刘建国

（中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司，武汉 430050）

1 引言

竺山湖隧道基坑围堰采用“水上双排钢板（管）桩”围护结构，该隧道地处太湖水域，地质条件复杂，抗渗要求高，施工风险大。 通过双排钢板桩加堰芯填土的结构形式、优化施工工艺等，解决了施工中的关键技术难题。

2 工程概况

竺山湖隧道长7.74 km，采用明挖法施工。 围堰内隧道采用多仓流水施工的方式，各仓间设置一道横向围堰，单侧形成4 个独立围堰分仓。围堰分为双排钢管桩围堰、钢板桩围堰、横向土围堰3 种形式。 钢板桩采用拉森钢板桩，桩间中心间距6 m，桩长有12 m 和15 m。 钢管桩围堰两排钢管桩间中心距8.0 m。 堰体采用梯形断面，横向围堰顶宽6 m。

3 钢板桩围堰施工

测量定位，打设导向架；通过导向架上的施工围檩打设纵向钢板桩，每隔30 m 设置钢板桩横隔；安装两侧横向围檩、钢拉杆；钢板桩围堰内回填至拉杆、静置15 d 后分层填筑至设计标高；继续向前推进施打钢板桩。

3.1 钢板桩施工工艺

测量放样→安装导向架→钢板桩打设→钢板桩围檩及拉杆施工→土工膜安装→转角施工。 横向隔板与纵向钢板桩、纵向与横向钢板桩之间均设置直角转角， 转角处安装直线形钢板桩连接，或“L”形钢板桩连接。

3.2 堰芯填土

钢板（管）桩围堰填土采用黏土，堰芯填土在拉杆施工完成后分两层进行，第一层填至拉杆顶，停留15 d；第二层按0.5 m分层填筑，相邻隔仓高差小于1 m。 围堰内侧堰脚应在抽水完成后，分层填至设计高程。

3.3 仓内排水

每1～2 h 检查降水高度， 如果速度过快则减少水泵数量。速度不满足要求则相应增加水泵；水泵距围堰至少3～5 m，避免抽水时带走淤泥土体，造成围堰入土深度减少。

4 钢管桩围堰施工

通过定位桩上的施工围檩打设纵向钢管桩，每隔14 根钢管设置一道钢板桩横隔；安装两侧横向围檩、钢拉杆；钢板桩围堰内回填至拉杆；静置15 d 后分层填筑至设计标高。

钢管桩围堰施工工艺与钢板桩围堰施工相同。 钢管桩围堰与钢板桩围堰连接分为两部分：（1）隔仓连接。 横向隔板与纵向钢管桩设置直角转角，转角处安装“L”形钢板桩连接。（2）钢管桩与钢板桩纵向连接。 由于钢管桩间距为8 m，钢板桩间距为6 m，所以需进行顺接，外侧（靠湖面）直线连接，内侧（靠基坑）设置转角，通过10 m 的渐变段将钢管桩间距由8 m 逐渐调整至6 m。

5 围堰监测

监测项包括：围堰顶水平位移监测、围堰顶竖向位移监测、拉杆轴力、围堰顶两侧相对位移、水位观测、深层水平位移。

加强围堰及围护结构的监测，异常时增加监测程序，为围堰安全预判提供数据依据。根据设计单位提出的监控量测控制指标值，将施工过程中监测点的预警状态按严重程度由小到大分为三级，通过分级预警做到提前预控、提早准备。 详见表1。

表1 三级监测安全状态判定表

施工过程中， 应进行监控量测数据的实时分析和阶段分析，根据监测数据分析成果及时进行监控量测信息反馈，对工程结构、 周边环境被监测对象的安全状态进行合理、 科学评价，并提出相应的工程对策与建议[1]。

6 质量控制要点

6.1 原材进场验收

1）钢板桩验收：桩身完整性检查，锁口检查，板桩宽度检查，桩身扭曲程度检查。

2）钢管桩验收：外观检查，成品钢管验收。

3）钢拉杆验收：拉杆除锈、防腐、拉杆长度、拉杆直径检查。

6.2 桩身垂直度控制

第一根钢管桩沉入后的垂直度将影响其他钢管柱的垂直度[2]，打入时应缓慢些，打入到设计深度1/2 时暂停沉桩，检查桩身的垂直度是否在0.5%L（L为柱长）以内，如满足要求则继续开启振动锤沉，否则拔出重打。 其他的钢管桩在定位架和锁口的共同作用下一般不会产生较大偏差， 柱身的垂直度控制在1%L以内，施打中应随时检查其垂直度是否准确（用全站仪在无导向框限位两个方向加以控制），不符合要求的立即纠正或拔起重新施打。

桩身起吊后，桩锤和桩身保持垂直，垂直插入地层，严禁人工倾斜辅助插入。 振捣下沉时，桩锤垂直，使桩身受力为垂直向下方向。

利用导向架进行横向限位，减少插打过程的偏位，导向架尺寸每边大于桩身尺寸1 cm 即可。 纵向垂直度出现一定偏差后，及时利用校正桩进行垂直度校正。

钢板（管）桩插打过程保证船舶稳定性，船身周边打设临时固定桩，为桩身插打创造良好的作业条件。

6.3 桩位控制措施

严格按照测量方案对桩位进行测量放样， 首桩利用测点定位，之后每10 m 放样一对桩位，插打时临时定位桩根据放样点插打。

每10 m 施打定位桩，定位桩施打时，以全站仪控制桩位，中间桩以导向架作为依据，以已插好的钢板为准，起吊后，人工配合插入前一片钢板柱锁口，然后落锤自然下沉，检查垂直度，开动振锤下沉，并及时将打好的钢板柱点焊固定于导梁上。

