刘丽媛邢台皓海工程检测有限公司摘 要：以某高速公路工程为例，对该工程中桥梁钢板桩围堰施工技术展开分析，钢板桩围堰施工前需先准备施工使用的材料并搭建施工平台为施工做准备，然后开始安装导梁架，打入钢板桩，待钢板桩合龙后利用围檩和内部支撑进行固定，固定后采用混凝土进行封底施工，最后待桥梁承台建设后将钢板桩围堰拆除。
同时提出施工注意事项，以期保证钢板桩围堰施工质量，为同类工程提供参考。
关键词：高速公路;钢板桩;围堰施工;作者简介：刘丽媛（1989—），女，工程师，从事公路施工工作。
;0 引言高速公路跨河流桥梁施工时，其承台及桩基础结构多位于水下，为保证承台的施工质量，施工单位需要采用围堰技术来营造合适的施工环境，其中最常用的就是钢板桩围堰施工技术，本文就此展开探讨。
1 工程概况某高速公路工程路线全长88.3km，其中工程施工中包含大桥1座，桥梁长度为1 266m，设计为双向四车道，桥面宽度为26.4m，共计32孔，该桥梁建设的目的是跨越一条河流，桥梁的承台及桩基础均在水下施工，为保证整个桥梁结构的稳定性，桥梁承台施工时拟采用钢板桩围堰施工技术，通过钢板桩围堰的方式为桥梁承台建设提供施工环境。
基于此，本文对该工程桥梁钢板桩围堰施工技术进行分析。
2 钢板桩围堰施工技术2.1 材料机械选择2.1.1 选择要求钢板桩围堰施工前要选择施工使用的机械与材料，其中采用的材料主要为钢板桩与围檩，通过多种钢板桩材料的对比，本次施工采用拉森Ⅳ型钢板桩材料。
钢板桩的高度为170mm，宽度为40mm、厚度为15.5mm，其上方无穿孔，当钢板桩打入河流土层后利用围檩稳定连接，钢板桩内部利用钢管做支撑，以构成完整的结构。
经过钢板桩的受力分析，本次围檩施工采用H型钢，支撑钢管采用普通钢管，尺寸根据要求确定。
钢板桩围堰施工使用的施工机械包括配套的挖掘机、吊车、运输车等。
2.1.2 入场条件钢板桩材料由资质齐全的厂商负责提供，钢板桩入场前施工单位要做好检查工作，包括钢板桩外观检测与性能检查。
其中外观检查主要是对钢板桩的长度、厚度、高度、平直度、锁扣形状等外在进行查验，如发现其外观存在不合格的位置，需及时联系厂商进行处理或更换。
钢板桩性能检查采取抽样检测的方式，抽样比例为每20～50t抽取2个样本，检测工作在实验室完成，检测内容为钢板桩的化学成分、构件的拉伸性能、弯曲试验、钢板桩的强度、延伸率等性能，如检测结果不合格，则应抽取双倍样品检测，再不合格应全部检测，仍不合格则不得入场[1]。
2.1.3 存储方式经检测合格的钢板桩入场后要堆放至指定的位置，由于钢板桩施工采用的钢板桩数量较多，且钢板桩材料重量较大，施工单位选择的存储位置需具有一定的承载能力，以避免因压重过大导致地面出现变形问题。
确定存储位置后钢板桩按型号、规格、长度分类、分层堆放，每层堆放数量控制在5根以内，各层采用垫枕木间隔开，堆放后钢板桩的总高度不得超过2m，且每个区域的钢板桩均具有相应的标牌说明，待开始钢板桩围堰施工时，再采用吊运的方式进行运输及拼装。
吊运时采用2点起吊的方式，起吊前要对钢板桩缩口位置采取保护措施，以避免吊运中造成钢板桩损坏。
2.2 施工平台搭建(1）钢板桩围堰前，施工单位要在河面搭建施工平台，为钢板桩施工提供基础的操作空间，本工程施工平台采用浮式平台，搭设前先对固定锚进行精确定位，固定锚设置于河流中，其上游设置5个，下游设置2个，设置后利用直径为28mm的钢丝绳将其固定于河床。
钢丝绳的另一端连接于浮式平台的贝雷梁上，固定锚定位后再设置平台的定位桩，施工时先下放直径为630mm的护筒，下放后利用沙袋将其底部固定，然后在护筒内钻取直径为20cm、深度3m的孔道，最后利用小导管通过护筒向河床内灌入混凝土，使其在河床底部形成定位桩，桩体混凝土的灌注深度在50cm及以上[2]。
(2）河流下方固定后在河面铺设工作平台，其工作平台主要采用浮箱和舟节组拼而成，每块浮箱的尺寸为纵向36.5m×横向42m，浮箱吃水1m后可提供8 286t的浮力。
