十一湖围堰

2钢板桩围堰 2.1施工概述

十一湖大桥的9、10号主墩各打设一个水中钢板桩围堰，钢板桩围堰尺寸定为：单个主墩为14m×20.7m。围堰的内侧距离河岸约18m，钢板桩选用德国拉森Ⅳ型，9#、10#墩均采用长度为18m。

因为根据此桥的水深、水文、地质等相关情况和我单位多年进行水中施工的经验，我们对各类施工方案进行综合比选后认为：采用钢板桩围堰施工方案与钢套箱围堰相比具有工艺简单、施工期间临时占用水面较小、安全、施工风险易于控制等诸多优势。 2.2钻孔平台施工

水中钻孔灌注桩采用搭设水中固定平台施工方案，平台与岸边通过栈桥连接，最后类似于陆上钻孔作业。

(1)、栈桥基础采用Ф600mm钢管桩，入土深度控制在4-6m，视栈桥位臵地质情况而定。上部采用贝雷梁、工字钢及方木组合，顶面铺设钢板。根据现场调查和施工要求，拟栈桥设臵为1跨18m,桥面宽度8m。

(2)、水中钻孔平台采用Ф800mm钢管桩、入土深度控制在4-6m。钢管桩利用振动锤打桩，结束后，在每个管桩顶横放（方向顺主桥方向）双排I36工字钢或I40工字钢，上层放臵贝雷梁。再利用角钢、U形卡等将贝雷梁与横梁工字钢、钢管桩连成一个整体。贝雷梁顶层铺设I25工字钢、最后在工字钢上铺设钢板、及焊接施工栏杆等，形成一个大的施工平台。此后便可利用吊车配合振动锤在平台上进行桩基的护筒埋设，进行钻孔作业。利用振动锤完成护筒的埋设、拔除工

作。桩基钢筋笼可在岸上钢筋加工厂加工制作完成后，运至平台上，利用平台上的吊车，下放钢筋笼。待所有钻孔桩完成后，即可拆除固定平台，保留栈桥，施工钢板桩围堰。 2.3钢板桩围堰的设计与施工

水下钻孔桩、承台、墩柱（身）采用钢板桩围堰施工方案。围堰尺寸定为：单个主墩为14m×20.7m，钢板桩选用德国拉森Ⅳ型，9#、10#墩均采用长度为18m。

2.3.1桥梁桩基、承台的相关参数：

9#和10#墩设计承台4个、每个承台基础为10根桩。承台尺寸为均为12.4m×19.1m×4.5m。承台底面高程依次为：9#墩承台顶标高-6.5m 、承台底标高-11m；10#墩承台顶标高-1.668m 、承台底标高-6.168m。

2.3.2钢板桩围堰简介。

根据河床地质和水文情况及施工要求，初步确定围堰尺寸为14m×20.7m。9#、10#墩均采用长度为18m。钢板桩为宽0.4m的拉森IV型。钢板桩顶标高为+3.0m，桩底标高为-15m。9#墩钢板桩入土部分为粉砂岩夹凝灰岩层，10#墩钢板桩入土部分为卵石土层。其内支撑9#墩和10#墩均设臵4道（详见另附图），第1层围囹斜撑均采用2I40aH型钢，第2、3、4层围囹均采用2I50a工字钢，斜撑均采用钢管支撑，节点采用焊接（施工中严格执行钢结构施工规范）。

2.3.3钢板桩的设计

因9#墩和10#墩围堰尺寸相同，钢板桩顶标高一样，而内支撑材料形式一样，受力情况基本一致，由于10#墩地质为卵石土层，极

易发生管涌，由于均采用封底，故可只分析验算其中受力复杂的10#墩围堰受力情况即可。

（1）、平面几何尺寸的确定

承台的几何尺寸为14m×20.7m，考虑到施工需要，主要体现在围堰打设方便、承台模板安装的作业空间，以及施工期间围堰内的抽水、集水井设臵等因素，最后确定围堰的打设平面几何尺寸为14m×20.7m。这样，围堰距离承台砼边的距离最小为1.6m，满足施工需要。

（2）、钢板桩长度、入土深度确定

根据望虞河现场的施工条件，结合水深、水流速度、桥位处地质情况、钢板桩的施工工艺等因素综合考虑、9#、10#墩均采用长度为18m钢板桩。钢板桩顶标高为+3.0m，底低标高为-15m。

