围堰的四个表面互相之间应保持垂直，合拢处尽量选择在下游一侧角桩附近处。
3.4 安装内侧横撑
在钢板桩合拢之后，即可将围堰内的水抽出，本着遵循先支撑后降水的原则，在降水之前先对钢板桩增设内横撑，以防止钢板桩因水压变化而发生变形，横撑一般由工字钢组成，本工程采用I32b工字钢作为横撑材料，并设置距桩顶1m处，将各边的横撑焊接稳固，考虑到水压力的不断增大，在内支撑自上而下设置时，必须根据不同水位处不同的水压力来计算支撑的数目，在排水时，必须保证排水的速度要大于钢板桩围堰渗入速度的3倍以上，发现围堰渗漏处时，必须及时进行封堵。
3.5 混凝土封底
采用吸泥机清理基础基底，采用20cm厚混凝土进行封底，封底混凝土是自流平混凝土，坍落度控制为22cm左右，在首次灌注时，必须保证其满足计算量，由于混凝土的流动半径较大，故本工程布设了多个测点，对厚度不足的混凝土处及时进行补灌，确保了承台基坑的平整度。
3.6 施工监测
围堰实时监测主要内容包括：钢板桩桩身的变形，钢板桩内支撑的轴力及内外水位的变化。在对桩身的变形进行监测时，可将测斜仪探头伸入测斜管内上下移动，读出的读数即为钢板桩自身的变形量，若钢板桩变形较大时，应及时采取措施补救。对于内支撑的轴力监测，必须测得内支撑自由伸缩端与支座之间的位移，即可得到内支撑的应变，进而得到内支撑的轴力，本工程对各个钢板桩内支撑均布设了测点。在围堰适当位置处设置水尺，定时测量钢板桩内外的水位变化。
3.7 钢板桩拆除
一般在墩承台及墩身施工后采用振动法进行拔桩，先使钢板桩顶部振动适量时间，待土质松软后，利用15t吊车由河流的下游一侧开始拔起，在拆除内支撑时，要遵循由下而上的原则，先拆下部支撑，灌入一层水后，再拆上部支撑，始终保持围堰内外水位保持一致，在拔桩过程若出现拔除困难的现象，应立即停止拔桩，继续振动几分钟再次拔除，以免损坏钢板桩，拔出后的钢板桩应及时的涂油维护。
4 施工方案设计验算分析
4.1 设计参数
根据钢板桩尺寸：长L=11.6m，宽度b=0.7m，厚度为1cm，断面模量为2300cm3/m，[f]=374Mpa，钢板桩围堰尺寸为14.2mX10.6m。桩底高程为-10m，平台土围堰高程为1.5m，由规范可查得填土重度为：r1=18.8KN/m3，内摩擦角Φ1=20.1°，砂土的重度为：r2=19KN/m3，内摩擦角Φ2=30°。距板桩较远处的均布荷载取为20KN/m2。
4.2 荷载验算
板桩外侧受到上部填土层压力，下部砂层土压力及水压力共同作用，由郎金理论，对河床底以上高程有Ka=tg2（45°-Φ1/2）=0.488，钢板桩外侧填土高度h=q/r=1.06m。
高程1m处土压力Pa1=rX（h1+0.5）Ka=18.8X（1.06+0.5）X0.488=14.3KN/m2；
高程-2m处土压强为Pa2=（r-r’）X3Ka+Pa1=8.8X3X0.488+14.3=27.2KN/m2
桩底至河床底之间有Ka=tg2（45°-Φ2/2）=0.333
高程-10m处土压强度为Pa3=r2X8Xka+Pa2=19X8X0.333+27.2=77.8KNKN/m2
围堰抽水后的水压强Pa4=r’Xh’=10X[1-（-5）]=60KN/m2
Ea=（Pa1h1/2）+[（Pa2-Pa1）h2/2]+[（Pa3-Pa2）（h3+h4）/2]+（6Pa4/2）+Pa1h2+Pa2（h3+h4）=14.6X0.78+（27.2-14.3）X1.5+50.6X4+6X30+14.3X3+217.6=675KN/m。
由EaH=∑Eh，可得：675H=3375，故可求出合力点距桩底的距离H=5m。
作用于钢板桩上的被动压力Ep=rh2Kp/2=19x25X3/2=713KN/m
因Ea 4 小节
桩基承台围堰施工方案形式多样，总的特点都具有占地空间小、工期短、较适合水深及土质为软基的地基，与其他围堰施工相比，钢板桩围堰一次性投入费用较低，对于软地基可采取水下封底实现干法施工，从而保证了承台基础质量。
参考文献
[1] 张彬.桥梁工程施工技术详解.机械工业出版社.2012-10.