本次平台的搭建共采用46节标准舟节，每7节标准舟节利用贝雷梁相互连接，形成1排舟体，每2排舟体相互连接形成一组浮体，每组浮体的四周各设置一块浮箱，用于存放锚机，同时浮体上方利用工字钢拼装形成完整的施工平台，待施工平台设置完成后由监理单位组织验收，经验收合格后的平台开始钢板桩围堰施工。
2.3 打入钢板桩(1）施工平台验收合格后开始钢板桩围堰施工，打入钢板桩前施工单位要先设置导梁架，其主要作用是控制钢板桩的垂直度、平面尺寸、位置等，以确保围堰施工的准确性及质量。
导梁架搭设时利用90型振动锤打入4根导向桩，然后在导向桩内侧焊接4个牛腿用于支撑导梁。
导梁采用顺直的工字钢，安装时依据设计要求调整导梁的轴线及内边距离，然后采用焊合的方式固定于支撑上，待导梁安装后打入第一片钢板桩。
(2）第一片钢板桩是整个围堰施工的第一步，在插打时应将吊钩缓慢放下，下放过程中钢板桩背面应紧贴于导梁架，下放至设计高度后采用25t的吊车将60t的振动锤吊起，吊起过程中同时理顺其油管及电缆，吊至设计高度后将振动锤下放使其锤击钢板桩顶面。
下放过程中钢板桩要利用液压机夹紧，当钢板桩受到锤击后，会在自身重力及锤击力的作用下下降，当下降至设计高度后开始下一片钢板桩插打施工[3]。
(3）钢板桩插打过程中，施工单位要时刻监测钢板桩的倾斜度，如倾斜度超过±2%，应立即采取纠正措施，必要时可将其拔起重新插打，如钢板桩的倾斜度满足在±2%以内，则施工单位按照设计的插打顺序依次打入钢板桩即可。
此外，当钢板桩插打过程中出现下沉困难的现象时，施工单位要先检查是否遇到岩石等地质情况，若地质情况正常，则可以在钢板桩锁口位置涂刷黄油，待减少钢板桩的摩擦力后再次插打。
(4）钢板桩插打结束时要进行合龙，以形成封闭的环境，对于钢板桩的合龙施工，合龙位置宜选择在转角处，该区域具有双向调整的特征，能快速地实现合龙操作。
在开展合龙时，施工单位需先判断合龙段的距离是否满足钢板桩的宽度，如合龙段距离与钢板桩宽度存在偏差，则施工单位可以适当调整两侧钢板桩的距离，如经调整后其距离仍无法满足合龙要求，则施工单位应依据合龙段宽度制作异形桩，以实现合龙操作。
2.4 围檩及内支撑安装(1）钢板桩围堰合龙后为避免其在水压的作用下出现变形，要立即在围堰结构外侧安装围檩，同时在围堰结构内侧设置临时支撑，根据本工程围堰结构的尺寸大小，共设置5道围檩支撑，其前两道围檩均采用一根H型钢结构作水平支撑，采用直径62cm、壁厚1cm的钢管作斜撑，第三道围檩采用两根H型钢结构作水平支撑，采用直径62cm、壁厚1cm的钢管作斜撑，后两道围檩均采用两根H型钢结构作水平支撑，采用直径82cm、壁厚1cm的钢管作斜撑，所有型钢的尺寸均为400×400×20×20[4]。
(2）针对围檩支撑的位置及间距，第一道围檩型钢的顶面与河面保持对齐，第二道围檩与第一道围檩垂直距离为3.7m，其余后续每道围檩与前一道围檩垂直距离为1.7m；针对围堰的内部临时支撑均采用直径为62cm、壁厚1cm的钢管，临时支撑共设置有2道，其第一道临时支撑位于第三道围檩支撑下方的1.4m，第二道临时支撑位于混凝土地面上方50cm的位置，所有支撑结构的位置可根据工程实际情况微调。
(3）在设置临时支撑时，钢管的两侧需先放置于钢制的牛腿架上，然后采用人工作业的方式将其调整至设计的位置，整个调整过程中不得松开吊钩。
为实现临时支撑与围檩面的有效基础，钢管支撑的端头位置可添加钢板垫块，垫块添加后检测钢管支撑各个节点的状态，经检测合格后采用千斤顶施加预压轴向力，预压力施加时千斤顶需对称匀速施加，待支撑端头与钢板垫块连接紧密后，采用焊接的方式将其固定，然后将千斤顶卸除，进行下一个临时支撑的固定，直至全部固定完成。
2.5 基地开挖及封底(1）钢板桩围堰经支撑固定后开挖基地并进行封底作业，因本工程水下的土质多为粉质黏土，在水下开挖时主要采用吸泥机和抓斗的方式，开挖得到的土方利用准备好的运输车运送并堆放于指定的位置处理。
