1工程概况
某特大桥全桥长2477.46m，共84孔，位于水中部分约340m。24#～27#共4个墩台需要在水域中施工，其中有14个墩台采用钢板桩围堰施工。本工程备选方案主要有三种:钢套箱方案、钢吊箱方案、钢板桩围堰方案。经比较，钢套箱和钢吊箱钢材投入多、回收率低，下沉时设备及人员投入多，工序复杂;采用钢板桩围堰方案可实现快速施工，其速度快，作业周期短，支护所用材料可全面回收再利用，且经济性比较于钢套箱及钢吊箱等施工方案要显著，仅是要严格加强止水措施施做。故此，在浅水区域优先选用钢板桩围堰施工方案。经试验，本工程最终采用12m拉森钢板，双拼H400×400型钢作为钢腰梁，内支撑采用Φ630×20钢管，钢管上斜撑亦采用Φ630×20钢管，在内支撑的中央采用Φ630×10钢管作为内支撑托柱，围堰四角采用双拼H400×400型钢作为斜撑，共水平设置五道内支撑。
2钢板桩围堰方案实施
2.1基本准备工作
方案实施前，全面测量各墩位区域准确水深，合理统筹各工序施做程序，做好施工人员、设备和材料进场组织与协调。编制实施性施组计划及工序施工作业指导书，按计划有步骤地开展钢板桩围堰施工方案作业。钢板桩运抵施工现场后，严格进行检查及分类编号，并登记造册后码放于指定位置。运抵工地的钢板桩，需进行系统整理，清除锁口内杂物(如电焊瘤渣、废填充物等)，对缺陷部位加以整修。首先，对钢板桩锁口逐一检查。检查可取一块长约2m相同类型、规格新钢板桩作为衡量标尺，对全部该类型号钢板桩自桩头至桩尾逐一做锁口普查。检查一般用卷扬机拉动标准钢板桩平车进行，在检查过程中发现诸如锁口扭曲及“死弯”等问题及时进行处理。要想使每片钢板桩的两侧锁口平行，并且尽量让钢板桩的宽度全部在同一宽度规格内，就要统一进行宽度检查，检查方法是将每一片钢板桩划定为上、中、下三个部分，利用钢尺对其宽度分别测量，确保所有桩宽都在同一尺寸范围内，并且每片相邻数差值控制在1mm以内。如果是肉眼就发现的局部变形应当立即进行加密测量。如果偏差较大，不宜继续使用。如果钢板桩存在桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等问题，一经发现立即处理，不得继续使用。对于检查已经合格的钢板桩，要想使其在施打过程中能够插拔顺利，且防渗效果佳，应对其板体进行涂抹混合油防锈处理。
2.2钢板桩施打
为达到隔绝河水，且对边坡形成支护目的，减少砂土涌动进入基坑问题的发生，本工程选择了钢板桩进行围堰施工。本工程的24#～27#承台跨河，承台几何尺寸为6.9m×11.4m，为使基坑外边空余1.5m以上的工作面，钢板桩施打长宽定为9.9m×14.4m。在这之中24#～25#承台处于富水区，其水位在3m左右，基坑挖深大致是水面到基坑底7m左右，由于施工便桥平台较高，为确保钢板桩入土深度能够满足设计要求，围堰足够稳定牢固，选择15m钢板桩实施全封闭围堰施工;而26#～33#位于河床上，水深较浅，所以基坑开挖大致在5～6m左右，故而选择12m拉森钢板桩实施围堰施工。26#～33#承台围堰选择了Ⅳ型12m长小企口拉森钢板桩，机械选择了400型履带式机械手打桩机。在钢板桩施打前进行测量，通过测量定出的轴线确定了工作面范围。而由于24#～25#承台位于河水中，为了避免河水流进基坑里，钢板桩沿基坑四周应该具有连续封闭的帷幕，并且河内也需要搭建临时施工站人排架，这一问题可通过钢板桩打入河中临时搭建代替解决。
2.3围檩安装
