超长钢板桩围堰施工新技术研究

刘忠波 刘廉碧

【摘  要】论文主要结合滨北线松花江公铁两用桥改建工程施工，在常规施工工艺工法基础上，引进装配式、智能化等施工新技术，改进传统施工技术，提高施工质量的同时，有效降低了施工风险，对同类工程施工具有指导意义。

【Abstract】This paper mainly combines the reconstruction project of Binbei Line Songhuajiang railway double-use bridge. On the basis of the conventional construction technique， this paper introduces new construction technologies such as assembly and intelligentization， improves the traditional construction technology， improves the construction quality， and effectively reduces the construction risk， which has guiding significance to the construction of similar projects.

【关键词】钢板桩;围堰;施工;新技术

【Keywords】steel sheet pile; cofferdam; construction; new technology

【中图分类号】U445.55+.6                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）09-0182-02

1 引言

近年来，国内桥梁深水基础广泛采用大型群桩基础，随之发展而来的相应有多种围堰施工技术。常见的围堰形式主要有钢板桩围堰、锁口钢管桩围堰、双壁钢围堰等，其中钢板桩围堰具有施工速度快、经济效益好、可重复利用等诸多优点，广泛应用于修建桥梁深水基础时的围堰工程。本文主要结合滨北线松花江公铁两用桥改建工程施工实践，简要介绍与常规钢板桩围堰施工相比的新技术。

2 工程概况

滨北线松花江公铁两用桥改建工程位于滨北线哈尔滨东站至松浦站间，是滨北铁路线和城市快速路跨越松花江的主要桥梁，上层为公路，下层为铁路，主橋公铁公用，公路桥面双向6车道，桥面宽30m，铁路为双线。公铁合建段桥孔布置方案采用[2～32m预应力混凝土简支梁+2×96m简支钢桁梁+（96+2×144+96）m双线连续钢桁桥梁+6×96m简支钢桁梁+22～32m预应力混凝土简支梁]，合建长度2052.7m。圆端型桥墩，钻孔桩基础。跨江主桥墩处水深14m，抽水后围堰内外水头差达17m，采用钢板桩围堰施工，钢板桩长28m。

3 施工关键技术

3.1 钢板桩插打导向定位新技术

钢板桩插打时要严格控制桩的垂直度和围堰平面尺寸，尤其是第一根桩要从两个相互垂直的方向同时控制，确保垂直不偏。利用钢护筒焊接支撑牛腿，其上设置平面定位框，作为钢板桩插打时的导向装置。首根钢板桩插打前，在平面定位框上安装高度3m的首桩导向架，导向架上下口设置有可调节限位滚轮;首根钢板桩插打时，采用数显式水平尺实时测量钢板桩垂直度，确保首根钢板桩的垂直度满足要求。首桩插打到位后，拆除首桩导向架，其余钢板桩依次通过已打入钢板桩的锁口和平面定位框限位插打控制钢板桩的垂直度（见图1和图2）。

3.2 内支撑装配化施工新技术

内支撑采用装配式施工，其支撑杆件在构件厂内统一加工，内支撑型钢构件按设计尺寸下料，先整体后局部依次拼装焊接成型，对内支撑焊缝进行超声波探检测，检测合格后统一进行防腐涂装。内支撑安装时采用平板车船运至现场，整体吊装至焊接于钢板桩凹槽内的铰接牛腿上。内支撑吊至铰接牛腿后，采用内支撑下放系统分层下放（见图3）。

3.3 钢护筒水下清洗新技术

在进行封底混凝土施工时，封底混凝土高度范围内的钢板桩及钢护筒清洗不彻底，围堰抽水后易形成渗水通道，影响围堰施工安全。常规施工时，潜水员持高压水枪水下冲洗钢板桩及钢护筒，不仅操作不便，而且冲洗面积难以全覆盖，冲洗质量难以得到保证。本工程中，引进了钢板桩及钢护筒快速清洗装置。

钢护筒水下清洗装置：采用无缝钢管加工成内径较钢护筒直径略大的圆环，圆环设置进水口并通过橡胶水管与增压离心泵相连，圆环内侧均匀布设6～8个直径5mm的出水孔。为了确保水中钢护筒清洗质量，圆环钢管顶面正交设置4个吊耳，同时加工十字形吊具并通过钢丝绳与之相连。水中清洗钢护筒时，通过旋转吊具带动圆环钢管转动，确保钢护筒横断面冲洗全覆盖。钢板桩清洗时，采用无缝钢管作为竖向送水通道，钢管顶口与增压离心泵通过橡胶水管连接，钢管底口焊接喷嘴加大水压，作业时钢管沿着钢板桩上下活动冲洗钢板桩。封底范围内钢板桩及护筒清洗完成，引入高清水下摄影检查清洗质量，确保钢板桩及护筒清洗质量。

