双壁钢围堰与钢板桩围堰施工方案比选

周叶飞

摘 要：双壁钢围堰与钢板桩围堰作为两种不同的围堰类型，在桥梁深水基础施工中都得到了广泛应用。本文通过海河特大桥深水基础围堰结构的方案比选，对双壁钢围堰、钢板桩围堰的施工工期、投资造价、技术特点等方面进行了综合比较分析，从而探索深水基础两种方案选型的依据，达到工程项目投入更经济，经营更优化，工期更合理的目的。

关键词：海河特大桥；深水基础；双壁钢围堰；钢板桩围堰；方案比选

一、工程概况

海河特大桥是天津滨海新区西外环高速公路工程的一座跨海河特大桥，主桥采用〈95m+140m+95m〉钢桁架连续梁跨海河主河槽，1#、2#墩为海河特大桥跨海河主河槽中墩，中墩为桩接承台接墩柱的形式，墩柱及承台均分为左右两幅。每个墩位采用钻孔灌注桩基础48根，桩长70m。

承台顶面高程-7.00m，底面标高-11.00m，承台高400cm，单幅承台尺寸为2285cm×1450cm×400cm。桥位处海河设计通航水位2.73m，50年洪水位为3.72m，施工实测水位为1.5m。河床断面图如下图所示。

二、拟选用的双壁钢围堰和钢板桩围堰施工方案

1、拟选用的双壁钢围堰施工方案

双壁钢围堰内壁尺寸采用46.35m*15.1m、外壁尺寸49.35*18.1m，壁厚1.5m 。双壁钢围堰内、外侧面板均采用厚6mm钢板，面板内侧采用型钢设置水平、竖向加劲肋，在围堰四角采用Φ40cm钢管设置斜撑，在垂直长边方向采用Φ80cm钢管设置水平内支撑，双壁钢围堰设计图下图、材料下表。

图1 双壁钢围堰设计平面图

表1 单个双壁钢围堰结构明细表

序号 工程部位 规格型号、名称 布置原则

1 面板 钢板6mm厚 内、外壁

2 面板横向加劲肋 第一、二、三节 钢板14×320

第四、五节 钢板14×250

3 面板纵向贝愣 第一、二、三节 角钢L90×7

第四、五节 角钢L75×6

4 内外壁间水平桁架 第一、二、三节 双角钢2L100×10 第一节纵向间距1m，其他纵向间距1.2m

第四、五节 双角钢2L75×6 纵向间距1.2m

5 竖向钢箱型柱 1000×1488、板厚12mm 沿双壁钢围堰周围设置于内支撑端部

6 内支撑 直内支撑 圆钢管Φ800×12 自上而下三道，中心线标高分别为0.1m、-3.1m、-5.9m

斜内支撑 圆钢管Φ400×10

7 封底混凝土 C20 底部2.5m

合计： C20砼：2100m?； Q235钢材：780t

2、拟选用的钢板桩围堰施工方案

根据施工水位并考虑安全系数，钢板桩围堰顶面高程为3.200m，钢板桩围堰尺寸采用47.40m×16.15m，采用PU28-1型、27m长钢板桩作为围护结构，钢板桩打入粉质粘土层，入土深度11.8m；采用双拼400*400H型钢做围囹、?630*20mm钢管组成内部支撑体系，共设置五层水平、环向支撑体系。钢板桩围堰平面图、断面图见下图，材料见下表：

钢板桩围堰结构明细表

序号 工程部位 规格型号、名称 布置原则

1 围堰 PU28-1型钢板桩 围堰周围

2 围檁 双拼400*400H钢 环形分层设置

3 分层对撑 Ф630*20mm 分层设置

4 角撑 双拼400*400H钢 分层设置

5 竖撑 Ф630*10mm 竖向设置

6 封底混凝土 C25 底部1.0m

合計： C25砼：2420m? Q235钢材： 1402t

三、双壁钢围堰和钢板桩围堰施工工期对比

根据滨海新区西外环高速公路工程11标段总体施工计划，按照2#墩桩基于2012年4月30日完成、1#墩桩基于2012年5月31日完成考虑，双壁钢围堰制作不占用工期，1#墩、2#墩平行作业，对比开始施工深水承台的时间。

1、双壁钢围堰的施工工期

2#墩围堰下沉自2012年5月10日开始下沉，于2012年8月15日完成围堰下沉、封底混凝土浇筑及抽水，形成施工承台的条件。

1#墩围堰下沉自2012年6月10日开始下沉，于2012年9月15日完成围堰下沉、封底混凝土浇筑及抽水，形成施工承台的条件。

因此，采用双臂钢围堰施工，围堰施工工期为95天。

2、拉森钢板桩围堰的施工工期

在没有其他因素干扰的情况下，拉森钢板桩的插打可在最后一根桩基完成后即可进行。

2#墩钢板桩围堰施工于2012年5月1日开始施工，至2012年6月15日完成封底混凝土浇筑及抽水，形成施工承台的条件；

1#墩钢板桩围堰施工于2012年6月1日开始施工，至2012年7月15日完成封底混凝土浇筑及抽水，形成施工承台的条件。

因此，采用钢板桩围堰施工，围堰施工工期为45天。

在同等条件下利用拉森钢板桩围堰施工，在施工工期上比利用双壁钢围堰施工要提前两个月的时间。对比的施工进度横道图见下图。

双壁钢围堰与钢板桩围堰施工工期对比横道图

四、双壁钢围堰和钢板桩围堰投资造价对比

根据双壁钢围堰和钢板桩围堰各自的施工工艺特点，利用双壁钢围堰施工，自河床以下范围的钢围堰及壁内支撑无法回收，而利用拉森钢板桩围堰施工，所有材料均可回收并再利用，按照目前市场材料及人工费价格分别对每个墩位的围堰造价进行估算如下表4-1、4-2、4-3。

