桥梁建设钢板桩围堰技术应用

刘新明

（江西投资集团资溪高速公路投资开发有限公司，江西抚州 335300）

0 引言

公路工程是社会发展的重要基础设施，对社会发展和民众生活质量的提升具有重要影响。然而，在公路工程项目建设过程中需要克服一些特殊难题，如穿越河流和跨越既有线路等，这种情况下需要进行桥梁工程建设。公路桥梁建设具有较高的施工难度和较长的建设周期，尤其是对跨越河流的桥梁项目来说，需要在河流内进行大量的承台基础设施建设，因此施工危险性也较高。在当前的桥梁工程建设中，钢板桩围堰施工技术能够确保桥梁工程的稳定性和安全性。因此，应加强对该技术的研发和应用，以提升桥梁建设的整体水平。

1 钢板桩围堰内容

1.1 确定钢板桩结构形式

在桥梁钢板桩围堰施工中，确定钢板桩的结构形式是关键一步。需综合考虑水域特性、土质情况、水深变化和施工条件等因素，确定钢板桩的结构形式。例如，浅水区可选用较短的U 型或Z 型钢板桩，深水区应选用更高强度和更长的结构形式，以应对水流压力和土壤承载力的挑战。同时，也需要综合考虑钢板桩之间的距离、连接方式，以保证围堰的稳固性和施工效率。

1.2 加强钢板桩倾斜角度控制

在钢板桩围堰结构施工过程中，桩体之间通过锁口相互连接，因此下根桩的平面位置和垂直度会受到上根桩的影响。为确保结构性能符合要求，需要对首根钢板桩进行精确控制，以满足各项精度要求。

通常情况下，首根定位桩施工需要确保定位精度达到标准要求，纵横两条轴线的精度也需要符合标准。为了将定位桩在垂直方向上的偏差控制在合理范围内，可以设置导向架，并焊接20mm 厚的钢板进行轴线限位控制。

钢板桩插打施工会受到多种因素的影响，为将误差控制在合理范围内，需要综合考虑现场具体情况，加强对围堰结构倾斜度的控制，以提高施工安全性，并确保钢板桩结构的性能符合要求。

1.3 明确钢板桩插打位置

钢板桩围堰对钢板桩插打工序的要求并不高。然而，从实际应用效果来看，因受地质条件、自然环境、水位深度等因素的影响，仅依靠人工操作难以全面满足施工要求，钢板桩插打的精度控制难度较大。因此，在施工过程中，需要采取一些措施。第一，选择合适的位置安装导向架，以确保插打的位置准确。第二，施工过程中加强对位置精度的控制，防止插打过程中出现偏差等问题[1]。

2 工程背景

2.1 工程概况

某特大型桥梁工程项目建设地区的地势比较平坦，水系发达，是我国长江流域的支流。在该桥梁项目的建设过程中，施工单位选用了钢板桩围堰施工方式，以消除河流流动的影响，保证现场施工顺利进行。经过对现场的分析发现，水位和流量波动变化比较明显，受降雨影响较大，且现场地下水含量丰富，会对项目施工造成很大影响。

2.2 主要施工内容

施工内容较多，如选择施工材料与机械设备、确定钢板桩插打施工工序、落实现场监督管控措施，进行钢板桩围堰拆除等，每项工作对最终的施工效果都会产生影响。

2.3 工程难点

其一，施工所在区域的河床地质条件比较复杂，各个地区的标高波动变化较大，钢板桩插入的垂直度控制难度较高。其二，该桥梁项目设计钢板桩长度为24m，连接位置的焊接强度及顺直度是项目控制重点，也是施工难点。其三，由于该项目处于入海口位置，每日的涨潮和落潮差度会达到4m，所以围堰结构会受到海浪冲击的影响，内支撑结构面临着较大的风险，容易发生结构损坏等安全事故[2]。

3 施工方法

3.1 钢板桩焊接

该桥梁项目的钢板桩长度为24m，由单根钢板桩长度为6m、18m 的材料焊接形成。在焊接过程中，采用双面坡口形式，并采取多层二氧化碳保护焊的方式进行，焊缝略微超出板面，进行焊缝打磨处理，并在两侧焊接加强钢板，以确保结构的强度符合标准。