为防止锁口中心线平面位移， 在打桩进行方向的钢管桩锁口处设卡板，阻止钢管柱偏移，同时在导向框上预先算出每根管桩的位置，以便随时检查校正。

6.4 桩身高程控制

钢板（管）桩插打以控制桩尖标高为准，安装前检查桩长，合格方可投入使用，安装后核查桩顶标高。

首桩高程由全站仪进行控制，确保高程准确。 桩顶高程以已打桩顶和测量放样点的标志杆上预留好标高标线为准，以便插打时对高程的控制，定期对标高进行测量复核。

插打时，第1 根桩插打至距设计高程2 m 时暂停，然后打设第2 根，第2 根与第1 根齐平后，暂停第2 根插打，将第1根插打至设计标高，再开始插打第3 根，插打至与第2 根齐平，暂停第3 根插打，将第2 根插打至设计标高，如此循环施工。

6.5 填土质量控制

填土选择透水性差的黏土回填，第一层填筑后进行7 d 的沉降固结，填土后，及时排出积水，以便能更好地固结，尽快达到一定承载力和止水作用。 第二层填土选择含水率适宜的黏土，分层填筑，分层碾压，分层厚度严格控制在50 cm 以内，碾压采用轻型挖掘机，配合小型夯实机进行。 填土有压实度要求时，严格进行土工试验，控制好土体含水率，缩小分层填筑厚度，增加压实遍数，检测合格后方可下一层填筑。

6.6 钢管桩焊接加工质量控制

钢管柱与锁口拼装焊接应在加工场内进行， 所使用的焊条符合国家标准要求。

钢管桩桩身接长应采用桩身内衬套对接焊接， 锁口构件连接采用对接焊接。 每根钢管桩上的锁口要对称位于钢管的同一直径线上，要求焊缝饱满，高度和宽度满足设计要求，无裂纹、漏焊。 钢管桩应顺直、不折、不弯。

对接或锁口焊接，均在专业的作业平台上进行，保证加工的精度，减少误差。

严格控制“C”形锁口的开口宽度，防止插打过程出现锁口失效情况。

6.7 钢拉杆

安装前完成拉杆的除锈、防腐和垫板等铁件的底漆处理，外露钢构件均应除锈涂漆。 安装后，再对螺母等未防腐部分和损坏部分进行防腐处理。 回填时注意对拉杆的保护，防止损坏防腐保护层。

钢拉杆安装标高必须经测量校核，准确定位。 钢拉杆安装方向与围堰法线一致，割孔时做好对应，钢板（管）桩上提前做好“十”字标记。 钢拉杆应安装平直，安装时做好端头丝扣的保护工作，防止碰撞损伤丝扣。 安装后，两端伸出长度保持一致，螺母拧紧后，垫板与围檩密贴，螺母外露2～3 个螺距长度的螺纹。 螺母应逐步拧紧，用测力扳手拧紧螺母。

7 安全管控措施

7.1 人员管理

新进场人员应经过三级安全教育培训考核合格后， 发放安全劳动防护用品， 经安全技术交底后方可进入施工现场作业。 特种作业人员应持有效的建筑施工特种作业人员操作资格证上岗。 作业人员穿戴好个人安全防护用品，水上作业人员必须穿救生衣[3]。 施工单位应为参建人员建立一人一档，并结合人员情况动态开展教育培训和技术交底工作。 每班作业前应进行班前教育和班前安全技术交底。

7.2 设备管理

设备进场应履行验收程序后方可使用， 通过验收后的设备应进行编号、建立一机一档、张贴设备标识。 船舶应到属地海事部门进行备案。

应按海事部门通知，当有大风、暴雨恶劣天气时停止水上作业，船舶做好系缆或驶入避风港。 船舶应有防碰撞措施，船舶边缘设置橡胶（轮胎）等弹性防碰撞隔离，船舶施工应设置专门的系缆桩，不得借助围堰固定船舶。

用于打桩的船舶应进行稳定性验算， 验算结果应到海事部门备案，需要进行现场试验的应在海事部门的见证下完成。

7.3 设施管理

钢围堰上下船通道应设置防护栏杆， 通道的脚手板应满铺，通道宽度不应小于60 cm，防护栏杆高度不低于1.2 m，并设置两道横杆且间距60 cm，通道应设置挡脚板。

围堰施工完成后，应及时挂设安全警示牌和安全警示灯，安全警示牌的尺寸和间距应与围堰结构尺寸相适应， 安全警示灯宜选用太阳能爆闪灯。

水域段施工应办理水上水下作业许可， 应按照审批的方案施工，以及布置水上交通导行，配齐灯塔、浮标、航道桩、航道灯等安全警示标志。

8 结语

竺山湖隧道水上双排钢板（管）桩围堰使用已超过400 d，施工过程中主要监测项目均未出现异常。 在竺山湖隧道主体结构施工期间，围堰防水性好，结构稳定，未出现围堰透水、坍塌事故。 有效保证了竺山湖主体结构施工期的质量和安全，验证了“水上双排钢板（管）桩”围护结构的施工方案作为水上基坑围护结构的适用性和安全性。