表4-1 雙壁钢围堰成本测算表（一个承台）

项目名称 单位 单价

（元） 数量 合价

（元） 工作内容 备注

钢围堰加工制作（含购置，不含加工场地费） t 6800 780 5304000 下料、焊接、加工、制作等内容，含人工、水、电、焊条、机械费用 单价中含材料费及工费，数量中含内支撑量

钢围堰加工制作 300000 1 300000 场地费估计30万元/年

双壁钢围堰拼装下沉 t 2400 690 1656000 拼装、浮运、落床下沉、接高及平台搭拆等内容，含人工、水、电、焊条、机械费用及平台材料、水下作业费用

围堰吸泥取土 m3 80 10272 821760 搭拆工作平台、安拆抽水机及工作梯，井内抽水、吸泥、人工协助起重机带抓斗抓土石、运弃并配潜水班及高压水泵射水下沉、清理刃脚、保证位置等内容，含人工、水、电、焊条、机械费用及平台材料、水下作业费用

围堰封底 m3 50 2100 105000 安拆导管、漏斗，水下灌注混凝土等内容，含人工、机械费用及水下作业费用

钢围堰拆除 t 1200 429 514800 水下切割、吊装、搬运及堆放等内容，含人工、水、电、焊条、机械费用。

回收内支撑及围堰材料 t 3000.00 429.00 -1287000.00

合计 7414560

表4-2 拉森钢板桩围堰成本测算表（一个承台）

项目名称 单位 单价

（元） 数量 合价

（元） 工作内容 备注

钢板桩围堰搭拆 t 1300.00 606.36 788268 搬运、振动打入、拆除等内容，含人工、电、焊条、机械费用（不含钢板桩材料费用）

钢板桩内支撑搭拆 t 6300.00 698.00 4397400 搬运、搭设、拆除等内容，含人工、电、焊条、机械费用（不含内支撑材料费用）

围堰吸泥取土 m3 80 10272 821760 搭拆工作平台、安拆抽水机及工作梯，井内抽水、吸泥、人工协助起重机带抓斗抓土石、运弃并配潜水班及高压水泵射水下沉、清理刃脚、保证位置等内容，含人工、水、电、焊条、机械费用及平台材料、水下作业费用

围堰封底 m3 50 2420 121000 安拆导管、漏斗，水下灌注混凝土等内容，含人工、机械费用及水下作业费用

钢板桩租赁使用费用 t·月 295.60 606.36 1075440 材料的月摊销使用费用（0.75元/m·天）III型为60kg/M

IIIA型 58KG/M IV型 76.1KG/m 租赁时间按6个月计算

钢板桩进出场运费 t 700.00 606.36 424452 材料的进退场运输费用

回收内支撑材料 t 3000.00 698.00 -2094000.00

合计 5534320.10

通过成本测算，采用双壁钢围堰施工，每个墩位需要发生741万元施工费；而采用钢板桩围堰施工，每个墩位需要发生553万元施工费。因此采用钢板桩围堰施工，在投资造价上比采用双壁钢围堰节约188万元。

五、双壁钢围堰和钢板桩围堰技术特点对比

1、双壁钢围堰的技术特点

⑴利用双壁钢围堰施工，需要综合考虑加工场地、运输道路、拼装场地等条件。⑵对加工的焊接技术要求比较高，下沉围堰节块质量重、工期长。

⑶汛期或河水流速较大时无法进行施工。

⑷材料回收时需进行水下作业，危险性较大。

⑸围堰下沉后封水效果好，进行后续施工安全性相当高。

2、钢板桩围堰的技术特点

⑴利用拉森钢板桩围堰不受场地限制，施工速度快。

⑵插打钢板桩受汛期、河流流速影响较小，所有材料均可回收再利用。

⑶利用拉森钢板桩围堰封水效果较双壁钢围堰封水效果差，但随着拉森钢板桩工艺的普及，施工技术在不断提高，施工安全可控。

六、结语

通过对双壁钢围堰与钢板桩围堰在施工工期、投资造价、技术特点几个方面的对比，采用拉森钢板桩围堰施工，不仅节约成本，而且可大大缩短施工工期，并且目前钢板桩施工工艺已趋于成熟，在建筑行业已经普及，得到了国内专家的认可。

参考文献

[1]向道明；《钢板桩围堰设计与施工》；桥梁建设；2003年03期

[2]《公路桥涵施工技术规范》；北京：人民交通出版社；2000年