[2] 刘世忠.桥梁施工.中国铁道出版社.2010-07.
[3] 钟登华、袁光裕、胡志根.水利工程施工（第5版）.中国水利水电出版社.2009-03.
[4] 向中富、邹毅松、杨寿忠.新编桥梁施工工程师手册.人民交通出版社.2011-07.
[5] 王峰.深水基础超长钢板桩围堰理论研究与应用.中国铁道出版社.2012-02.
[关键词]桥梁 钢板桩围堰 施工技术 要点
中图分类号：U443.162 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2013）25-0166-02
1 前言
钢板桩围堰是最常用的一种板桩围堰。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。其优点为强度高，容易打入坚硬土层；可在深水中施工，必要时加斜支撑成为一个围笼。防水性能好；能按需要组成各种外形的围堰，并可多次重复使用，因此，它的用途广泛。在桥梁施工中常用于沉井顶的围堰，它的用途广泛。管柱基础、桩基础及明挖基础的围堰等。
钢板桩围堰方案在深水地基施工中具有独特的优势，当前钢板桩围堰设计及施工主要靠经验算法，但此种算法往往会与实际出现较大的偏差，为围堰埋下不稳定的因素，而若从理论算法上来求解围堰的实际受力状况，就可以合理的布设内横撑，维持钢板桩围堰的稳定性。
2 工程概况
某大桥属于水中墩，墩桩基础由直径一米的群桩构成，上部与大体积混凝土承台相连接，承台的尺寸约为11m×8m×3.5m，承台位置较低，属于埋置式承台，河床的地质为粉质土加砂土，外加少量的黏土。本工程承台主要采用单层钢板桩围堰进行施工，钢板桩长度选取为12m，由于地质层中包含淤泥，固围堰采用水下混凝土封底，厚度拟采为200mm，围堰尺寸取为14.2m×10.6m。
3 钢板桩围堰施工方法及要点
3.1 施工工艺流程
钻孔桩施工→钢板桩打桩→水下混凝土湿封→基坑抽水→树立承台模板→浇注承台混凝土。
3.2 施工准备
在进行钢板桩围堰施工作业时，必须先做好施工准备工作，主要包括复查钢板桩，检查振动锤及处理钢板桩等。本工程采用DZ-60Y型振动桩锤及15吨吊车作业，为保证工程能顺利进行，在打桩之前对振动锤进行了一系列作业测试，结果表明该振动捶功能正常，为剔除那些因装卸运输而导致磨损的变形钢板桩，在钢板桩拼组之前对钢板桩进行了详细的检查，并对锁口破裂及表面有焊接残瘤的钢板桩进行处理，保证单独的围堰钢板桩具有相同的锁口，并在锁口内涂抹适量黄油以减少钢板桩之间的摩损。
3.3 插打钢板桩
插打钢板桩的次序宜由河流的上游至下游，先在河流上游一侧的一角将钢板桩下插，必须要确定好第一块钢板桩的位置，随后以第一块钢板桩为坐标原点，沿垂直方向确定其余各个钢板桩位置，在钢板桩因障碍物或其它原因而无法顺利插打时，须检查此时钢板桩有无变形，若有，则须及时处理。在钢板桩合拢时，必须考虑合拢处钢板桩如何插打，一般工程中为便于钢板桩合拢，多采用高低合拢的办法。钢围堰的四个表面互相之间应保持垂直，合拢处尽量选择在下游一侧角桩附近处。
3.4 安装内侧横撑
在钢板桩合拢之后，即可将围堰内的水抽出，本着遵循先支撑后降水的原则，在降水之前先对钢板桩增设内横撑，以防止钢板桩因水压变化而发生变形，横撑一般由工字钢组成，本工程采用I32b工字钢作为横撑材料，并设置距桩顶1m处，将各边的横撑焊接稳固，考虑到水压力的不断增大，在内支撑自上而下设置时，必须根据不同水位处不同的水压力来计算支撑的数目，在排水时，必须保证排水的速度要大于钢板桩围堰渗入速度的3倍以上，发现围堰渗漏处时，必须及时进行封堵。
3.5 混凝土封底
