将军渡黄河特大桥钢围堰施工监理控制

李运景

（中咨工程建设监理公司， 北京 100048）

1 工程概况

将军渡黄河特大桥位于山东省和河南省交界处。该桥全长 9 928.66 m，包括主桥、跨堤引桥、堤内引桥及两侧堤外引桥。为满足行洪、通航及跨越黄河大堤的需要，全桥孔径布置依次为：堤外北引桥 74×32 m 预应力混凝土简支 T 梁；跨堤北引桥 1×128 m 简支钢桁梁；堤内北引桥 7×48 m 预应力混凝土简支箱梁；主桥 1×99.05 m 简支钢桁梁+10×128 m 简支钢桁梁；堤内南引桥 50×48 m 预应力混凝土简支箱梁；跨堤南引桥1×128 m 简支钢桁梁；堤外南引桥 81×32 m+3×24 m+7×32 m 预应力混凝土简支 T 梁。主墩 90#、91#、92# 位于黄河中，黄河属于国家 1 级河道，不能断航。平时水深保持在 3 m 左右，雨季时水深在 6 m 以上，地质情况自上而下依次为亚黏土、淤泥质亚黏土、黏土等。地质 －4 m～0.4 m 为淤泥质亚黏土，正好处于承台下部和桩基顶部。水中墩桩基采用钢管桩型钢支架固定平台施工。水中承台和墩身采用钢板桩围堰施工。

2 水中承台和墩柱施工方案

水中承台和墩柱的施工采用钢板桩围堰的施工方案。根据该桥的水深、水文、地质等相关情况，对各类施工方案进行综合比选后认为：采用钢板桩围堰施工方案与钢套箱围堰相比，具有工期短、施工成本低、工艺简单、较少占用水的优点。水中钻孔桩成桩后，选用 15 m 拉森Ⅳ型钢板桩进行围堰施工，围堰尺寸定为 31.982 m×16.682 m。矩形围堰钢板桩采用矩形导向架，在围堰的内侧打 4 根定位桩，焊接牛腿，再安装导向框。该工程由于在施工水中钻孔桩时，固定平台4 根管桩可兼作定位桩用，故水中钻孔桩完成后，利用钻孔用固定平台作为钢板桩插打导向架装置。

3 钢板桩围堰施工

3.1 施工准备

3.1.1 插打钢板桩前的准备工作

(1)钢板桩经过装卸、运输会出现撞伤、弯扭及锁口变形。钢板桩在拼组前必须进行检查，剔除锁口破裂、扭曲、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)在钢板桩锁口内涂抹黄油，减少插打时锁口之间的摩擦和减少钢板桩围堰的渗漏。

(3)插打钢板桩的导向设备。按照施工方法，一般先打定位桩；在定位桩上安置导梁，组成框架式的围笼作为插桩时的导向设备。因此在施打前必须制作导向架。

3.1.2 检查振动锤

振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常。振动锤的端电压要达到 380 V～420 V；夹板牙齿不能有太多磨损。

3.2 插打钢板桩

为了确保插打位置的准确，第 1 根钢板桩是插打的关键。插打在导向架上设置一个限位框架，大小比钢板桩每边放大 1 cm。插打时钢板桩背紧靠导向架，边插打边将浮吊钩缓慢下放。这时在互相垂直的两个方向用经纬仪观测，以确保钢板桩插正、插直；然后以第 1 根钢板桩为基准，再向两边对称插打钢板桩。在整个钢板桩围堰施打过程中，开始时插 1 根打 1 根，即将每 1 根钢板桩打到设计位置；到剩下最后 5 根时，要先插后打。若合拢有误，用倒链或滑车组对拉使之合拢；合拢后，再逐根打到设计深度。

钢板桩的插打作业步骤和技术要点如下。

(1)在钢板桩锁口内涂黄油，安置吊点，根据浮吊起重高度可在桩顶利用拔桩孔系千斤顶，如起重机高度不够，可用钢丝绳在钢板桩 1/3 以上处捆扎，捆扎处应有夹板，并垫有木块，胶皮以防滑移和受力后吊点处锁口变形。

(2)在钢板桩下端系 2 根揽风绳，浮吊起吊钢板桩接近垂直状态时，利用揽风绳控制正反方向。

(3)钢板桩就位下插，第 1 根钢板桩沿活动导向下插是整个围堰的基准，要反复测量检查，使其方向垂直，位置准确，必要时可加辅助设施，控制桩在导向内的左右位置。

(4)移动浮吊将桩夹住后，进一步复核桩的垂直度及位置，认可后进行插打。使钢板桩(第 1 根或第 1 组)下沉到河床设计标高，其他钢板桩则以插打好的桩为准。对准锁口，控制好方向，利用自重下插。当自重不能迫使下插时，可利用配重或滑车组加压。

