滨海地区大型钢板桩围堰施工关键技术浅析

2019-08-29李维安宁波市政工程建设集团股份有限公司浙江宁波315000

建材发展导向 2019年16期

李维安（宁波市政工程建设集团股份有限公司浙江宁波 315000）

0 引言

宁波杭州湾新区滨海五路跨陆中湾江桥采用83m+83m独塔PC斜拉桥，仅主墩位于河道中心，主墩平面尺寸为21.6m×30.6m，承台顶标高-1.0m，承台高-6.0m。

桥位处属于海陆交互相淤—冲击平原地形，河床底以下12m范围内为砂质粉土层，内摩擦角Φ近30°，粘聚系数c约15kPa，渗透系数约10-2m/s，其中顶层土为近10年围海吹填地质，现场原位渗透试验显示，其渗透系数约10-1m/s。砂质粉土层以下为逾30m厚的淤泥质粉质粘土，内摩擦角Φ仅12°，粘聚系数c约10kPa，渗透系数约10-7m/s。

1 工程概况

桥位所在河流为该地区唯一排涝通道，且其通过闸门与杭州湾海域相连。水位变化受当地降雨及外海面标高影响显著—通常水位标高+2.5m，水深3.0m；当地降水较大且海水涨潮时，河道水位涨至3.53m。

主墩基础施工时需要设置钢围堰，常用的钢围堰有钢套箱围堰、锁口钢管桩围堰及钢板桩围堰3种，为了选择合适的围堰，从围堰刚度、稳定性、防水性能、吊装重量等技术特点和施工成本的角度对3种形式的围堰进行对比分析，比较结果如下表1所示。

考虑到桥位区域水位高差变化较小，且无显著涨落潮，围堰刚度要求较低，故选用止水性能较好、刚度相对较弱的钢板桩围堰。其具体设计参数如下：

表1 宁波杭州湾新区滨海五路跨陆中湾江桥深水基础方案比选表

围堰采用拉森IV型钢板桩，钢板桩长18m，末端进入淤泥质粉质粘土层内0.5m，自上而下设置3道围檩及内支撑，其中第3道内支撑体系需在封底混凝土达到强度后即拆除，以避让承台施工空间。值得指出的是，为确保承台模板、钢筋的施工空间，承台外边缘至钢板桩内缘间距不小于1.5m。

表2 钢板桩围堰内支撑体系构造表

2 工程难点分析

钢板桩围堰的静力计算理论较为成熟，各规范要求对钢板桩围堰进行围堰周边土体稳定校核、抗倾覆校核及渗流稳定校核等，以确保其理论上的安全、可靠。在滨海吹填地区，钢板桩围堰设计方案执行期间，需重视施工期间的渗流稳定问题，包括钢板桩锁口间的渗流稳定与围堰底部的渗流稳定。其中，后者在计算设计阶段即予以充分考虑，前者则与施工质量戚戚相关。

该地区河床以下的砂质粉土层具有良好的嵌固作用，但其渗透系数高。尽管钢管桩本身具有良好的截水效应，但钢板桩间的密封程度取决于其插打质量。当钢板桩间存在较大间隙时，尤其在河床面以下围堰底面以上区域存在间隙时（无法布置止水构造），围堰内外即形成管涌通道。

若锁口间管涌在封底混凝土前发生时，体现为围堰内水位极难下降；若锁口间管涌在封底混凝土后发生时，体现为突发性涌水—尽管不威胁工程安全，但对作业人员造成较大的心理压力。

3 施工关键技术控制

为确保钢板桩插打时锁口间的密实程度，在施工期间需予以严格控制。主要采用设置导向支架、定位支架、咬合式锁口设计和楔形块纠偏四种方法，实现对整体线型和锁扣密实度的控制。

3.1 设置导向支架

导向支架主要用于控制钢板桩围堰的整体线型。

以钻孔灌注桩的护筒为基础，采用双拼14a工字钢作为悬挂支架，悬臂端通过钢筋吊装与护筒顶面。悬挂支架上安装第一道围檩，作为钢板桩插打时的导向架。

3.1 设置定位支架

钢板桩插打通常采用机械手或振动锤，插打期间钢板桩处于悬空状态，仅竖向设有可靠支承，水平位移误差较大，插打期间锁口存在脱开的风险。故需设置单根钢板桩的限位结构。采用部分开口槽钢作为定位支架，一端通过钢板导向支架焊接连接，一端通过槽口限制钢板桩的水平位移。当单根钢板桩完成搭设后，采用火焰切割设备移除导向支架上的钢板，移至后一道钢板桩插打位置固定。定位支架构造如图1所示。