采用吸泥机清理基础基底，采用20cm厚混凝土进行封底，封底混凝土是自流平混凝土，坍落度控制为22cm左右，在首次灌注时，必须保证其满足计算量，由于混凝土的流动半径较大，故本工程布设了多个测点，对厚度不足的混凝土处及时进行补灌，确保了承台基坑的平整度。
3.6 施工监测
围堰实时监测主要内容包括：钢板桩桩身的变形，钢板桩内支撑的轴力及内外水位的变化。在对桩身的变形进行监测时，可将测斜仪探头伸入测斜管内上下移动，读出的读数即为钢板桩自身的变形量，若钢板桩变形较大时，应及时采取措施补救。对于内支撑的轴力监测，必须测得内支撑自由伸缩端与支座之间的位移，即可得到内支撑的应变，进而得到内支撑的轴力，本工程对各个钢板桩内支撑均布设了测点。在围堰适当位置处设置水尺，定时测量钢板桩内外的水位变化。
3.7 钢板桩拆除
一般在墩承台及墩身施工后采用振动法进行拔桩，先使钢板桩顶部振动适量时间，待土质松软后，利用15t吊车由河流的下游一侧开始拔起，在拆除内支撑时，要遵循由下而上的原则，先拆下部支撑，灌入一层水后，再拆上部支撑，始终保持围堰内外水位保持一致，在拔桩过程若出现拔除困难的现象，应立即停止拔桩，继续振动几分钟再次拔除，以免损坏钢板桩，拔出后的钢板桩应及时的涂油维护。
4 施工方案设计验算分析
4.1 设计参数
根据钢板桩尺寸：长L=11.6m，宽度b=0.7m，厚度为1cm，断面模量为2300cm3/m，[f]=374Mpa，钢板桩围堰尺寸为14.2mX10.6m。桩底高程为-10m，平台土围堰高程为1.5m，由规范可查得填土重度为：r1=18.8KN/m3，内摩擦角Φ1=20.1°，砂土的重度为：r2=19KN/m3，内摩擦角Φ2=30°。距板桩较远处的均布荷载取为20KN/m2。
4.2 荷载验算
板桩外侧受到上部填土层压力，下部砂层土压力及水压力共同作用，由郎金理论，对河床底以上高程有Ka=tg2（45°-Φ1/2）=0.488，钢板桩外侧填土高度h=q/r=1.06m。
高程1m处土压力Pa1=rX（h1+0.5）Ka=18.8X（1.06+0.5）X0.488=14.3KN/m2；
高程-2m处土压强为Pa2=（r-r’）X3Ka+Pa1=8.8X3X0.488+14.3=27.2KN/m2
桩底至河床底之间有Ka=tg2（45°-Φ2/2）=0.333
高程-10m处土压强度为Pa3=r2X8Xka+Pa2=19X8X0.333+27.2=77.8KNKN/m2
围堰抽水后的水压强Pa4=r’Xh’=10X[1-（-5）]=60KN/m2
Ea=（Pa1h1/2）+[（Pa2-Pa1）h2/2]+[（Pa3-Pa2）（h3+h4）/2]+（6Pa4/2）+Pa1h2+Pa2（h3+h4）=14.6X0.78+（27.2-14.3）X1.5+50.6X4+6X30+14.3X3+217.6=675KN/m。
由EaH=∑Eh，可得：675H=3375，故可求出合力点距桩底的距离H=5m。
作用于钢板桩上的被动压力Ep=rh2Kp/2=19x25X3/2=713KN/m
因Ea
桩基承台围堰施工方案形式多样，总的特点都具有占地空间小、工期短、较适合水深及土质为软基的地基，与其他围堰施工相比，钢板桩围堰一次性投入费用较低，对于软地基可采取水下封底实现干法施工，从而保证了承台基础质量。
参考文献
[1] 张彬.桥梁工程施工技术详解.机械工业出版社.2012-10.
[2] 刘世忠.桥梁施工.中国铁道出版社.2010-07.
[3] 钟登华、袁光裕、胡志根.水利工程施工（第5版）.中国水利水电出版社.2009-03.
[4] 向中富、邹毅松、杨寿忠.新编桥梁施工工程师手册.人民交通出版社.2011-07.
[5] 王峰.深水基础超长钢板桩围堰理论研究与应用.中国铁道出版社.2012-02.