3.3 合 拢

3.3.1 合拢前的准备

在即将合拢时，首先测量并计算出钢板桩底部的直线距离，再根据钢板桩的宽度，计算出所需钢板桩的根数，按此确定下一步钢板材如何插打(是增加钢板桩，或是钢板桩插打时向外绕圆弧)。

3.3.2 合拢时桩的调整处理

为了便于合拢，合拢处的两片桩应一高一低。方形钢围堰有 4 个面。打完的每 1 根钢板桩都要沿导向架的法线和切线方向垂直。合拢应选择在角桩附近(一般离角桩 4 根～5 根的距离)。如果距离有差距，可调整合拢边相邻一边与导向架的距离。为了防止合拢处两根桩不在一个平面内，一定要调整好角桩的方向，让其一面锁口与对面的钢板桩锁口尽量保持平行。随着最后 1 根 15 m 长的拉森钢板桩打入设计深度，将军渡黄河特大桥第 1 个钢板桩围堰——91# 墩钢板桩围堰顺利完成。本墩采用日本进口的拉森Ⅳ型钢板桩，长 15 m、围堰长 31.982 m、宽 16.682 m，需要 242 根 15 m 长的拉森钢板桩锁扣连接起来。

3.4 钢板桩围堰施工安全控制要点

(1)使用钢板桩围堰时，要根据施工条件和安全要求及水深、地质等情况适当选择桩长，准确确定围堰尺寸、钢板桩数量、打入位置、入土深度和桩顶标高，使之既不影响水上施工，又不会伤及水下桩基等构造物。

(2)钢板桩打入前，应在设计位置设置坚固的导向桩和足够强度的支撑框架，并将安设板桩的打入位置标示在导向框架上，以确保板桩的稳定和准确合拢。

(3)插打钢板桩围堰前，应对打桩机、卷扬机及其配套机具设备、绳索等进行全面检查；经试验、鉴定合格后方可施工。

(4)钢板桩起吊时应听从信号指挥。作业前应在钢板桩上拴好溜绳，防止起吊后急剧摆动。

(5)吊起的钢板桩未就位前，插桩桩位处不得站人。在桩顶作业时应挂吊栏和爬梯；作业人员必须系好安全带。

(6)钢板桩起吊前应首先做到：钢板桩槽凹部位应清扫干净，锁口应先进行修整或试插；组拼的钢板桩组件应采用坚固的夹具夹牢，起吊时用绳索拴牢，挂钩应封钩；钢板桩吊环的焊接应由专人检查，必要时应进行试吊；严禁将吊具拴在钢板桩夹具上或捆在钢板桩上进行吊装。

(7)钢板桩插进锁口后，因锁口阻力不能插放到位而需用桩锤压插时，应用卷扬机钢丝绳控制桩锤下落行程，防止桩锤随钢板桩突然下滑。

(8)插打钢板桩应从上游依次对称向下游插打，最后在下游处合拢。受潮水影响的河流，应根据实际情况，制定插打方案及安全防护措施。

(9)插打钢板桩时如因吊机高度不足，可改变吊点位置，但吊点不得低于桩顶以下 1/3 桩长位置。在转换吊点时，必须先挂后换，使新吊点吃着力并确定牢固后，才能拆除原吊点。

(10)钢板桩在锤击下沉时，初始阶段应轻打。桩帽(垫)变形时应及时更换。

(11)使用沉拔桩锤沉拔板桩时，桩锤的各机部件及连接件要确保完好；电气线路及各绝缘部分要确保绝缘良好。每天使用前要认真检查，班后要进行修养。操作时，桩锤和板桩的连接要牢固，系索人员要有稳固地点立足，要佩戴安全帽和安全带。

