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1、 钢板桩围堰施工技术1、前言海水环境桥梁基础施工围堰一般有钢板桩围堰、钢套箱围堰、钢吊箱围堰三种形式，钢板桩围堰相对于其他两种围堰显得更为方便快捷，而且材料回收率高，整体施工成本较低，施工进度较快，特别是在免封底的情况下，钢板桩围堰较其他围堰更有优势，但是钢板桩围堰必须具备可靠的止水措施，水深较大时不宜使用，针对本工程海域实际情况，部分墩台采用钢板桩围堰辅助施工，大部分钢板桩围堰没有进行混凝土封底施工，并取得了良好施工的效果，为工程进度争取了时间，保证了全线按期贯通。2、工程概况*位居渤海湾北岸岸线转折处，位于*省*市*县*堡外侧滩地上，陆地交通通畅。*特大桥位于*岛后浅滩，处于*煤码头通路路
2、基工程公路段以南，*综合服务区围海造地二期工程以北，已建成通车的通岛路和规划一港池之间，滩面高程约-1.0m0.7m，因周边工程取砂，本工程范围内局部分布有取砂坑，最深处约-17.9m。勘察揭露表明，场地内地层为第四系全新统滨海相沉基层，岩性为淤泥、细砂、粉土、粉质粘土等。*特大桥全桥长7477.46m，共242孔 ,位于水中部分约为1.44Km。自191#至216#共有26个墩台在*水域施工，其中有14个墩台采用钢板桩围堰施工。3、方案选择（1）方案比选备选方案主要有三种：钢套箱方案；钢吊箱方案；钢板桩围堰方案。经比较，钢套箱和钢吊箱钢材投入多、回收率低，下沉时设备及人员投入多，工序复杂；钢
3、板桩围堰方案能够迅速展开施工，速度快，周期短，且支护材料可回收利用，经济性较钢套箱和钢吊箱方案好，只是必须加强止水措施，所以浅水区均选用钢板桩围堰施工方案。（2）总体方案：大桥位于水域的墩台总共有26个，对于水深小于10m的基础采用钢板桩围堰进行支护施工，共有14个钢板桩围堰，采用拉森IV型钢板桩，长18m和15m两种，钢板桩围堰结构尺寸有三种15.2m10.4m、20.8m12.8m、16m10.4m，钢板桩围堰内侧距承台边沿1.15m，.钢板桩沿承台四周紧密咬合，同时采取止水措施。围堰内侧四周采用双层I45b工字钢分上、中、下三层（主墩围堰采用四层）以围囹形式支护，桁架间部分杆件采用I25
4、a工字钢。（主墩钢板桩围堰示意图见图1，具体参看钢板桩围堰现场施工照片）4、钢板桩围堰施工工艺4.1钢板桩围堰施工（1）施工准备施工之前，全面测量各墩位具体水深，合理安排施程序，及时组织施工人员、设备和材料进场。编制施工组织计划及施工作业指导书，有计划有步骤的开展钢板桩围堰施工作业。（2）测量放线、安装导向框 在水位合适的情况下将第一层围囹作为打桩的导向框，首先在施工现场定出钢板桩围堰第一层围囹中心标高，在桩基钢护筒上作出标记，在护筒上以20槽钢为材料焊接牛腿，牛腿顶标高与围囹底标高一致，同时精确测量定位各个围囹的具体位置，在牛腿顶部作出标记。 图1钢板桩围堰现场施工照片在测量定位的同时，以2
5、I45b工字钢为材料预制围囹，两片工字钢间以段焊形式焊接牢固，测量定位完成后，2I45b工字钢按照腹板保持水平方向由吊车配合安装定位。（3）插打钢板桩、钢板桩插打前必须对钢板桩材料进行检查，严禁使用影响结构安全的钢板桩。在施打钢板桩前，检查桩身是否完整，两端是否破裂或卷曲，钢板桩是否变形或者弯曲。 检查锁口是否有破裂、扭曲、缺损、局部弯曲及电焊瘤渣。 检查钢板桩的型号、宽度是否一致。、钢板桩的吊运和插打。用运输船将钢板桩运至围堰位置，然后由50吨履带吊和90型振动锤配合将钢板桩沿导向框插打入预设位置。打桩时沿围囹周边从围堰的一角开始打起，先打入角桩。角桩的位置要准确、垂直、倾斜度要小于1%。然
