咬合桩-双层钢板桩组合围堰在跨沱江雷音大桥工程中的应用

王俊海

（中铁二十四局集团西南建设有限公司，四川成都 610052）

0 引言

当前随着国家基建的不断增加，全国范围内跨各大江河的大桥建设涌现出来，而跨河大桥的最大难点就是河中深水基坑围堰的设计，目前根据不同水文地质条件适用于深水基坑的围堰主要有钢板桩围堰、钢筋混凝土板桩围堰、咬合桩、连续墙、钢套箱围堰等。不同围堰类型都有其优缺点及适用条件。本文主要以咬合桩-双层钢板桩组合围堰设计为基础，介绍该设计在跨沱江雷音大桥工程的应用，为以后类似工程提供设计经验。

1 项目概况

雷音大桥主桥跨越沱江，单幅桥面宽度18m，主桥采用95m+175m+95m刚构连续梁结构跨过沱江。大桥主墩位于水中，主墩基坑周长161m，面积1465m2，基坑开挖深度最深约为8.1m，承台厚度为6m（底标高为337.608m），河床面标高为345.5～346.5m，其地质显示及现场勘探在345.5m标高为裸露基岩，且在资阳沱江汛期近10年来每年汛期一般在6—9月为主沱江水位随季节变化较大，常水位约4.3m，汛期水位约10m。施工区周围无须要保护的建（构）筑物和地下管线，基坑与四周边建筑物距离较远，对基坑无影响。

2 围堰选择

由于施工点处于沱江江心，常年水位较高，流速较快河床以上需要兼顾防水和防冲刷；河床以下基坑达8.1m为强-中风化基岩且裂隙较发育，需要加强措施防止开挖失稳。基于以上复杂条件现存单一围堰类型已无法同时满足河床以上防水防冲刷和河床以下边坡防护的要求，因此考虑河床上下分别防护并组合。

河床以上：根据工点处河水大于4m、河床为中风化泥岩、覆盖层较厚的特点结合表1的适用条件分析并对比经济和工期的要求，发现只有钢板桩围堰适用，再考虑汛期围堰刚度要求决定采用双层钢板桩加固。

表1 围堰及其适用条件

河床以下：河床以下开挖基坑防护主要有咬合桩和连续墙两种，从结构稳定性上两者都满足要求，从施工上咬合桩施工灵活多变，连续墙施工在河中平台搭设安全性差、导向墙施工困难。因此结合理论与施工要求本处防护咬合桩更为适用。

结合河床上下分别防护的要求和综合分析决定采用咬合桩-双层钢板桩组合围堰进行承台施工。

3 工艺流程

总体施工流程如下：施工准备→测量定位→内外层导向桩钢管桩插打→安装导向架→依次插打内外层钢板桩（从上游往下游进行）→两层钢板桩之间混凝土封底→施工钻孔平台→围堰内钢筋混凝土咬合桩施工→第一道钢板桩内支撑（含横撑）→排水→第二道钢板桩内支撑（含横撑）→排水→堵漏→凿除咬合桩桩头→施工冠梁→承台基础开挖施工。

4 施工工艺参数

4.1 支护结构施工

支护结构施工平面和立面分别如图1、图2所示。

图1 平面（单位：mm）

图2 立面

围堰尺寸为49.4m（长）×28m（宽）。

钢板桩型号为：SP-Ⅲ型拉森钢板桩，宽40cm，单根长9m。

围檩布置方式：36工字钢双拼布置。

钢板桩打入深度：嵌入强风化泥岩1.5m，锚固深度为1.5m。

外层导向钢管桩：φ630mm×10mm，采用引孔栽桩，深度为入岩3m，引孔直径1.6m。

内层导向钢管桩：φ529mm×8mm。

内、外层导向架：双拼36工字钢。

围堰内支撑：φ529×12mm。

围堰内斜：双拼18槽钢。

两层钢板桩之间内支撑：φ325mm×8mm。

双层钢板桩间距顺桥向2m，横桥向2.27m，封底混凝土高度2.0m。

钢板桩围檩的支撑包括内支撑及斜（角）撑，采用两层布置。距离围堰顶1.4m设置第一道内支撑梁、第二道内支撑梁距离第一道支撑4m。

咬合桩：在基坑一周钢板桩内侧按直径0.8m平均桩长11m咬合20cm进行布置，采用冲击钻成孔。在咬合桩顶部设置1.4m宽1.0m高的混凝土冠梁及钢管内支撑[1]，钢管内支撑布置形式同钢板桩围堰内支撑。

4.2 基坑降排水

咬合桩-双层钢板桩围堰为支护结构及止水帷幕的双重作业，在完成钢板桩级咬合桩施工后进行基坑内降水，降水与内支撑配合逐层进行，降一段进行一段内支撑作业，完成后再继续降水直到最后一层内支撑完成。在承台施工过程中要随时检查围堰是否存在漏水及基坑内的水位情况，如果存在围堰漏水需要及时进行堵漏，基坑内设置集水坑要随时进行抽水作业。

5 主要施工方法

5.1 引孔栽桩钢管桩安装导向架

围堰外侧按7.5～9.0m间隔布置一根630mm×10mm钢管桩，采用冲击钻引孔栽桩法施工钢管桩，嵌入岩石厚度3m，桩底采用C30水下混凝土埋设。承台围堰外一周按引孔栽桩法完成后，采用36号工字钢双拼在钢管顶面以外侧为边平放连接形成整体，作为钢板桩搭设的导向定位架[2]。

