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摘要：通过对某桥主墩承台采用钢板桩围堰施工的实践，介绍了钢板桩打拆、加固、清淤、水下封底及钢板桩防渗漏措施。总结了钢板桩围堰的施工工艺和技术措施。实践充分证明钢板桩围堰施工工艺在深水域承台施工中的应用是可行的，并为今后类似工况下的施工提供了参考和依据。
关键词：钢板桩围堰深水域应用
中图分类号：O434文献标识码： A
一、工程概况
某桥主体结构为空间扭转索面独塔斜拉桥，共两跨三墩，其中1#主墩布置在河中心。跨径布置为2x118m，主跨全长236m。主墩承台采用顺水流方向为弧形承台，尺寸为21.25×36.25m。承台厚4m。承台底设计标高为-7m，此处的河床标高为-6.4m，常水位为+1.7m，汛期水位+2.5m。根据承台尺寸、埋设深度以及水中墩所处的地质特点，采用超长拉森钢板桩制作水中承台围堰，进行承台施工。承台开挖范围为淤泥质土体，约2m厚。钢板桩入土范围为粉土土体。
二、施工方案的确定
根据施工可行性、投入程度、经济效益、结合现场实际条件综合比选，决定采用钢板桩围堰支护进行承台及主墩施工。主墩承台尺寸为21.25×36.25m。钢板桩围堰的设计平面尺寸为38.4m×24.8m，，钢板桩长度根据施工需要设计为18m，型号为拉森Ⅳ型钢板桩，其中河床以上高度为9.9m，河床底以下入土深度为8.1m。内部自上而下设置三层围囹支撑加劲，抵抗施工过程中水压引起的钢板桩变形及受力。围堰内清淤完成后，浇筑厚度1.5m的水下封底混凝土，为承台的施工作业提供作业平台。
1、优点：
①施工简单，钢板桩自重较轻，不需要大型起吊設备；
②水下封底混凝土不仅避免发生管涌，而且在水底提前起到围囹作用，大大降低了钢板桩的自由高度，提高了围堰的安全性和稳定性；
③钢板桩可重复使用多次，材料浪费少，易于控制，回收率高。
2、缺点：
①钢板桩属于组拼式结构，整体刚度较小，不宜在流速较大的情况下使用；
②由于钢板桩自身刚度、强度的局限性，需设置多道内支撑，对后续墩台施工存在干扰。
综上所述，钢板桩围堰是一种施工快捷、简单、成本较低的围堰形式。
三、钢板桩围堰主要设计参数
围堰尺寸：根据承台尺寸大小，考虑到施工作业空间，设计钢板桩围堰尺寸为38.4长×24.8m宽，采用拉森IV型钢板桩，单根长度为18m，总数量为312片平桩加4片角桩，桩顶高程为+3.5m ，底高程为-14.5m,承台底标高-7.0m，混凝土封底厚度1.5m。
支撑结构：根据设计计算，围堰内设置三道支撑即能满足钢板桩围堰受力要求，确保施工安全。围堰尺寸为24.8×34.8m，从上至下共设置三道围囹，第一和第二道围囹间距为4.0m，第二和第三道围囹之间的间距为2.3m。围囹圈梁采用2I45a工字钢和2H588的型钢，分段加工，节段之间用高强螺栓连接。圈梁的内支撑分为两种，一种是斜撑，型材同圈梁，另一种为横撑，采用5根Φ529×8mm钢管，宽度为圈梁窄边内侧净距。各层围囹之间竖向用2[20a槽钢相联系，增加整体稳定性。
四、钢板桩围堰施工
1、钢板桩的整理
钢板桩板桩运到工地后，需进行整理。清除锁口内杂物(如电焊瘤渣、废填充物等)，对缺陷部位加以整修。对于桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等都要做全面检查，并采取相应措施，以确保正常使用。对于检查合格的钢板桩，为保证钢板桩在施工过程中能顺利插拔，并增加钢板桩在使用时防渗性能，每根板桩锁口须均匀涂抹黄油。
2、安装导向架
