王鑫

摘要： 本文章通过了对武广客运专线白庙北江特大桥59#墩深水围堰钢板桩施工，对钢板桩加固长度、支撑、围堰封底、施工注意因素进行了简要分析。主要以白庙北江特大桥59#墩围堰施工为例，对单层钢板桩深水围堰作简要的情况介绍，文章分为了几个栏目分别明细说明，简明扼要概括了鋼板桩深水围堰施工的问题。

Abstract： Based on the construction of the steel sheet pile deep-water cofferdam of 59# pier of Baimiao-Beijiang Bridge of Wuhan-Guangzhou Passenger Dedicated Line， this paper introduces the single-layer steel sheet pile deep-water cofferdam and analyzes the steel sheet pile reinforcement length， support， cofferdam back cover， and matters needing attention in construction and summarizes the construction problem of steel sheet pile deep-water cofferdam.

关键词： 钢板桩；围堰；封底；支撑

Key words： steel sheet pile；cofferdam；back cover；support

中图分类号：U445.55+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）13-0080-02

1 工程简介

本工程施工围堰位于武广客运专线XXTJVI标北江河边。北庙北江特大桥主桥55#～58#墩为悬臂浇筑预应力混凝土连续箱梁。59#墩靠近主墩边跨，采用德国拉森（Larssen）Ⅳb型单层钢板桩深水围堰方法施工。本文针对白庙北江特大桥59#墩围堰施工，重点分析了单层钢板桩深水围堰。

白庙北江特大桥59#墩为埋入式承台，承台顶在河床以下0.5m～1m。北江河施工期间水位为9～12.5m。根据长期水位测量，设计钢板桩顶标高控制为11.00m，筑岛标高 10m。基坑底至施工水位平均为6.44m，承台底标高为3.56m，承台尺寸为12.3m×13m，采用矩形14.7m×15.4m的钢板桩围堰进行施工，钢板桩单根长度12m。

2 工程地质情况

本基坑钢板桩从上往下埋深范围内地质情况为：

①层。第一层，粘土，黄色，高程为 10m ～ 8m 软塑～可塑。

②层。第二层，砂夹粘土，灰黄色，稍密～中密 高程为 8m～6m。

③层。第三层，细砂，密实 高程为 6m及以下。

3 方案的选取

按照先抽水，再挖基坑，对选用钢板桩需要的埋置深度和总长度、基坑底部抗涌稳定性进行验算。

3.1 基坑坑底抗涌砂计算

本基坑地质情况粘土及粘土的含砂量较大，土层下层进入河床为细砂，故对基坑底部开挖可能引起涌砂危险。 对基坑底部进行涌砂验算，不产生涌砂的安全条件为：

3.2 结论

通过验算，施工采用12m钢板桩，抵抗基坑底部出现涌砂的安全系数为1.46，为保证安全，一遍取值为2.0；故不用支撑，直接开挖存在一定风险，为保证安全，在完成插打钢板桩后，抽水到设计高度，立即进行围楞支撑，加固完成，再往下开挖，最后挖到需要设计底标高，进行水下混凝土封底、养护、抽水，然后进行基坑内承台钢筋、模板、混凝土施工。

4 钢板桩内支撑

支撑采用4I40a工字钢作为内框架，撑杆用？准63cm壁厚8mm的钢管其支撑示意如图1所示。

4.1 钢板桩受力检算

①参考《公路桥梁施工手册》图5-47，发现水文地质条件为第3种情况，支撑为形式二，查图5-43固定荷载曲线3-3得： ζ=2.3、α=0.33、β=1.05。

②入土最小深度hmin。

③最大弯矩Mmax。

拟采用德国拉森（Larssen）Ⅳb型钢板桩，其几何尺寸为b=400m、a=320mm、最小厚度t2=9mm、h=180mm、最大厚度t1=13mm、单位重量为69kg/mm，W=2000cm3