6、后在角桩两侧插入钢板桩，打桩过程中要随时以导向梁为准检查所打钢板桩的位置是否准确，垂直度是否合格，及时纠偏。钢板桩施打到河床以下稳定高度，进一步复核桩的垂直度、位置准确后方可振动打入。钢板桩的合拢。合拢口相邻的1015片钢板桩采取先插至桩的稳定高度，以利于钢板桩的调整，并且合拢口两侧钢板桩之间具有一定高差，便于插桩，待合拢后再将桩打至设计标高。（4）封底平台搭设 钢板桩围堰合拢后，根据河床标高和河床地质情况计算确定是否需要混凝土封底，具体在本工程施工过程中，有2个钢板桩围堰采用了混凝土封底施工，其余12个围堰全部采用免封底的形式施工。实践证明当河床泥土粘结力不小于18 kpa，并且钢板桩围堰深
7、入河床深度不小于8m水深不大于9m时，可以不用混凝土封底，不过，免去混凝土施工的同时必须采取加强防护措施：a、围堰围囹必须焊接上下牛腿固定在钢板桩上，严防事故。b、在围堰壁上设置较大水阀门，在抽水过程中实时监控围堰底层情况，如有管涌迹象及时向围堰内放水，平衡压力，重新采用封底施工。对免封底钢板桩围堰坑底稳定性进行验算，以主墩201#钢板桩围堰为例计算如下：.抗管涌检算根据不发生管涌条件：Kj其中jirw K抗管涌安全系数，取K1.5土的浮容重，10kN/mj最大渗流力(动水压力)i水头梯度t排桩或地下连续墙的入土深度， 7.88mh地下水到坑底的距离为9.12mh1围堰外侧水面距河底距离8.3
8、9mh2围堰外侧河床距围堰底垂直距离0.73m计算得：， 101.55.88.7 满足要求.基坑底部隆起验算根据围堰底部地质资料，基坑底部粉砂力学性质取20KN/m，c18kpa，土的浮容重10KN/m3，坑顶荷载q取水压力，q8.3183.1kpa抗隆起安全系数K= 满足要求。综上所述，水深在9m以内的钢板桩围堰在此种地质条件下可以不用封底。深水区仍采用混凝土封底施工。综合从施工进度、材料造价及施工方便方面来考虑，以现场已有的贝雷梁、I25a工字钢为材料搭设封底平台（示意图见图3），用三组贝雷梁搭设在护筒上，上面铺设间距为75cm的I25a工字钢，顶面预留出灌注点位置后，以厚度为10cm的木
9、板铺面。 图3（5）混凝土封底封底施工前准备两个容积为6m3的大料斗和两个容积至少为1 m3的小料斗，大料斗侧面设爬梯，底部设支撑。采用由拌合站集中拌和的C20混凝土进行水下封底，封底采用一次浇注完成的方式进行，最终灌注厚度为2.0m，封底混凝土顶标高允许误差10cm、10cm。浇注点设置如“图3”中数字位置所示，共设置10个浇注点。浇注过程中注意事项： 封底施工以前测量围堰底部标高，保证封底混凝土顶面标高与承台底标高一致，如围堰底标高过高，必须提前进行吸砂降低围堰底标高，保证封底混凝土厚度，如果围堰底过低，可采用抛石、填沙提高围堰底标高，防止过度增加混凝土用量。 浇注前准备两个吊车，至少有一
10、个起吊重量不小于50吨的吊车，检查机械性能是否正常，吊车起吊过程要有专人指挥，保证安全作业。 混凝土坍落度为200220mm，并严禁使用离析的混凝土。 每个位置在首次灌注时大料斗内的混凝土量必须保证不小于6 m3，导管距钢板桩围堰底距离为2030cm，每次灌注后必须测量、记录灌注点周围4m范围内混凝土上升高度，当上升高度达到1.82.0m时可转入下一灌注点施工，沿数字标注顺序依次进行，保证混凝土的连续性。 混凝土浇注时要及时调整导管长度或者直接提高大料斗整体高度，可在大料斗下面垫方木，保证导管插入混凝土的深度在3050cm范围内，同一个灌注点灌注时严禁将导管拔除混凝土面。 水下混凝土封底必须保