钢板桩采用内侧导向方法，结合灌注桩施工平台桩，在定位桩上焊接双拼2I45a工字钢作为第一道围囹，同时作为钢板桩导向架。在插打前几根钢板桩前，先按钢板桩宽度在圈梁上画出每根钢板桩的边线，然后在圈梁上焊接长约3m的导向桁架，在导向架上、下边上设置限位装制，大小比钢板桩每边放大1cm。
3、钢板桩插打和合拢
钢板桩插打按照上游向下游合拢的顺序进行，考虑到起吊设备和振动设备以及围堰合拢的精确度等因素，钢围堰采用前一部分逐根插打，后一部分先插合拢桩再打的方法。插打合龙桩时，将相邻桩套好锁口，利用倒链等设备留出合龙桩位置，将合龙桩和相邻桩锁口后，利用振动锤交替把合龙桩及相邻桩打至预定高程。
4、围堰内清淤
根据河道地质资料可知在河床以下近2m深度的范围内为淤泥层，为了能保证封底混凝土浇筑的质量和标高要求，需要对围堰内底部河床进行清淤处理。充分利用钻孔平台，河底清淤采用常规做法，即先用长臂挖掘机或抓斗清淤，后用潜水员辅助清淤，利用铲刀、小型射水管等工具分区域，分构件清理。
为确保混凝土和钢板桩、护筒的结合质量，封底范围内的钢板桩和护筒要清理彻底。
5、封底混凝土施工
承台位于河中间，底标高为-7m，水量丰富，承台的封底采用普通干封，会对钢板桩围堰产生不利影响，同时有发生管涌的可能性。据此，采用导管法水下混凝土封底。
封底之前，利用钢护筒及周边钢板桩作支撑，搭设封底平台。封底要一次性完成，沿长边方向两台汽车泵同时工作。封底厚度控制在1.4米，预留0.1米的找平层，以方便后续承台施工。待封底混凝土封至距离另一边4米时，从另一边开始浇注混凝土，使封底结束点避开钢板桩边沿，以保证周边混凝土质量。
6、降水及安装围囹
封底混凝土强度达到70%后，边抽水边进行围囹的安装，以防侧压力过大造成钢板桩变形过大，从而影响围堰安全。围囹安装和阶段降水交替进行，原则是“分层降水，分层支撑”。降水采用6台大排量清水水泵60m3/h，对围堰内进行强降水。由于钢板桩围堰较大，漏水现象肯定存在，根据降水情况采取堵漏措施。本工程采用了黄沙掺锯末的方法进行堵漏，效果还是较明显的。具体方法是：把锯末和黄沙拌和均匀，用人工在钢板桩外侧锁口处投下，靠内外水压把锯末吸附在漏水处。对于漏水较严重的部位可以采取塑料薄膜进行封堵。此方法不仅效果明显，而且可以节约潜水员的费用。
每次降水至标高时，安装该处围囹并及时安装内支撑，由于施工误差可能造成钢板桩和圈梁之间间断有缝隙存在，围囹安装完毕后，钢板桩和圈梁之间接触情况要逐处排查，发现有缝隙存在时用钢板和圈梁填塞焊接，保证圈梁能均匀受力。
7、钢板桩围堰拆除
围囹拆除：围囹拆除的顺序和安装顺序相反，先装的后拆，后装的先拆。第三道围囹的拆除时间是在第一层承台施工完成且承台和钢板桩之间空间填塞砂完成后，第二和第一道围囹拆除是在塔墩施工完成后。其中第二和第一道围囹拆除时，要分层灌水分层拆除，以保证钢板桩和围囹的安全受力。
拔除钢板桩：拔桩时先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化” ，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。
五、施工体会
通过本工程钢板桩围堰的的施工，有以下几点认识：
（1）第一根钢板桩插打位置是否精确对后续施工影响较大；
（2）钢板桩围堰的插打过程中的偏差控制是钢板桩能否成功合拢的关键，因此在插打过程中要做好监测工作；
（3）在施工中要注意控制施工荷载，防止超荷引起横撑变形，并注意监测其挠度变化；
（4）钢板桩围堰封底要保证混凝土浇筑厚度。因为封底混凝土在作为钢板桩围堰的一道内撑的同时，也承受来自围堰底板的水压力。