按最不利位置检算Mmax=β（λ土h+λ水h）×0.4×6.44/2=1.05×（0.94×10×6.44×1000+1×10×6.44×1000）×0.4×3.22=168.96kN·m

④最大应力σmax。

σmax=Mmax/W=168960/2000=84.48MPa<[σ]=180MPa

故钢板桩深度强度符合要求。

4.2 内支撑结构验算

内支撑经结构计算能够满足设计施工要求。

5 围堰封底施工

5.1 机械设备准备

①基坑开挖机械：VLO挖掘机1台（项目部自备），小型长臂挖掘机1台（项目部租赁）；

②基坑土方运输自卸汽车项目部4台；

③基坑吊土所需30t吊车1台由项目部提供；

④抽水设备：离心泵2台（已有）、潜水泵4台（项目部已有）、大口径潜水泵（4寸）新购2台。

5.2 水下混凝土性能

围堰封底混凝土应全面连续完成。封底前用测绳仔细检查基底标高是否在同一平面上，再检查钢板桩内壁槽内的泥土是否清理干净，必要时请潜水员下水实际探测。首先组织尽可能大的混凝土供应和浇注能力。围堰封底混凝土为240m3，采用2台泵机泵送，混凝土供应量为30～40m3/h。浇注在4小时之内完成。提前做好封底混凝土配合比，满足和易性、泵送性能良好，能持续施工。

5.3 施工方案

水下混凝土流动半径按4.0m计算，围堰内共布置4根导管。导管上连接1m3灌注漏斗，灌注漏斗接在6m3集料斗下面。導管采用？准273mm，壁厚10mm的无缝钢管，各管节之间采用卡口连接，第一斗封口完成后，6m3活动集料斗移开，混凝土直接进入1m3灌注漏斗，进行水下混凝土灌注。

5.4 封底厚度的确定

封底混凝土厚度主要考虑两个因素：①必须有足够的自重来抵抗内外水压所产生的压力差，防止混凝土上浮，与钢板桩内壁不粘结；②底部能抵抗水压冲击发生穿孔，达不到封底堵水的目的。

通过对本基坑混凝土供应、初凝、强度产生等综合考虑，水下封底混凝土容许应力取为100～200kPa。本基坑封底混凝土厚度取为1m，混凝土的计算弯拉应力为134.63kPa；混凝土抗向上浮力时需已成桩桩基提供105kPa的摩阻力，经计算满足要求。

6 围楞支撑结构

在确定开挖安全的基础上，随抽水进度进行支撑后再降水。本基坑分两层围楞支撑。顺序如下：安装第一层围楞→加固支撑→开挖至第二层围楞标高→安装第二层围楞→加固支撑，长臂挖机清平基底面，对有漏水的区域进行封堵。

7 变形观测

7.1 插打钢板桩允许偏差

钢板桩垂直度偏差为1%；钢板桩轴线偏差±100mm；桩顶标高偏差±100mm。超出允许范围应停止插打，查找原因。

7.2 围楞支撑变形观测

在钢板桩插打完成、封底完成，特别是施做围楞以及开挖过程中应对整个系统进行变形观测。观测内容为横向位移，扭曲涌水量等。通常有以下情况：①钢板桩扭曲。主要是整体稳定性不够，应立即加强围楞支撑。②底部涌水。主要是封底时有断层，没有连续全面一次封底，可加早强混凝土和化学胶进行补漏处理。③平面位置发生位移。主要外部水压力、土压力过大，钢板桩嵌入深度不够，或者是挖基坑时推土偏压产生，应立即进行加固减压纠偏措施。

7.3 对本基坑整个围堰系统观测结果：扭曲、变形、位移能够满足施工要求。

8 结束语

本墩通过对实际地质的分析，水位的观测、方案选择、结构布置和施工进度的及时，从原来的计划插打18m钢板桩成功的改为12m钢板桩。从施工效果来看，按照工序严格控制，同步进行变形观测，积极做好应对施工措施，预控了相应问题的发生，安全高效完成水中基础承台施工。

参考文献：

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