11、证连续施工，中途停止灌注时间不能超过2个小时。混凝土灌注过程中及时测量记录混凝土标高，及时补灌过低部位或调整过高部位，特别是围堰角落部位及时补点灌注施工。（6）内支撑安装在确保安全的前提下，基坑支撑的施工与基坑内水位的下降按“先支撑后降水，分层支撑分层降水”的原则进行，结合本工程的特点，共分三层和四层支撑。围堰内支撑的安装顺序如下（按四层介绍）：将下面三层围囹全部放入围堰内并由钢丝绳悬吊在围堰壁上固定第一层围囹进行第一层支撑安装抽水至第二层支撑处固定第二层围囹进行第二层支撑安装抽水至第三层支撑处安装第三层围囹进行第三层支撑安装抽水第四层支撑处固定第四层围囹进行第四层支撑抽水至基坑底。内支撑安装
12、质量是确保围堰安全的关键，在内支撑安装过程中应注意以下事项： 内支撑及围囹下料尺寸必须准确，由于抽水过程中围堰受到海水挤压，围堰有一定的变形，围囹实际需要长度下面几层比第一层要短至少1015cm，下料时下层围囹长度可适当调整。 内支撑焊接质量是关键，现场焊工必须持证上岗证，保证内支撑焊接质量。 内支撑安装前围囹要提前放下去，并且由下而上的顺序放置，悬吊至围囹本身大致设计位置，并将钢丝绳固定在围堰钢板桩上，防止上层内支撑安装完成后，由于空间较小下层围囹无法放下去的事件发生。 导向框作为第一层围囹时，固定围囹后及时割除焊接在护筒上的牛腿。 内支撑安装过程中及时采用有效的措施对围堰进行堵漏防水，常用
13、的堵漏方法有以下几种：a、锯末和细砂混合在围堰外侧漏水严重的位置撒入水中，并向钢板桩锁口内填充。b、防水材料布包裹围堰，此种方法必须在河底用沙袋将材料布底端压入泥土中。c、棉纱填充钢板桩锁口缝隙，在围堰内部用钢钎和铁锤将棉纱条强行砸入漏水缝隙。 内支撑安装过程中是与钢护筒割除、吸泥、破桩头等施工交替、交叉进行的，所以必须安排专人协调、管理，保证各项施工紧凑有序的进行。4.2墩台施工及围堰拆除内支撑安装完成后，围堰内开始破除桩头，抽水吸泥，放线立模，开始承台、墩身施工，施工过程中必须经常检查围堰漏水情况及时堵漏，保证墩台顺利施工。墩台施工完成后，开始围堰拆除工作，拆除工序与安装过程正好相反，围堰
14、拆除顺序如下（按四层说明）：割除第四层内支撑及围囹承台内支撑割除位置防腐注水至第三层支撑处割除第三层内支撑及围囹注水至第二层内支撑处割除第二层内支撑及围囹注水至第一层支撑处割除第一层支撑及围囹拔除钢板桩。拔桩时，尽量使板桩下部与混凝土脱离，然后再进行拔桩。先略锤击振动各拔高12m，使其松动后，再挨次拔除，对桩尖打卷及锁口变形的桩，可加大拔桩设备的能力，将相邻的桩一齐拔出。5、质量保证措施1、对进场的钢板桩进行检查，剔除锁口损坏、扭曲、严重变形的钢板桩。剔除钢板桩表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤。2、为保证插桩顺利合拢，要求桩身垂直，特别是第一组钢板桩必须垂直，施工中每插入一段测量一次，发现倾斜
15、，及时调整，使每组钢板桩在顺围堰周边方向及其垂直方向的倾斜度均不大于1%。3、在使用拼接接长的钢板桩时，钢板桩的拼接接头不能在围堰的同一断面上，而且相邻桩的接头上下错开至少2m，所以，在组拼钢板桩时要预先配桩，在运输、存放时，按插桩顺利堆码，插桩时按规定的顺序吊插。4、在进行钢板桩的插打时，当钢板桩的垂直度较好，一次将桩打到要求深度，当垂直度较差时，要分两次进行施打，即先将所有的桩打入约一半深度后，再第二次打到要求的深度。5、打桩时必须在桩顶安装桩帽，以免桩顶破坏，切忌锤击过猛，以免桩尖弯卷，造成拔桩困难。6、同一围堰的钢板桩只能用同样的锁口，按设计尺寸计算出使用钢板桩的数量，以确保够用。7、围堰内支撑安装完成后安排专业工程师检查各个部位焊接质量，复核各内支撑间距及标高，检查围囹与钢板桩接触是否严密，如有空隙，用木楔顶紧。