该基坑开挖深度为10.3m，开挖尺寸为26.1m×14.6m，共布置五道支撑。第一、二道围檩均采用一根H型钢(400×400×20×20)，直撑、斜撑采用外径62cm，壁厚1cm的钢管;第三道围檩采用两根H型钢(400×400×20×20)，直撑钢管外径62cm，壁厚1cm，斜撑采用外径82cm，壁厚1cm的钢管;第四、五道围檩采用两根H型钢(400×400×20×20)，临时支撑均采用外径82cm，壁厚1cm的钢管。第一道钢管的顶面与原地面平齐，第二道围檩中心距第一道围檩中心3.7m，第三道围檩中心至第二道围檩中心1.7m，第一道临时支撑位置在第三道支撑下1.4m，该道围檩直接支撑在桩头上，因此，可根据实际情况稍作上下移动，第二道临时支撑安装在封底混凝土顶面上50cm处。经检查合格的支撑材料采用25t起重机吊运到位，支撑材料吊运采用两点起吊方式，吊运过程须始终保持支撑材料平稳，避免碰撞，不造成变形等损害。支撑材料吊运到位后，必须先将支撑材料两端放置于钢制牛腿架上，再人工辅助将支撑材料调整至设计位置并严格临时固定，切不可先松开吊钩。对因围护桩施工误差造成支撑端头不能与钢围檩面紧密接触的问题，须于围檩面与支撑端头间加设钢板垫块加以解决，以确保支撑轴向受力均匀一致。经对支撑材料临时固定后，即及时检查各节点连接状态，确认符合要求即可施加预压轴向力。施加预压轴向力时须保持两施压千斤顶对称同步工作，预压轴向力须分级匀速施加，并重复进行，活络头锲入钢楔间隙应不大于70mm。压力施加完毕后于活络头中锲紧钢垫块，并焊接牢固。再次检查各连接点状态，必要时对节点重新进行加固，待压力稳定时予以固定锁紧，于活络头内锲紧钢垫块并牢固焊接，而后泻油松开千斤顶并解开钢丝绳，即完成该根支撑材料安装［1］。
2.4水下开挖
本工程的地质主要是砂层，因此开挖工艺选择的是水下射水吸泥。在插打施工结束后即通过泥浆泵配合高压射水实现围堰内的土方清除。围堰内取土选择了不排水取土，过程中同时使用抽水机对围堰内进行补水，需保持内外水位一致，以保证围堰安全。开挖时及时测量基坑底标高，如达到设计基底标高，即停止高压射水。如果开挖期间河道水位较低，为减少水下开挖量，先行用两台水泵进行高压射水，并抽净钢板桩围堰内水量，同时两台泥浆泵辅助吸出混合泥砂水施工。泥浆泵吸泥过程中尽量控制泥面均匀下降，吸泥至每层支撑面下1m时，须及时安装围檩和内撑，而后继续吸泥施工于下一层支撑范围内，直至吸泥作业至泥面一定标高时，基坑呈现轻微涌砂症状。此情较危险，应视施工时河道水位，及时通过计算确定工序时机，应及时停止围堰内抽水吸泥施工，并向围堰内补水至一定高度。同时采取水下射水吸泥，以吸泥至设计标高－24.9m位置，整个开挖过程派专人探测桩基基底高程，做好各处施工测深记录，以保证吸泥到设计标高［1］。
2.5水下浇筑封底混凝土
封底混凝土所用导管采用Φ325mm无缝钢管，每管节长17m，导管使用前进行水密性试验。要求导管拼装过程每接头进行预紧检查，导管下置与固定时，控制导管下口悬空15～20cm。导管布置与固定原则上利用原钻孔工作平台，每导管作业半径不大于5m，据此每墩布置封底混凝土导管5套［2］。围堰封底混凝土采取一次性浇注方式，混凝土选择拌合站集中拌制运输到施工现场的运输方式。第一次混凝土灌注时，使用10m3的集料斗进行储料，储料斗满后拔球开始浇注。第一次浇筑完成后导管埋深应大于0.6～0.8m。封底混凝土的浇注顺序为先低处，后高处。选择这样的顺序是因为，首先灌注低处混凝土，可以使高处灌注的混凝土往低处流的问题少发生，从而避免导管底口脱空而进水，避免导管埋深过浅。
2.6钢板桩拆除
钢板桩围堰的拆除是首先从下游开始，在拔桩前先将围堰内支撑，自下而上陆续拆除，同时加水至高出围堰外水位1～1.5m高程，以使内外水压保持平衡。先用震动锤向下击打钢板桩2cm，使钢板桩与封底混凝土错动脱离。再于下游区域选择一较易拔出钢板桩板块，先略锤击振动其并拔高1～2m，而后自该先行拔出板块开始依次将其他钢板桩板块均拔高至与该板块基本同标高，待钢板桩全部松动后，自本板块开始于下游分别两侧向上游方向顺序拔出所有围堰钢板桩［2］，必要时进行水下切割。
3结语
通过本工程钢板桩围堰施工实践，总结了较好的施工经验，工程以及施工安全效果比较明显，同时节约了工程成本，保证了计划工期。该基础工程钢板桩围堰施工实践不仅为富水区域桥梁下部工程施工提供安全可靠的方法，也为该技术的推广应用以及施工质量控制积累了技术经验。
作者：李伟华 单位：京新高速公路张家口管理处
