实例分析特大桥施工中的拉森钢板桩围堰应用

秦弛

摘 要：在特大桥施工中拉森钢板桩作为一种新型的材料，具有施工简单、便捷、防火效果好等优点，在施工中受到广泛的应用。本文结合工程实例分析拉伸钢板在特大桥施工中应用。通过应用结果分析，其结构性能设计具有合理性，且为特大桥工程的施工提供了可参考的技术价值。

关键词：特大桥施工；钢板桩围堰；拉森钢板；应用

1 工程概况

某铁路新建工程特大桥河床开阔，主桥长（120+200+120）m矮塔斜拉桥，总长为440m。其中22号～24号为水中的主要墩，承台尺寸为13.4m×11.6m×4.0m，承台下有20根摩擦桩作为基础，直径为2.0m。主墩处距离河床高度为15.4m，墩厚度为1.8m，主墩高为23m。经过地质勘探，发现22号～24号墩柱范围的地质较差，由上到下依次为淤积层—松散细砂层—松散中砂层和粗砂层—中密粗砂层—中风化基岩[1]。

2 钢板桩围堰的设计

根据勘察的工程地质概况和施工现场的特点，结合钢板桩的特定和工艺特点，本次特大桥施工选用拉森IV型钢板桩。该钢板桩具有较高的抗弯性能，宽度适宜，根据现场的施工地质和施工条件选择15米长的钢板桩，插入到土的深度为钢板桩的0.5倍。承台的平面尺寸外加1.1.5米宽的施工预留空间为钢板桩插打的范围，主要尺寸（16.4m×13.6m），插打钢板桩的主要工具为履带吊机、振动锤机和液压拔桩机各1台。在设计钢板桩围堰时需要实施干挖法，先抽水再挖土，反复验算钢板桩的长度和基坑的稳定性等[2]。

2.1 坑底涌砂验算

围堰基坑中含有松散的砂石，并夹杂着粗卵石，因此抽水的过程会出现涌砂的现象。因此需要对基坑内的涌砂进行反复的验算，采用渗流理论计算出不产生涌砂和不滑动安全系数。表示為：

K °i °rw≤r’

其中K为不产生涌砂安全系数；i为水力梯度；水的容重表示为rw，土的浮容重表示为r’。

在施工的过程中，水位达到20m时，本工程的钢板桩使用的长度为15米，基坑的高度为12米，河床的高度为15米，钢板桩高出施工水位50厘米，因此可以计算出钢板桩的深度为6.0m。钢板桩插入水中的深度为9.95m，开挖的深度为2.7m，高度为8.0m。因此可以计算出水力梯度为0.46m，进而得到不产生涌砂的安全系数为2.26。

2.2 坑底隆起验算

由于围堰内基坑地面上水压和土压产生的力不平衡，如果围堰抽水和深挖基坑时会到最后基坑底部的软土受到挤压进而隆起，因此需要计算出坑底不滑动安全系数。

根据渗流理论，不滑动安全系数为：

Ks= Nc ° Su /（rH + q）

其中围堰外土面以上超荷载为q，计算结果为50.5kN；抗剪强度为Su，计算结果为32kN；承载力系数为Nc，取值为5.7.因此可以得到不滑动安全系数为Ks=1.74.

因此通过以上计算分析，在使用15米上的钢板桩进行基坑深挖时，系数K为2.26，系数Ks为1.74，均满足本次工程的施工安全系数。

2.3钢板桩围堰的支撑设计

按照先支撑后降水的原则进行基坑的施工，进行分层逐一的支撑和降水，本次工程选用2层内支撑，采用双拼I56b支撑，按照现场施工要求进行具体的改变。

3 钢板桩围堰的施工方法

3.1 钢板桩的整修

将钢板桩运输到施工现场后，需要对其进行分类和编号，每个钢板桩需要达到施工的工艺质量要求，每组钢板桩的宽度要低于30mm；保证锁口处光滑平整，呈直线分布；锁口拼装的高低误差控制在2mm以内；锁口拼接处间隙控制在3mm以内；锁口整修后需要使用长3米的短板实验。钢板桩使用电动绞车运输。锁口处不能出现弯曲等缺陷，出现弯曲的地方加以修整，冷弯、热敲的温度不能超过800～1000℃。在焊接时先对焊，在加上固板。焊接缝要平整、光滑，两端切割整齐[3]。

3.2 钢板桩的组拼

将长度相同的三块钢板桩连成一组，同时在锁口内嵌入黄油、沥青，组桩和单一钢板桩的锁口内要涂上黄油，以减少阻力，增加抗渗性能。焊接钢板桩时需要需要用弧形的夹箍是否完整，将锁口外涂上一道桐油灰。

3.3 测量定位以及导向安装

为保障钢板桩插入的精确度，需要现将导向设置在施工平台上，这样便于准确的测量出每个钢板桩的插入位置，合理控制误差范围。

3.4 钢板桩的插打

采用履带机和振动锤进行钢板桩的施工，使用履带机将钢板桩保持竖立状，安装在相应的位置上，插入到钢板桩的锁口中。将钢板桩插打到底，先插合拢后在逐块打入，按照先上游后下游的方式进行。钢板桩插入时要保持垂直方向，完成一次的准确的插入。垂直度较差时，分多次打入，先打到一定的深度，再打入要求的深度。

3.5 钢板桩锁口抽水堵漏

钢板桩插打完后进行抽水。采用内设支撑进行抽水，事前检查节点是否接紧，防止抽水过程中渗漏。抽水速度不能过快，否则会产生一定的压差，需要持续观察围堰的情况，一旦出现锁口漏水，需要将棉絮插入锁口内堵水。采用混凝土垫层防止桩角的漏水。

3.6 拔桩

完成承台和墩身的施工后将模板拆除，其次拔出钢板桩。需要按照从下到上的原则拔出，并且要平衡内外的水压，防止钢板桩受到水压而脱离漏水。拔桩机夹着钢板桩的头部振动2分钟，松动钢板桩桩基的土层，减少拔桩过程中的摩擦力，然后缓慢向上拔出。

结语

本工程经过使用钢板桩围堰施工方案，基坑抽水后围堰挡水止水效果良好，没有出现渗漏和管涌等不良现象，且堰体稳定。该方法施工简单方便，工程量小，适用于地质较差的特大桥工程，且工期较短，满足了施工的工艺要求，具有良好的应用价值。