5.2 依次插打钢板桩（从上游往下游进行）及护脚混凝土浇筑

钢板桩采用2台振动锤进行同时施工（在水中侧采用浮吊配合DZ-60型振动锤施工，栈桥侧用50t吊装设备配合DZ-60型振动锤），整体起吊振动锤和钢板桩，利用自重顺锁口下插，利用导向架支撑做为定位桩，然后测量观测钢板桩垂直度和平面位置，满足要求后开启振动锤一边振动，一边插打下沉，矩形围堰先插上游边，在下游合拢。在矩形转角处需插打角桩[3]。

5.3 插打内层钢板桩及侧封底混凝土施工

内层钢板桩主要作用为与钢板桩形成内外模板，便于钢板桩内侧封底。内层钢板桩距离外层钢板桩间距为横桥向2.27m，纵桥向2.0m；施工先进行振动插打529mm×8mm钢管桩，然后布置36号工字钢双拼在钢管顶面以外侧为边平放连接形成整体，作为钢板桩打设的导向定位架，然后进行插打内层钢板桩封闭合拢。内层钢板桩插打完毕，进行对两层钢板桩内杂渣清理，采用长臂挖机及大功率12～20立方空压机配合砂石泵进行吸泥，将两侧钢板桩内覆盖层泥沙清理干净。清理完毕后进行钢板桩水下混凝土封底施工。混凝土封底部位是两层拉森钢板桩之间间隙，混凝土封固高度2.0m，采用C30水下混凝土。

5.4 施工咬合桩钻孔平台

钻控平台采用下部振打2400mm×20mm钢护筒，横向间距5.6～7.0m，纵向间距7.8m，入岩深度平均约为2m，纵横向均在水面以上使用16工字钢设置横撑及斜撑进行满焊联结，在焊接节点处增加200mm×100mm×10mm的钢板单面满焊在钢管上；钢管桩横撑及斜撑施工完成后，及时在钢管桩桩顶安装双拼45b工字钢纵向垫梁，垫梁上安装一层贝雷梁，然后采用横向分配I16型工字钢，纵向分配I16型工字钢，焊接成骨架，尺寸为3m×6m，上面焊接厚8mm的花纹钢板，做成3m×6m的钢桥面板进行铺筑，形成钻孔平台，钻孔平台高度同钢栈桥面同高，尺寸为42m×19m，钻孔平台与钢栈桥之间设置6m宽的连接通道[4]。

5.5 围堰内钢筋混凝土咬合桩施工

咬合桩采用2台旋挖钻机在钻孔平台上进行施工，根据设计坐标进行测量定位，然后利用振动锤进行安设钢护筒，钻机就位；咬合桩钻孔每施工8根为一浇筑段，达到规范要求后采用导管进行水下C35混凝土灌注，然后进行下一节段的施工，按此方法逐步完成整个围堰内钢筋混凝咬合桩的施工[5]。

5.6 围堰抽水与支撑

封底混凝土达到75%强度后在水面上安装第一层围檩及内支撑，高度距离围堰顶部1.4m，围檩采用双拼I36工字钢，内支撑采用529mm×12mm钢管，十字形布置内支撑，端部采用双拼18槽钢作为牛腿进行支撑；在两层钢板桩之间采用325mm×8mm钢管进行支撑。

第一层内支撑完成后进行围堰内抽水，抽水速度控制在50cm/h范围内。待围堰内抽水至第一层内支撑以下4.5m停止抽水，进行第二道内支撑的安装；第二道内支撑结构与第一层一致，施工完第二道内支撑后将围堰内水抽排干净，对两层钢板桩之间间隙也进行抽排干净，设置集水坑及时抽排渗漏水；对围堰内进行检查是否存在漏水情况进行及时堵漏。

5.7 凿除咬合桩桩头及施工冠梁

围堰内抽水完成后先进行围堰内表层的泥沙清理，形成工作面；由于咬合桩采用水下混凝土灌注，桩基顶部的混凝土多为浮浆及裹挟泥渣，不能满足强度要求，所以对咬合桩桩顶1.0m范围内的混凝土进行凿除，在桩头凿除时对于咬合桩与钢板桩之间的泥渣一起进行清理干净，然后再进行支模对咬合桩桩顶施工1.0m高的混凝土冠梁，冠梁宽度为1.4m，冠梁施工完成后进行基坑开挖工作。

6 结语

结合跨沱江雷音大桥围堰施工的实践案例，咬合桩-双层钢板桩组合围堰在江河深开挖基坑施工中结合了各自的优点形成一个有机整体，组合体具有结构稳定、适应性强、防水性能好的特点。相较于其他单类型围堰更突出表现在能够适应水深、流速快、开挖深度大等不同不良因素组成的复杂施工环境，并且组合围堰因其组合选择的多样性能够形成最优组合以适应不同复杂环境。该方案的成功实施为以后深水基坑围堰施工提供新的方法和思路，为咬合桩-双层钢板桩组合围堰施工提供合理性支撑，同时为其他组合围堰的选择提供理论基础和思维方向。