中铁十二局第一工程有限公司，陕西 西安 710000

1 水中墩施工的研究意义

为了规避双臂钢围堰施工的弊端，又鉴于目前深水中钢板桩围堰应用少，施工经验少，不足以适用各类施工环境的情况，文章希望通过深水无覆盖层钢板桩围堰施工的研究，以期加快施工进度，提高经济效益，并且为同类项目积累经验和原始资料，为业内提供有效的借鉴和指导。

2 工程概况

沙溪特大桥跨越沙溪河桥位处，沙溪水面开阔，河道顺直，水流较缓慢，沙溪现为Ⅴ（Ⅱ）级通航。

设计采用(48+80+80+48)m连续梁跨越，沙溪特大桥5#～9#墩为水中墩，其中，6#～8#墩位于河道中央。枯水期水深约为4m，汛期水位约为8m，历史最高水位为13m。

该水中连续梁施工是全线重点控制性工程之一，但由于该段施工临近既有线，施工安全形势严重，施工地质复杂，深水中河床裸露无覆盖层，地质条件极其复杂，南方施工受天气影响严重，因此水中基础施工必须在汛期到来前完成施工。国内外深水无覆盖层使用钢板桩施工案例很少，可借鉴经验少，为确保工程施工质量、进度和成本，必须选取合适快速的方法完成施工，经调查在沙溪上下游施工的水中墩全部采用双臂钢围堰，但施工周期较长，难以满足工期要求，故需探索一种新的施工方法。

3 钢板桩围堰总体设计

钢板桩围堰施工前先拆除钢板桩处原钻孔施工平台部分钢板及其他构件，然后在桩基钢护筒上焊接牛腿，安装导向梁，利用既有钻孔平台，开始钢板桩施工，钢板桩利用汽车吊配合振动锤进行插打，钢板桩插打完毕后拆除钻孔平台及钢护进行围檩及支撑施工。

5#～9#墩承台的几何尺寸为10.6m×10.6m，尺寸相同，考虑到施工需求以及施工期间围堰内的抽水、桩头凿除、承台基坑开挖，钢板桩规格型号等，经方案组研究讨论确定围堰的设计平面尺寸为14.8m×14.8m。围堰距承台混凝土边距为2.1m，满足施工需要。

钢板桩围堰内侧周圈采用2I45工字钢以围檩形式支护，围堰四角设两道斜撑，斜撑采用外径529mm壁厚10mm圆钢管，钢板桩围堰平面图见图1。

图1 钢板桩围堰平面图（单位：mm）

为保证钢板桩围堰整体稳定性，在钢板桩围堰外侧周圈浇筑宽1m、厚1m的C20水下混凝土基础对围堰外侧进行堵漏加固。在钢板桩围堰内侧周圈浇筑C20钢筋混凝土进行基础加固，并在上游围堰内侧设置3根钢筋混凝土桩基进行锚固。内侧混凝土基础宽度为1.5m，厚度为1m，上游锚固桩间距为5m，直径为1m，锚固桩嵌入河床深度为3m，围堰内周圈基础与锚固桩一起浇筑，抽水采用4台大功率抽水机，分层抽水，分层支护。

4 钢板桩围堰施工工艺流程

施工准备→测量定位→钢板桩插打→支撑安装→浇筑水下围堰周圈混凝土→抽水、堵漏开挖承台→破桩检桩→承台、墩身施工→拆除钢板桩围堰。

5 钢板桩围堰施工控制要点

5.1 施工准备

（1）在钻孔桩施工完毕后，在墩位上游侧首先在既有钻孔施工平台上放出3根锚固桩基位置，拆除锚固桩处钢板，利用既有钻机对三根锚固桩进行冲孔施工，锚固桩冲孔施工完毕后移走钻机，拆除围堰周圈处钻孔平台钢板及其他影响钢板桩施工部件，之后对既有钻孔平台进行重新加固。（2）对围堰范围内河床进行清理，避免在钢板桩插打位置遇到障碍物。（3）为保证施工进度，主墩承台围堰支撑系统材料应提前15d按图纸要求加工。

5.2 确定钢板桩

该工程选用日本进口止水钢板桩进行施工，该钢板桩为小锁口，具有很好的止水能力，每块钢板桩宽40cm、重77.7kg/m，根据实地考察现场地质情况，最后确定使用桩长为9m的钢板桩。

5.3 测量定位

首先采用坐标放样法，根据场地情况在钢护筒外围上利用焊接将钢护筒和型钢连接，起到延伸作用，在型钢上确定出承台边线，作为施工导向架和钢板桩的控制线，用工字钢和钢管桩组合成导向架，逐根插打垂直的钢板桩。