整个开挖过程由专人负责协调指挥，开挖中严禁施工机械对支撑结构造成碰撞，若造成碰撞应第一时间检查支撑的稳定性，以避免发生安全事故。
开挖至设计标高后，安排施工人员将基地清理干净并保持基地平整。
(2）基底开挖完成后使用混凝土材料封底施工，本次封底采用标号为C30的混凝土，混凝土的坍落度控制在180～200mm，封底厚度为120mm。
封底施工前在场地周围的拌和站准备混凝土材料，然后利用罐车运送至施工现场，运送至现场的混凝土材料经检测其坍落度和易性合格后，采用小导管进行水下混凝土的灌注，小导管直径为300mm，导管底口与基底保持20～30cm的高度，灌注时从基坑的四周向中心灌注，灌注中随时检测混凝土的灌注厚度[5]。
(3）由于封底的厚度较大，混凝土灌注时采用分层灌注的方式，其中首批混凝土灌注完成后小导管的埋深不得小于0.6m，全部混凝土灌注完成后混凝土的厚度应与设计的封底厚度相差10cm，此时需要对混凝土进行养护作业，养护时间为14～28d，待混凝土养护至设计强度后将围堰内的水抽干。
抽水采用抽水泵作业，整个抽水过程由专业人员负责指挥与监督，当围堰内的水全部抽出后，再在底层补浇10cm厚的混凝土垫层，养护至设计强度后即可开始承台施工。
2.6 围堰拆除当本工程桥梁承台施工完毕后，需要将围堰结构拆除，以恢复河流的自然状态，在拆除施工中先拆除围堰结构的内外支撑，拆除顺序由下向上进行，待支撑拆除后利用振动锤的振动功能对钢板桩周围的土体进行扰动，然后利用吊机进行拔桩作业。
拔桩过程中需从中间向两侧进行，必要时可采取跳拔的方式施工，拔桩时的起吊力由小到大依次增加，如拔桩中出现难以拔出的问题，则施工单位可以采取振动拔桩的方式，通过振动减少桩体的摩擦力，以顺利将其拔出，待所有的钢板桩全部拔出后需将河流表面恢复原样。
2.7 施工注意事项(1）在本工程钢板桩插打施工过程中，应注意断桩或桩体变形的问题发生，造成此问题的原因有两种，第一是在插打桩体时遇到了坚固的岩石，从而使钢板桩断裂；第二是钢板桩质量不合格，可能存在生锈的问题，导致其强度不足而断裂。
为避免此问题的发生，施工单位在施工前要做好地质调查工作，明确地下的地质情况，提前采取方案避免此问题的发生，此外，要做好从钢板桩的检测工作，存在质量问题的钢板桩不得使用。
(2）在钢板桩水下混凝土封底完成后，要将钢板桩内部的水全部抽出，在抽水过程中施工单位应注意做好堵漏处理，以避免抽水后河水顺缝隙流入钢板桩结构内。
常用的堵漏措施包括3种；其一，施工单位可以采用棉絮、黄油等将缝隙填充密实；其二，抽水过程中施工单位可以边抽水边向下铺洒干燥的细砂，通过抽水时的水压将细砂吸附于缝隙内；其三，当出现漏水问题时，施工单位可以利用止水带进行封堵[6]。
(3）钢板桩围堰中的水抽出后，基地可能会因水和土体的压力导致混凝土封层出现破坏，发生此问题的主要原因是施工前施工单位没有对基地的承载力进行验算，导致封层土的强度难以抵消其压力，从而造成封层破坏的问题。
为避免此问题的发生，施工单位应注意做好基地承载力的计算，首先在钢板桩围堰施工前对工程区域内的地质情况、水文条件详细勘察、分析，然后结合得到的相关参数，利用相关的公式计算出坑底的承载力，最后根据计算结果设计采用合理的混凝土材料。
3 结语钢桩围堰施工及时在高速公路桥梁建设中的应用，不仅能为桥梁的建设提供良好的施工环境，有效地保障桥梁承台施工质量，提升桥梁的稳定性，而且该技术还具有良好的经济性和安全性。
因此，为充分发挥钢板桩围堰施工技术的特点，施工单位在施工中要准确把握钢板桩围堰的施工要点，严格把控施工细节，同时实时监控其施工过程，以确保钢板桩围堰的施工质量，达到提升桥梁性能的目的。
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