黄羊头碱沟特大桥17#承台施工防护方案经济比选

王双合 （中铁大桥局集团有限公司，湖北 武汉 430050）

1 工程概况

新建兰州至中川机场铁路为国家Ⅰ级双线铁路，设计时速160km/h，黄羊头碱沟特大桥为全线重点控制工程，桥梁全长1188m，17号墩为水中墩，桥梁基础采用钻孔桩基础。

2 承台施工方案

2.1 钢板桩围堰方案（方案一）

2.1.1 总体施工方案

黄羊头碱沟特大桥17号墩位于碱沟河道中心，基础采用筑岛法施工。17#墩承台尺寸为14.6×10.6×3m，埋深9.01m。鉴于开挖深度及坑壁、坑底渗水量大，承台施工采用钢板桩围堰支护。

2.1.2 施工工艺流程

施工准备→测量放线→导向安装→打钢板桩→开挖基坑准备→吸泥、清淤开挖→排水清淤→安装内支撑围囹→人工清底→混凝土封底→承台施工→上部墩台施工→支撑转换→拆除支撑→拔除钢板桩。

2.1.3 机具材料配备

主要机具：50t履带吊、DZ-90型振动锤、SYK-C-90-2变频柜各1台，主要材料见表1。

2.1.4 钢板桩围堰施工步骤

①施工准备

钢板桩施工场地进行清理整平；钢板桩变形检查；振动锤检查；涂刷黄油混合物油膏。

钢板桩围堰材料表 表1

②钢板桩插打

钢板桩插打利用50t履带吊作为起吊设备，配合DZ90振动锤的施工方法逐根插打。安装钢板桩导向架，为了确保每一片钢板桩插打准确，第一片钢板桩是插打的关键。在插打前先按钢板桩宽度在圈梁上画出每根钢板桩的边线，然后在圈梁上焊接长约4m的导向桁架。插打时，钢板桩桩背紧靠导向架，边插边将吊钩缓慢下放，并在相互垂直的两个方向用锤球进行观测，以确保钢板桩插正、插直。通过检测，确定第一根钢板桩插打合格后，然后以第一根钢板桩为基准，再向两边对称插打，整个施工过程中，要用锤球始终控制每片桩的垂直度。每一根钢板桩先利用自重下插，当自重不能下插时，才进行加压；钢板桩插打至设计标高后，立即与导向架进行焊接；插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点。

③钢围堰合拢

钢板桩打入的顺序由四周边线中点处依次向四个角合拢。在即将合拢时，开始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。为了便于合拢，合拢处的两根桩应一高一低。合拢应选择在角桩附近，如果距离有差距，可调整合拢边相邻一边离导向架的距离，以防止合拢处两片桩不在一个平面内。

④承台基坑开挖

钢板桩按设计位置插打完成后，先开挖2.5m，然后在2m处安装第一层内支撑；然后开挖至6 m深，在5.5m处设置第二层内支撑；再开挖至承台底以下0.2m，浇筑垫层；开挖至第二层内支撑以下时，因支撑型钢阻碍长臂挖机施工，还需将一台小啄木鸟挖机吊放至承台基坑内，配合开挖及破桩头；钢板桩围堰围囹、斜支撑采用H500×200型钢，横向支撑采用Ф630×10管桩，正反牛腿采用工32；施工过程中需一台长臂挖机配合开挖，开挖完成后浇筑20cm厚混凝土垫层，并在基坑底部四周人工挖出排水沟及汇水井。

⑤围堰内止水及排水

钢板桩打入之前一般应在锁口内涂以黄油、锯末等混合物。当锁口不紧密漏水时，用棉絮等在内侧嵌塞，外侧包裹一层防水彩条布，起到防水作用；钢板桩围堰抽水过程中要加强钢板桩的止水堵漏措施，在桩脚漏水处采用局部混凝土封底等措施止水；钢板桩支护止水完成后，进行基底清理工作。在承台四角挖集水坑，周边做排水沟，用水泵及时排除围堰内渗水。

2.2 混凝土护壁方案（方案二）

承台基坑采用分节段开挖的形式，每次开挖深度为1m，开挖完成后人工修边并立模浇筑50cm厚钢筋混凝土护壁，待强度满足要求后继续开挖下一层。

每层护壁之间钢筋必须连接在一起，故在浇筑上一层护壁时，要预留带弯钩的竖向钢筋伸出护壁底端，在施工下一层护壁时将其护面钢筋连接在一起。向下每层护壁朝内侧缩0.1m，并在上下层护壁交接处浇筑一圈5cm高挡水坎用于止水。

在承台大里程侧由于碱沟冲刷严重，土体松软稳定性差，将迎水面做成拱形，其它各面转角处做成3m×3m倒角，增强圈梁稳定性。施工过程中需临时租用1台长臂挖机配合开挖，开挖完成后浇筑20cm厚混凝土垫层，并在基坑底部四周人工挖出排水沟及汇水井抽排水。

3 两种方案经济比选及优缺点

3.1 经济比选

钢板桩围堰成本计算（工期：10d） 表2

混凝土护壁成本计算（工期：27d） 表3

3.2 两种方案优缺点及方案选用

3.2.1 方案优缺点

钢筋混凝土护壁方案施工工艺简单，使用设备较少，缺点是施工周期长，安全风险高；钢板桩围堰支护施工工期较短、钢板桩可重复利用、可操作性强、施工工艺成熟、安全性可靠，缺点是钢板桩租赁及倒运需要一定的时间，技术要求高，相对投入设备较多。

3.2.2 方案选用

由于黄羊头碱沟特大桥为全线重点控制工程，且17号墩为该桥关键线路上的重点墩，17号墩进展严重影响上部结构架梁进度及全线开通时间，故选用施工工期短、工艺成熟、安全性可靠，且成本费用较低的钢板桩围堰支护施工方案。

4 结束语

在铁路桥梁工程建设中，重点桥梁墩台（特别是水中墩）下部结构施工进度对架梁进度影响较大。对于水深较浅、流速不大的水中墩可采取筑岛法施工，承台施工时可考虑采用施工工期短、工艺成熟、安全性可靠，且成本费用较低的钢板桩围堰支护施工方案。