3.2 钢板桩插打施工

首先，在进行钢板桩施工前，需要进行测量定位，并进行控制点标注。经监理工程师复核检测合格方可进行钢板桩插打作业。

其次，在确定定位桩的基础上，安装定位横梁。由于该工程项目在钢板桩围堰施工前已完成钻孔桩施工，因此需要保留钻孔桩顶部的钢护筒，并使用钢护筒焊接牛腿进行定位。在钢护筒上焊接工字钢，并在牛腿上安装两道围檩作为定位支撑，并在上部焊接工字钢作为导向装置。

最后，钢板桩的插打和合龙是关键环节。第一根钢板桩的精度必须达到要求。可使用工字钢进行内外围檩焊接，形成井字定位架，确保定位的准确性和精度合格。在下游合龙钢板桩时，需要精确计算合拢段的位置，并使用异型钢板桩进行现场控制，然后进行焊接作业，以满足整体结构的强度要求，确保密封性符合标准。

3.3 水下吸泥施工

在水下吸泥施工环节，需使用高压气泵吸泥机，该设备由直径273mm 的钢管组成，顶部安装有3cm 的送气管，能够形成一个循环系统。施工过程中，将整个设备完全伸入水中，通过高压泵将气体输送到送气管中，在坑底进行持续的搅拌处理，随着气流的逐渐排放，在钢管内部会形成负压状态，进而将泥水从底部排出。

3.4 封底混凝土施工

封底过程中应该先从一侧围堰开始，使用导管法进行施工，应确保每一根导管的设置作业半径都在5m 以内。

第一，放线。根据要求确定底部标高。

第二，基坑清底。钢板桩围堰制作结束后，开始清底作业。潜水员进入内部，检查桩的周边，并进行底部处理，确保达到设计标高。

第三，施工布置。首先，设置符合要求的封底平台，采用钢护筒、顶层支撑等结构，通过浇筑混凝土方式形成整体结构；其次，按照要求进行导管安装施工，并应用50t 汽车吊开展吊装；最后，因现场水位变动较大，容易发生围堰内外压差变化过大的情况，封底作业时间较长，极易出现封底不合格情况，故封底环节应采取浇筑混凝土方式，并做好现场施工控制工作，以满足水位平衡的要求[3]。

注意事项：第一，合理布置导管部件；第二，加强配合比参数控制，确保混合料强度符合要求，达到流动性要求，坍落度为20～22cm，进而保证现场施工顺利进行。

3.5 内支撑的安装与拆除

内支撑安装：进行抽水作业时需要将水位降低到每根内支撑下部的80cm 位置，并使用浮箱将工作人员运送到内支撑位置。然后，在每道支撑上焊接工字钢牛腿，确保每个支撑都有一个牛腿，使其顶面处于同一水平面。使用履带吊和人工协作的方式将内支撑的各个杆件安装到牛腿顶面，并进行焊接，形成整体结构。每一道内支撑焊接结束之后继续抽水，进行下一道支撑的焊接作业。

支撑拆除：在承台和墩身结构施工中，各个承台、墩身周围使用粗砂进行回填处理，并在一道支撑下部50cm 左右的位置进行C20 混凝土浇筑施工，在结构强度达到设计要求的80%以上时，即可进行底部内支撑拆除，并完成围堰结构体系的转换[4]。

在承台、墩身结构部分达到最高水位以上100cm时，应及时进行钢板桩拔除处理。拔除环节，从下游开始逐步延伸到上游，且拔桩起点应距离角桩5 根以上。

3.6 建立变形监测基准点

3.6.1 基准点布设原则

基准观测点的设置非常重要，尤其需要加强沉降参数监测。通常需要设置合理数量的观测点，并确保监测的便利性。基准点的设置不应位于规划道路和地下管线中，距离待测构筑物约150m 左右，点位间隔在200～300m 之间，至少应设置3 个基准点，并根据现场实际情况确定具体位置。

该工程项目确定基准点后，应使用十字交叉标志进行标记，并使混凝土路面露出约1～2mm，以确保基准点监测顺利进行。基准点埋设工作结束，达到稳定要求后，按照国家城市水准点的标准设置一等闭合水准路线，用于监测高程参数，为垂直位移观测提供基础。同时，根据水平位移监测需求，设置基准网并测量一等导线，以获得基准点的坐标参数，组合形成水平位移观测基准点，定期对基准点进行复测，以获得准确的数据信息。