5.4 钢板桩插打

根据现场施工实际环境因素，钢板桩使用25t汽车吊配合DZ60震动锤利用既有的钻孔平台直接插打，插打钢板桩前必须对钢板桩边线进行复核，确保位置准确后逐根插打。插打过程中严格控制过程质量，不定时检查打桩机械安全，确保板桩墙满足施工要求。

5.5 钢板桩围堰底部周圈加固

钢板桩围堰完成后，首先浇筑钢板桩围堰内外侧混凝土基础，对围堰底部进行封堵加固。

钢板桩围堰内侧周圈混凝土基础宽度为1.5m，厚度为1m，采用C20水下混凝土，内设截面尺寸为0.8m×1.2m，钢筋采用Φ12mm钢筋，模板采用大块钢模板。在上游围堰内侧设置3根间距为5m、直径为1m、嵌入河床深度为3m的钢筋混凝土桩进行锚固，锚固桩浇筑时与内侧混凝土基础一起浇筑。围堰周圈基础钢筋及模板安装时，需要派水下潜水员对基础钢筋及模板进行定位。钢板桩围堰外侧周圈混凝土基础采用C20水下混凝土基础对围堰外侧进行堵漏加固，混凝土浇筑采用泵车浇筑。

5.6 围檩、支撑安装

钢板桩围堰插打完成后，对围堰内进行抽水，水位小于围檩底标高50cm时进行围檩、支撑的安装。待围檩、支撑全部安装完成，按照设计位置在桩内壁上焊接围檩托架，随后吊装H型钢（双拼H45型钢）围檩并焊接加固。

支撑包括斜撑、顶撑等构件，斜撑与围檩连接处四周需满焊，首先安装第一道围檩及支撑，然后进行抽水，待水位到第二道支撑下50cm水位时停止抽水，安装第二道围檩并焊接牛腿，最后焊接斜撑和顶撑，经检查合格后方可进行下层开挖、安装，以此理推逐层开挖、安装直到基坑底。

支撑的安装必须保证焊缝满足规范要求，围檩两端均采用三角钢板焊接。焊缝抗剪不满足要求时需增设加强板并与围檩和斜撑焊接。围堰尺寸较大、仅设斜撑不能保证围檩受力时，还要加设对顶撑。

5.7 抽水和承台基坑开挖

钢板桩插打完毕后安装第一层支撑，用3～4台大功率水泵在围堰内同时抽水（如漏水严重时，需适度增加抽水泵），当内外水位不在一个水位时立即开始堵漏，从外围向水中抛撒粉煤灰、黏土等混合物，通过水压差形成的吸力将混合物吸附到漏水位置，即可达到堵漏目的，内侧采用布条、棉花等塞缝堵漏。水位到下一道支撑中心下50cm处时切断水泵电源，同时留1～2台水泵继续抽水以维持水位。随后焊接牛腿，且安装第二层围檩和斜撑，以此类推安装剩余支撑。

待水位到河床面后，采用小型挖机配合破碎锤从中间向四周开挖，挖至距设计底标高20cm处时，采用人工清除剩余20cm，严禁超挖。为确保基坑内不积水在基底角部开挖积水坑，利用水泵向外抽水。

基坑开挖完后，浇筑厚度为1m的混凝土垫层。钢板桩内侧与混凝土垫层接触部分涂隔离层，确保钢板桩在施工结束后能顺利拔出。

5.8 承台、墩身施工

承台基坑封底施工完成后，进行钢筋施工，钢筋绑扎应在底层混凝土达到设计强度75%后进行。以直径为5m的圆柱实心墩作为水中墩，墩身分三次浇筑完成。养护时先带模浇水养生，拆模后墩身外包裹塑料薄膜加覆土工布养护。

5.9 支撑拆除及钢板桩拔除

在完成承台和桥墩施工后，首先安装墩旁托架、管桩等设计要求的临时结构，然后拆除围堰。拆除时需进行换撑，具体做法如下：向围堰内灌水，灌水顶面距底层围檩顶面40cm，拆除最底层围檩、支撑，然后继续向基坑内灌水至第二层围檩位置，拆除时依次将围檩、支撑逐层拆除，将整个围堰内回灌完毕使内外水面一致，再用震动锤按照上游→下游→侧面的顺序逐个拔出钢板桩。拆撑过程中需要加强板桩和支撑变形监测，同时做相应的工况验算，必要时采用逐层换撑法拆除确保安全。

6 结束语

沙溪特大桥5#～9#墩为水中墩，其中，6#～8#墩位于河道中央且邻近向莆铁路，施工场地局限，同时受邻近高速铁路施工时间限制，无法长时间连续作业，导致施工组织困难。对现场进行调查，采用加强的钢板桩围堰，施工过程中受到雨季影响，经受住了两次洪水的冲击，且最终取得了良好的施工效果。实践表明采用钢板桩围堰法进行水中墩施工可缩短工期，节约成本，保证施工安全。