此次水下封底混凝土在深水域钢板桩围堰施工中的成功应用，是有底钢套箱与钢板桩围堰施工技术的有机结合，相信在通过施工者的探索和优化之下，将会得到应用和推广。
关键词：钢板桩围堰深水域应用
中图分类号：O434文献标识码： A
一、工程概况
某桥主体结构为空间扭转索面独塔斜拉桥，共两跨三墩，其中1#主墩布置在河中心。跨径布置为2x118m，主跨全长236m。主墩承台采用顺水流方向为弧形承台，尺寸为21.25×36.25m。承台厚4m。承台底设计标高为-7m，此处的河床标高为-6.4m，常水位为+1.7m，汛期水位+2.5m。根据承台尺寸、埋设深度以及水中墩所处的地质特点，采用超长拉森钢板桩制作水中承台围堰，进行承台施工。承台开挖范围为淤泥质土体，约2m厚。钢板桩入土范围为粉土土体。
二、施工方案的确定
根据施工可行性、投入程度、经济效益、结合现场实际条件综合比选，决定采用钢板桩围堰支护进行承台及主墩施工。主墩承台尺寸为21.25×36.25m。钢板桩围堰的设计平面尺寸为38.4m×24.8m，，钢板桩长度根据施工需要设计为18m，型号为拉森Ⅳ型钢板桩，其中河床以上高度为9.9m，河床底以下入土深度为8.1m。内部自上而下设置三层围囹支撑加劲，抵抗施工过程中水压引起的钢板桩变形及受力。围堰内清淤完成后，浇筑厚度1.5m的水下封底混凝土，为承台的施工作业提供作业平台。
1、优点：
①施工简单，钢板桩自重较轻，不需要大型起吊設备；
②水下封底混凝土不仅避免发生管涌，而且在水底提前起到围囹作用，大大降低了钢板桩的自由高度，提高了围堰的安全性和稳定性；
③钢板桩可重复使用多次，材料浪费少，易于控制，回收率高。
2、缺点：
①钢板桩属于组拼式结构，整体刚度较小，不宜在流速较大的情况下使用；
②由于钢板桩自身刚度、强度的局限性，需设置多道内支撑，对后续墩台施工存在干扰。
综上所述，钢板桩围堰是一种施工快捷、简单、成本较低的围堰形式。
三、钢板桩围堰主要设计参数
围堰尺寸：根据承台尺寸大小，考虑到施工作业空间，设计钢板桩围堰尺寸为38.4长×24.8m宽，采用拉森IV型钢板桩，单根长度为18m，总数量为312片平桩加4片角桩，桩顶高程为+3.5m ，底高程为-14.5m,承台底标高-7.0m，混凝土封底厚度1.5m。
支撑结构：根据设计计算，围堰内设置三道支撑即能满足钢板桩围堰受力要求，确保施工安全。围堰尺寸为24.8×34.8m，从上至下共设置三道围囹，第一和第二道围囹间距为4.0m，第二和第三道围囹之间的间距为2.3m。围囹圈梁采用2I45a工字钢和2H588的型钢，分段加工，节段之间用高强螺栓连接。圈梁的内支撑分为两种，一种是斜撑，型材同圈梁，另一种为横撑，采用5根Φ529×8mm钢管，宽度为圈梁窄边内侧净距。各层围囹之间竖向用2[20a槽钢相联系，增加整体稳定性。
四、钢板桩围堰施工
1、钢板桩的整理
钢板桩板桩运到工地后，需进行整理。清除锁口内杂物(如电焊瘤渣、废填充物等)，对缺陷部位加以整修。对于桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等都要做全面检查，并采取相应措施，以确保正常使用。对于检查合格的钢板桩，为保证钢板桩在施工过程中能顺利插拔，并增加钢板桩在使用时防渗性能，每根板桩锁口须均匀涂抹黄油。
2、安装导向架
钢板桩采用内侧导向方法，结合灌注桩施工平台桩，在定位桩上焊接双拼2I45a工字钢作为第一道围囹，同时作为钢板桩导向架。在插打前几根钢板桩前，先按钢板桩宽度在圈梁上画出每根钢板桩的边线，然后在圈梁上焊接长约3m的导向桁架，在导向架上、下边上设置限位装制，大小比钢板桩每边放大1cm。