(12)拔桩时应从下游向上游依次进行。遇有拔不动的钢板桩，应立即停拔检查；可采取射水、振动等松动措施。严禁硬拔。

(13)如采用吊机船拔除钢板桩，应指派专人经常检查吊机船的吃水深度、拔桩机或吊机受力的情况。拔桩机和吊机应安装“限负荷”装置，以防超负荷作业。

(14)钢筋混凝土板桩采用锤击下沉时，桩头和桩尖部位应采取加固措施。锤击时，应用桩帽、桩垫并经常检查；发现异常情况应立即停击。

3.5 安装内支撑

当围堰合拢后，抽水施工前还须进行内支撑的安装，以防水压力过大影响围堰内的施工安全。内支撑的设置，除了考虑受力外，还应考虑不妨碍堰内的施工。内支撑自上而下设置，边抽水边安装，根据水压力和土压力计算决定支撑数量。内支撑周边梁采用 2I40 型钢，顶杆立柱采用六五式军用墩，上下间距 3.0 m，支撑拟采用 2 道。围堰内排水用抽水机，抽水机采用大于围堰内渗水量的 1.5 倍～2.0 倍(抽完后留1 台～2 台备用)。

3.6 围堰挡水效果

基坑抽干水后，可清楚观察到围堰挡水止水的效果：钢板桩围堰内表面基本没有漏水，只有少数较残旧的钢板桩由于接头不紧密导致少量漏水；基坑内无出现渗漏、管涌等现象。说明钢板桩围堰是成功的。

3.7 拔 桩

水中墩施工结束后，立即拔除钢板桩。拔桩前向围堰内灌水，自下而上拆除内支撑，先拆除下部支撑，将水灌进1 层，再拆处上部支撑。拔桩时，先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动 1 min～2 min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力；然后慢慢地往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况。发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩。先振动 1 min～2 min 后，再往下锤 0.5 m～1.0 m 再往上振拔。如此反复即可将桩拔出来。同时观察浮吊吃水情况，逐渐加快起拔速度。

3.8 钢板桩围堰出现的问题及解决措施

(1)当钢板桩合拢口尺寸上大下小时，在合拢口两侧钢板桩上下平行吊耳，位置可根据尺寸大小的差值而定，利用倒链或转向滑轮进行对位，直至符合要求合拢为止。其优点是：钢板桩对向平行受拉，能保证桩的两侧锁口在同一平面内；通过对拉，使两侧钢板桩连接有利于稳定，便于插桩合拢。

(2)当钢板桩合拢口尺寸下大上小时，钢板桩上设置的吊耳应尽量向桩的下部安置；必要时可安放在水下对位，直至合拢。

(3)当钢板桩合拢口尺寸上下都小时，应将合拢口的位置设置在合拢面一侧的角桩附近；用千斤顶在钢板桩顶端顶推和设置吊耳，将合拢口向两侧张拉，调整上下尺寸。但要保证两侧钢板桩锁口在同一平面内，一般是在桩内外安置活动导向，迫使钢板桩在导梁平面内移动。

3.9 插 打

在插打过程中，钢板桩下端有上挤压，钢板桩锁口与锁口之间的缝隙较大，上端总会产生向远离第 1 根钢板桩的方向倾斜。因此，每打四五根钢板桩后就要用垂球吊线，将钢板桩的倾斜度控制在 1% 以内；超过限定的倾斜度应予纠偏(一次性纠偏不能太多，以免锁口卡住，影响后面钢板桩的插打)。当钢板桩偏移太多时，采用多次纠偏的方法逐步减少偏移量。因土质太硬纠偏困难时，采用走四滑轮组纠偏。

由于钢板桩在插打过程中受多方面的影响，整个围堰侧面的顺直度较差，工字钢安装后与钢板桩之间有较大的间隙。为防止围堰的变形，将工字钢与钢板桩之间的间隙全部用型钢焊接支撑连接，围堰的四个角更应加强。

3.10 钢板桩的堵漏

一般的做法是在钢板桩施打过程中用棉絮、黄油等填充物填塞接缝。刚开始时我们也采用此法，但效果不是很理想。后来，在钢板桩全部插打完毕开始抽水安装围囹时，采用一边抽水、一边顺着钢板桩的接缝下溜较干细砂的方法，借助水压力将细砂吸入接缝内而达到堵漏的目的。对于变形较大的接缝在围囹安装后用棉絮塞填。经现场实施，效果非常明显，施工期间在围堰内仅设置 1 台潜水泵即可将漏水抽净。

4 结 语

施工实际效果表明：钢板桩围堰具有施工进度快、安全、占用空间小等优点；同时，在基底土质良好的条件下，可以实现“干法施工”，不需要采取水下封底，在质量上易于保证。这对于运输繁忙、不能断航、水深相对浅、土质相对较好的工程使用较为有利；对于水深相对较深、土质相对较差(淤泥或粉质细沙等软基)的工程，则需要采用水下混凝土封底来实现。