浅谈猎德大桥单壁钢板桩围堰不封底施工技术

胡云江

(贵州桥梁建设集团有限责任公司)

1 工程概况

广州市猎德大桥位于广州市天河区猎德村南，将天河珠江新城和海珠赤岗连成一片。主桥采用独塔两跨自锚式悬索桥，采用47 m+167 m+219 m+47 m布置，5～9号桩基础和承台在水中。根据地质资料知道:边墩、中墩处水位水深2～4 m，表层为淤泥。综合比较了钢板桩围堰与钢套箱围堰两种方案，根据对其施工可操作性、成本费用、工期等因素比较分析，边墩、中墩承台采用单层钢板桩围堰。

钢板桩选用日本产FSP，桩长12 m。为了确保围堰具有较好的安全性，需要在钢板桩围岩中间的部位设置纵横方向的桁架式水平对撑，并且在四角上设置桁架式角撑，同时在此基础上设置竖向支撑。在钢板桩墙的顶部位置贴20a槽钢，将整个钢板桩有机的连成一个整体，确保钢板撞墙具有良好的整体性。

2 钢板桩内力变形计算方法

计算时假定的水位为+6.8 m。

(1)钢管桩内力变形的计算方法

在确定土弹簧的刚度，需要考虑到变形模量E以及泊松比u的大小;而在确定被动土的实际压力时则需要考虑到土的有效重度γ'、凝聚力c以及内摩擦角φ的大小。

如果在设置某个支撑之前，支撑点就已经发生了位移现象，实际位移为s0，那么在设置支撑之后继续开挖，位移表示为s，支撑刚度表示为k，那么此时支撑轴力F的计算公式为F=k(s–s0)，将虚拟拉力ks0加在支撑点，用全量方法计算可得ks，进而算出s与F。

(2)钢管桩护脚的计算

由于钢管桩可以入岩，弥补了钢板桩不易嵌岩，在土的强度不足的情况下容易踢脚的缺点。

钢管桩护脚采用钢板桩、钢管桩独立计算的方法:在利用钢管桩进行计算的过程中需要考虑由钢板桩底部位置施加的集中力的作用;在利用钢板桩进行计算时，底部位置由于受到钢管桩的抗力作用，相当于入岩。

首先计算钢管桩的水平刚度:让钢管桩入岩，在岩面以上10 cm处给钢管施以大小分别为F1、F2的集中力，集中力所在位置将分别发生位移S1、S2，那么钢管桩的水平刚度为(F1-F2)/(S1-S2)。由于该刚度非线性，计算时F1、F2应在钢管桩的真实受力范围内，经迭代求出钢管桩的水平刚度，将这个刚度折算为钢板桩底20 cm土的刚度。

然后计算钢板桩在开挖过程中是否安全。最后再由钢板桩底部的反力验算钢管桩是否满足抗剪要求。

3 钢板桩围堰施工工艺

3.1 具体的施工方法

(1)钢板桩插打法。对每片钢板桩进行逐片插打，及时纠正偏差，先做好围堰合拢操作，然后再进行插打进入岩层当中。

(2)钢板桩插打过程中的具体次序。在有潮水的珠江中插打钢板桩，受两个流向影响，为了减少水流阻力，应采取从顺流一侧开始，根据水流方向向上下游方向插打，然后转角插打上游和下游侧，在选择合拢口的具体位置时应该要尽量靠岸边一侧，在平潮水位时进行合拢操作，保证其具有精确的垂直度。而第一片钢板桩的位置，则设在合拢口对面的一侧。