3、钢板桩插打和合拢
钢板桩插打按照上游向下游合拢的顺序进行，考虑到起吊设备和振动设备以及围堰合拢的精确度等因素，钢围堰采用前一部分逐根插打，后一部分先插合拢桩再打的方法。插打合龙桩时，将相邻桩套好锁口，利用倒链等设备留出合龙桩位置，将合龙桩和相邻桩锁口后，利用振动锤交替把合龙桩及相邻桩打至预定高程。
4、围堰内清淤
根据河道地质资料可知在河床以下近2m深度的范围内为淤泥层，为了能保证封底混凝土浇筑的质量和标高要求，需要对围堰内底部河床进行清淤处理。充分利用钻孔平台，河底清淤采用常规做法，即先用长臂挖掘机或抓斗清淤，后用潜水员辅助清淤，利用铲刀、小型射水管等工具分区域，分构件清理。
为确保混凝土和钢板桩、护筒的结合质量，封底范围内的钢板桩和护筒要清理彻底。
5、封底混凝土施工
承台位于河中间，底标高为-7m，水量丰富，承台的封底采用普通干封，会对钢板桩围堰产生不利影响，同时有发生管涌的可能性。据此，采用导管法水下混凝土封底。
封底之前，利用钢护筒及周边钢板桩作支撑，搭设封底平台。封底要一次性完成，沿长边方向两台汽车泵同时工作。封底厚度控制在1.4米，预留0.1米的找平层，以方便后续承台施工。待封底混凝土封至距离另一边4米时，从另一边开始浇注混凝土，使封底结束点避开钢板桩边沿，以保证周边混凝土质量。
6、降水及安装围囹
封底混凝土强度达到70%后，边抽水边进行围囹的安装，以防侧压力过大造成钢板桩变形过大，从而影响围堰安全。围囹安装和阶段降水交替进行，原则是“分层降水，分层支撑”。降水采用6台大排量清水水泵60m3/h，对围堰内进行强降水。由于钢板桩围堰较大，漏水现象肯定存在，根据降水情况采取堵漏措施。本工程采用了黄沙掺锯末的方法进行堵漏，效果还是较明显的。具体方法是：把锯末和黄沙拌和均匀，用人工在钢板桩外侧锁口处投下，靠内外水压把锯末吸附在漏水处。对于漏水较严重的部位可以采取塑料薄膜进行封堵。此方法不仅效果明显，而且可以节约潜水员的费用。
每次降水至标高时，安装该处围囹并及时安装内支撑，由于施工误差可能造成钢板桩和圈梁之间间断有缝隙存在，围囹安装完毕后，钢板桩和圈梁之间接触情况要逐处排查，发现有缝隙存在时用钢板和圈梁填塞焊接，保证圈梁能均匀受力。
7、钢板桩围堰拆除
围囹拆除：围囹拆除的顺序和安装顺序相反，先装的后拆，后装的先拆。第三道围囹的拆除时间是在第一层承台施工完成且承台和钢板桩之间空间填塞砂完成后，第二和第一道围囹拆除是在塔墩施工完成后。其中第二和第一道围囹拆除时，要分层灌水分层拆除，以保证钢板桩和围囹的安全受力。
拔除钢板桩：拔桩时先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化” ，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。
五、施工体会
通过本工程钢板桩围堰的的施工，有以下几点认识：
（1）第一根钢板桩插打位置是否精确对后续施工影响较大；
（2）钢板桩围堰的插打过程中的偏差控制是钢板桩能否成功合拢的关键，因此在插打过程中要做好监测工作；
（3）在施工中要注意控制施工荷载，防止超荷引起横撑变形，并注意监测其挠度变化；
（4）钢板桩围堰封底要保证混凝土浇筑厚度。因为封底混凝土在作为钢板桩围堰的一道内撑的同时，也承受来自围堰底板的水压力。
此次水下封底混凝土在深水域钢板桩围堰施工中的成功应用，是有底钢套箱与钢板桩围堰施工技术的有机结合，相信在通过施工者的探索和优化之下，将会得到应用和推广。