钢板桩围堰施工技术论文

1阻水钢板桩与漫水钢板桩围堰方案比选

根据以往施工经验，一般采用加高钢板桩围堰和加强内支撑来防止洪水淹没墩台；但同时我们也考虑了一种漫水钢板桩围堰，也就是在洪水期可以淹没围堰，洪水过后又能保持钢板桩围堰顶在正常水位以上，方便度汛以后墩台的施工。经过反复的现场调查和方案比选，确定采用方案二。从施工技术要求、难度以及施工安全风险、投入成本来看还是方案二比较合适。因为方案一不确定因素多随之带来的后续施工风险太大。

2钢板桩围堰总体设计方案

2.1钢板桩围堰主要功能

钢板桩围堰作为水中和岸上承台施工的防护和防水结构，除承受围堰四周及底部的土体和水的压力外，还受到黄河河道内水流和冬季冰凌的作用，钢板桩围堰需要满足以下要求：①在工作状态下，围堰应满足在最高水位情况下的安全性和可靠性要求，能够为承台施工作业提供合适的空间和场地，满足承台及墩身施工全过程的作业需要，并具有足够的安全储备。②在非工作状态下，主要指冬季度凌汛和夏季洪汛达到围堰停止工作的状态，钢板桩围堰内停止施工人员作业，此时钢板桩围堰应能满足整体安全性的要求。在河床经水流冲刷至最低冲刷线后基础具有足够的稳地性和抗冲刷能力，在冬季冰凌通过时具有足够的抗冲击能力和整体稳定性，允许出现局部可修复的损坏。

2.2钢板桩围堰的结构形式

①围堰平面设计。主桥承台平面尺寸为33.2×17.3m，综合考虑承台后续施工以及空间要求钢板桩围堰平面设计为矩形，尺寸为43×20m，净尺寸为41.88×18.88m。钢板桩围堰采用德国拉森Ⅳ型钢板桩，单根钢板桩长度为18m。

②内支撑体系设计。根据以往的施工经验，钢板桩的内支撑一般采用型钢，结构形式多为围堰外侧为一圈内围囹，其余为型钢支撑。结构简单，受力明确，不过这种形式的支撑只能用于尺寸较小的围堰，尺寸过大将导致型钢的长细比过大，压杆稳定性差，为此，本钢板桩围堰采用ф630×10mm的螺旋管作为支撑。内支撑水平向设置3道，分别形成稳定的平面桁架。每层内支撑体系采用由多层I56a组合内圈梁，上下设置I32a反力牛腿保证内圈梁与钢板桩连接成稳定体系，同时亦起到分点限制圈梁自由度作用增强稳定性。内支撑钢管现场采用法兰对接，纵横向Φ630mm×10mm钢管交错布置，采用专门设计的十字形卡箍连接。钢管内支撑与内圈梁之间采用可调节伸缩装置，保证内支撑安装后提供一定的预推力，防止围堰抽水吸泥后由于支撑之间的间隙造成围堰变形过大。每层钢管内支撑在短边方向竖向设置为桁架，保证三层内支撑体系竖向形成稳定支撑体系。

3水中钢板桩围堰设计与验算

工况1：钢板桩施工完成后，围堰内抽水到10.0m，进行第一道内支撑安装，短支撑标高为11.0m，长支撑在短支撑上，标高为11.63；验算钢板桩和内支撑受力。工况2：第一道内支撑安装完成后，进行围堰内开挖。将围堰内开挖到第二道短支撑设计位置以下1.0m，标高为7.0m；验算在安装第二道支撑前钢板桩和第一道支撑的受力。工况3：安装好第二道内支撑，继续开挖，将围堰内挖土到第三道短支撑设计位置以下1.0m，标高为0m；验算钢板桩和第一、二道内支撑受力。工况4：安装好第三道内支撑，继续挖土，直至围堰底部设计标高1.85m，在此过程中将有地下水涌出；采用高压水枪配合水泵进行水下清淤至围堰底部。清淤抽水完成后进行混凝土封底；验算在封底前三道支撑和钢板桩的受力。需要注意的是，所有工况下，均需要验算由于水流的冲击加大围堰的受力；封底混凝土满足强度要求后，接下来进行承台施工，承台混凝土分两次浇筑，第一次为0m厚，第二次为3.0m厚。承台第一次混凝土浇筑完成后，强度满足要求后拆除侧模板，将围堰底部以上0m范围杂物清理彻底。然后在围堰底部以上0m承台和钢板桩围堰间注水减小钢板桩和支撑的作用力，拆除下层内支撑，利用圆木支撑于钢板桩与下层承台上将支撑力分配到其它支撑上，继续施工完承台墩座后拆除钢板桩围堰内支撑，待洪水退去后清理承台表面继续进行墩座和墩身施工，期间根据具体情况适时拆除钢板桩围堰。

4钢板桩围堰施工及安全度汛

主桥水中墩位于黄河主河道，施工条件复杂。待钻孔桩施工完成后，拆除钢板桩顶部范围内的钢平台，平台剩余部分可作为钢板桩临时存放场地和施工作业场地。钢板桩施打采用40t龙门吊机、50t履带吊配合液压震动锤进行。拆除平台与施打钢板桩同步进行，有效提高施工效率。待承台施工完且承台下部内支撑体系拆除完毕后，利用已经施工的承台顶面设置加强支撑体系保证安全度汛，特别是利用连通器原理在钢板桩水面以下1米左右安装一个进水阀门，保证围堰内外水位平衡，减少洪水对围堰冲击压力。根据实际量测，当年洪水位标高约13.5m，与前期预测一致。度汛以后，经检查，钢板桩围堰本体并没有损伤，只是围堰内淤积严重，不影响抽水后施工墩台。

5钢板桩围堰施工总结

黄河特大桥主桥深水钢板桩围堰平面尺寸较大、施工区域土层结构复杂，而且面临夏季、冬季洪期影响，风险极高，通过此次漫水钢板桩围堰设计与施工，探索了一套首次可以让洪水漫过钢板桩围堰安全度汛施工方案，较之前常规钢板桩施工方案必须要求在洪水来临之前完成全部水下施工和钢板桩围堰的拔出，解决了工期制约因素、减少了抢工成本，同样比较阻水钢板桩施工减少了洪水冲击深度、流量、流速等诸多不确定因素造成钢板桩围堰施工风险及成本。

作者:何勇赵金鹏单位:中铁一局集团桥梁工程有限公司