3.4 二次封底施工新技术

在进行封底混凝土施工时，复杂地质条件下河床面仍存在大量浮泥，直接浇筑封底混凝土，浮泥上涌将导致封底混凝土严重夹泥。围堰抽水后，在巨大的水头压力作用下，极易形成涌水通道。本工程在封底混凝土浇筑前，河床面铺设一层1m厚碎石。封底混凝土采用二次封底工艺，每次浇筑前清洗封底厚度范围内的钢板桩及钢护筒，第一次浇筑1m，作为隔离层包裹残余浮泥;混凝土初凝后，用污水泵吸走已浇筑封底混凝土顶部的浮泥，再次清洗钢板桩及钢护筒，检查合格后再进行第二次封底混凝土浇筑。

4 施工监控技术

为保证钢板桩施工安全，需要在施工中进行施工监控，主要包含以下三个方面。

4.1 钢板桩变形监控

在围堰长边和短边各设置一处测斜管，将固定测斜管的镀锌钢管焊接在围堰钢板桩内侧，随着钢板桩插打进入地层，再将测斜管放入镀锌钢管中，测斜管与镀锌钢管之间填入细沙固定测斜管。

4.2 内支撑应力监控

内支撑下放前，选择有代表性的结构部位，布置钢弦式应变计，围堰施工过程中对内支撑应力进行动态监测。

4.3 水位监控

围堰外侧设置水准尺，实时监测水位的变化情况。

5 关键技术控制措施

①钢板桩接长在专用平台上进行，并确保两根钢板桩的轴线在同一条轴线上，接口处平顺、无错台。对焊时，端头做45°坡口，分层施焊，焊缝饱满，对焊完成后，将焊缝打磨平整并采用超声波探伤对焊缝进行全检。②钢板桩插打时，采用平面定位框、首桩导向架控制钢板桩平面位置及垂直度，为围堰顺利合龙奠定基础。③内支撑下放采用多台千斤顶同步下放，通过液压千斤顶顶升回缩实现内支撑整体吊挂下放，过程中及时测量各吊点下放长度，严格控制单次下放高度，及时调整纠偏，确保内支撑各个吊点位置同步下放。④围堰抽水过程中，每抽水至内支撑底口时暂停抽水，检查并完善围堰抄垫情况，确保所有钢板桩与内支撑抄垫到位。⑤圍堰吸泥过程中，使用测锤测量河床面标高，封底前河床面标高与设计标高偏差控制在20cm以内。⑥吸泥时，严禁堆放在钢围堰四周，以免增大堰外侧压力。⑦吸泥施工派遣潜水员时，潜水员应在水中用手摸触，尤其注意钢板桩角隅泥土情况，确保清除到位。⑧围堰吸泥完成，采用钢板桩及护筒水下清洗装置将封底高度范围内钢板桩 及护筒清洗干净，并采用水下高清摄影检查清洗质量。⑨钢板桩围堰封底采用设置碎石隔离层、二次封底施工工艺，提高封底混凝土自身质量。

6 结语

①通过采用新型钢板桩插打导向定位装置，有效解决了超长钢板桩插打垂直度难以控制、围堰最终合龙困难的难题。②通过钢板桩围堰内支撑采用装配化施工，缩短了围堰施工工期，避免了原位组拼安全风险高、施工工期长的缺点。③通过引进采用水下清洗装置，在围堰封底之前对封底厚度范围内的钢板桩及钢护筒进行清洗，提高了清洗质量及效率，确保封底混凝土界面清洗质量。④通过对全砂层地质条件下钢板桩围堰的封底，设置碎石隔离层、采用二次封底施工工艺，确保封底混凝土浇筑质量。

【参考文献】

【1】黄小林.论深水钢板桩围堰施工新技术[J].中国物流与采购，2018（24）：147-148.

【2】宋娃丽，尤建，狄方殿，等.钢板桩围堰结构有限元模型优化[J].科技通报，2017，33（12）：208-211.

【3】王路少，谢光宇.深水钢板桩围堰施工新技术研究[J].吉林水利，2017（11）：5-9.