3.6.2 基准点埋设过程

根据国家监测控制网要求进行基准点埋设，采用钻孔方式施工，具体步骤如下：

第一，使用电动钻具进行钻孔，钻孔直径为65mm，深度为122mm。

第二，清理钻孔内的残渣，确保孔内干净，并注入清水。

第三，加入适量的锚固剂，并进行搅拌处理。

第四，安装观测标志。

第五，使用锚固剂填充标志与钻孔之间的间隙。

第六，至少养护15 天。

3.6.3 基准点使用及保护

基准点埋设完成且养护工作结束之后，进行3 次复测，确保基准点达到稳定状态才能投入使用。基准点监测非常重要，需要确保各项沉降数据监测达到连续、正确的效果，以保证变形监测精度。

3.7 变形监测点设置

3.7.1 设置监测点

在监测点的设置中，需将之布置在稳定、易保存的区域，同时设置高程基准点，选择合适的布点机械，加强对监测点的安全防护，并根据具体情况确定监测点的设置数量。

3.7.2 工作基点及监测点埋设

工作基点选择确定后，其埋设方法和监测点相同。按照目前的技术标准，上游短边以及大小里程长边设置的工作基点密度应高一些，下游短边密度低一些，从而满足现场观测要求。同时，需在监测点中安装全站仪，以准确掌握钢板桩围堰的顶部变化情况和工作状况，进而分析现场运行条件，保证现场施工达到标准的要求。

3.8 变形监测流程

变形监测需要应用精密度较高的全站仪等设备，同时要联合使用钢卷尺等进行复核测量，以达到观测精度标准。在变形监测环节，需要组建监测工作团队，准备好相关设备，加强变形监测时间控制，绘制好相应的图形，并做好对各项测量数据的记录。

3.8.1 采集变形监测各项数据

在项目变形监测过程中，必须根据实际情况确定适宜的变形监测点位，并使用先进的测量设备，以准确收集各项变形数据，从而为钢板桩围堰的质量判断提供基础。在监测过程中，需要确保收集到的数据能够真实反映实际的变形位移量，并满足数据精度要求，以符合质量监控标准。

在现场安装全站仪设备时，需要测量仪器的标高3 次并计算平均参数值，然后将此平均值减去1mm 以确定仪器高度。在观测过程中，使用全站仪的反射片观测模式进行测量，并在现场记录每个监测点位的三维坐标参数，将这些三维坐标数据填写在对应的编号监测点位上。

为了保证数据的准确性和一致性，在每个监测阶段都要固定监测人员、仪器和方法，以确保每次观测条件的一致性，以避免因不利影响因素，导致观测数据出现偏差，从而提高监测精度，保证监测数据的可靠性、真实性，提升监测数据的应用价值[5]。

同时，需要根据现场施工需求确定恰当的变形监测频率。例如，在基坑开挖过程中，每天进行1 次监测；在支护阶段，每2 天进行1 次监测，并连续观测30天；之后调整为每3 天进行1 次观测。如果遇到以下情况，应将监测频率整为一天观测3 次：数据超过预警值、数据变化量过大或速度过快、上游水电站放水、洪水期或洪水后、钢板桩或内支撑出现变形等。

3.8.2 变形监测内业数据处理

在采集外业变形监测数据的过程中，应将各项数据填写到水平位移监测表和垂直位移监测表中，并计算每日的变形监测速率和累计变化值。每次监测结束后都应及时处理监测数据，如果发现数据超出标准，应立即组织人员进行现场检查，并将监测结果汇报给相关单位。

4 结语

随着我国交通事业的蓬勃发展，桥梁项目的建设水平不断提升。在一些大型跨江、跨海等桥梁工程项目中，现场施工面临较大的挑战，而钢板桩围堰技术能够确保桥梁工程的稳定性和安全性。在该技术的应用过程中，必须强化施工材料的选择，合理制订和实施现场施工方案，并加强对每个细节的控制，以保证确保桥梁工程的安全性和稳定性，为公路桥梁的顺利运行打下坚实基础。