(3)钢板桩插打施工的控制措施。在插打的过程中一定要保证插打位置的准确程度，着重对第一片钢板桩进行插打。具体插打步骤为:首先需要在钢护筒上面安装相应的导向架，同时做好限位装置的安装工作，要求比钢板桩的每边都应该大10 mm左右，在插打的过程中钢板桩背要紧密靠在导向架上，边进行插打边缓慢下放。下放时要做好钢板桩插打垂直度的控制工作，将第一片钢板桩作为基准逐渐向两边进行对称插打。由于插打过程中钢板桩的下部位置很容受到土的挤压，导致钢板桩锁口出现较大的缝隙，而且上端发生的倾斜程度较大，所以，这就要求在每插打完五片钢管桩之后进行垂直度的纠正，要求垂直度不得超出0.5%，一旦超出应该及时采取有效措施进行纠偏。

3.2 插打过程中应该注意的几个问题

(1)在钢板桩插打的过程中一定要控制好插打的垂直度，尤其是第一片钢管桩的垂直程度。

(2)如果钢板桩的插打位置在硬塑性的粘土上，需要采用插打、拔起再继续插打的施工措施，确保水能够深入到钢板桩和粘土当中，尽可能的降低摩擦阻力，有效的加快钢板桩的插打速度。

(3)如果出现钢板桩插打较困难的情况，需要停下来找出难以插打的原因，查看钢板桩是否遇到障碍物，并检查锁口有没有发生变形情况，避免出现蛮干的现象对钢板桩造成严重磨损。

(4)做好震动锤夹板的检查工作，确保液压系统的运行保持正常，避免出现液压系统发生故障而造成钢板桩的掉落问题。

3.3 围堰合拢的具体施工过程

(1)在围堰合拢之前所做的准备工作。在开始合拢之前需要对钢板桩底部的直线距离进行测量，然后根据钢板桩的实际宽度对合拢所需片数进行计算，做好下一步插打操作的准备工作。

(2)在围堰合拢的过程中需要对钢板桩进行适当的调整。如果两侧锁口不在同一个水平面上，并且两端的距离在合理范围内时，可以通过下述几个措施进行调整处理:

①如果钢板桩的上部位置向合拢口发生了倾斜现象，需要利用千斤顶进行互顶来将其调整到相应的位置上。

②如果在钢板桩马上要合拢的情况下，两侧仍然有几片没有合拢，就需要进行适当的合拢调整，把钢板桩悬挂起来，避免底部位置落到河床中，然后工作人员需要潜水进行调整。

③在合拢钢板桩插下之后，由于间距无法保持平行，还需要适当的施加压力确保合拢钢板桩完全插下。

(3)钢板桩锁口发生漏水问题时的处理方法。在插打过程中由于操作不当或者受到较大风浪的影响，导致锁口出现变形问题导致渗漏，需要在缺口位置的围堰外侧通过使用棉絮条堵塞缝隙。

3.4 围堰竖撑施工

根据设计每个钢围堰内设竖向支撑，可利用水上工作平台作导向架进行插打竖撑，竖撑插打严格控制平面位置和垂直度，平面位置误差不超过5 cm，倾斜度不超过0.5%。

3.5 基底处理

首先抽水清除淤泥至-0.441 m高程，抽干水后，四周设排水沟、集水井，基底的渗水汇入集水井后全部抽出。整平基底，浇0.5 m厚C25混凝土垫层，作为承台施工工作台。

3.6 围堰内水平支撑安装

(1)水平支撑

水平支撑按从上到下，依次进行抽水安装每道支撑。

(2)内撑安装

在竖撑上放出纵横梁的安装标高位置，在钢板桩内壁放出围檩的安装标高位置;先安装围檩，纵横向围檩应位于同一水平面上，并与钢板桩点焊连接;吊装纵横撑，放于竖撑牛腿上，两端先与围檩固结，再用千斤顶顶紧，使钢板桩变形复原后合龙中间并连接。

4 结语

猎德大桥围堰所处场地地层多为淤泥，好土缺失;下伏基岩埋深较浅，钢板桩不易打入，局部基岩面高程甚至高于围堰开挖面高程，容易导致钢板桩的踢脚失稳。通过建设者的精心准备和科学研究，最终采用钢板桩加钢支撑支护结构体系，成功的完成了猎德大桥的水中基础施工。