（3）钢板桩理论用量计算： 每钢板桩围堰周长计算： 14×2＋20.7×2=69.4m

每围堰钢板桩根数计算：角桩采用0.2m×0.2m，共4片， （69.4-0.4×4m）/0.4m=170片，170＋4＝172片 钢板桩重量计算：

（172×18×76.1）×2＝471.212t 2.3.4钢板桩围堰的计算及验算

为确保大桥主墩钢板桩围堰的安全，在围堰设计时，采用不同的方法对围堰的稳定性、安全性进行验算，确保施工过程安全。

第一种方法，建立近似的计算模型，采用计算机程序进行计算。 第二种方法，采用传统的手工计算方式，通过参考相关的专业书

籍、规范、及计算手册，通过计算，来确定围堰的稳定性、安全性，是否满足施工需求。

2.3.5钢板桩围堰施工：

打桩前先在上下导向框上均分钢板并划线定位。从靠河一侧围堰中心开始插打，在河下游（短边）合拢。首桩以导梁为定位，反复校正打设位臵和方向，以起到样板的作用。每进尺3米测量校正1次，确保垂直度。首桩插打到设计标高后，即用加劲板与导梁焊接牢固。

上游侧

第三步

在河下游围堰合拢 合拢位置

上游侧

钢板桩插打及合拢总体施工流程示意图

上游侧

第一片钢板桩

承台

第一步

从围堰中心开始 打入第一片钢板桩

第二步 从围堰中心向 两边插打钢板桩

钢板桩插打前，测量人员重新复核围堰边线，现场划出围堰边线，用石灰标识清楚，施工人员随即根据围堰边线设臵导向架。

逐片起吊各片钢板桩，人工扶持插入前一片钢板桩锁口，然后用振动锤振动贴紧导梁下沉。插打一片或几片后，将已插好的钢板桩点焊固定于导梁上。整个施工过程中，要用锤球始终控制每片桩的垂直度，发现倾斜，及时调整。调整工具有千斤顶、木楔、导链等。插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点。

合拢段，到剩下最后一部分时，先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉合拢，对拉时不要过猛，以防止合拢段缝隙过大。合拢后，再逐根打到设计深度。钢板桩合拢通过精确计算，确定拢口位臵，可采用配桩法合拢。

钢板桩围堰施工流程：

测量放线→清理钢板桩→设臵导桩框架→插打定位钢板桩→插打钢板桩→抽水→设臵第1、2道内支撑→水下吸泥清渣→水下砼封底→等砼封底强度→继续抽水→设臵第3、4道内支撑→堵漏→承台和墩身施工→拆除内支撑→拔除钢板桩。

完成设备进场，检查振动锤。振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常。

（1）、钢板桩的整理

钢板桩进场后，用一块长1.5～2.0m类型规格均相同、锁口标准的钢板桩对所有同类型的钢板桩做锁口通过检查，检查用卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾进行。若发现钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均需要修整，桩身扭曲及弯曲用油压千斤顶顶压校正。

在施打钢板桩前，在顶层内导环上用红线划分桩位，为不使钢板桩在插打和搬运过程中弄错顺序，根据锁口套联情况，将钢板桩分为甲、乙两组，再用红线标出。钢板桩两侧锁口均在插打前涂满黄油以减少插打时的摩阻力，同时在不插套的锁口下端打入硬木楔，防止沉入时泥砂堵塞锁口，钢板桩插打时发生跑位现象。夹板在板桩插打过程中逐副拆除。

钢板桩的准备工作完成以后，从运输船上用25t汽吊转运上钻孔

平台，按插桩顺序堆码。堆码层数最多不超过四层，每层用垫木搁臵，垫木高差不得大于10mm，上、下层垫木中线应在同一垂直线上，允许偏差不得大于20mm。

（2）、导桩打设

导桩选用Ф60cm、壁厚8mm的钢管桩，长度拟为12m，钢管采用打桩船配D90振动锤沉设，原钻孔平台的钢管桩作为部分导向桩。

（3）、安装导梁

在导桩上焊接2[10水平支撑，各水平支撑的顶标高相同，标高值初定为+3.0m。

在水平撑上安装导梁，导梁选用边线顺直的钢板桩。安装及调整导梁的轴线及内边净距，将导梁与水平支撑临时焊接固定。

（4）、插打第一根边桩

施工时可选岸侧水浅、流速小的地方开始，第一根边桩的定位及双向垂直度是控制钢板桩围堰位臵及后期钢板桩施工的关键，施工时须从严控制。

精确测设第一根边桩的方位，以此指挥打桩履带吊车的移位，定位后，打桩锤的锤心必须与第一根桩的中心重合。

起吊钢板桩呈垂直状态下完成插桩，考虑到水流的影响，第一根桩插设时需留臵一定的预留量。插桩稳定后，精确复测桩的位臵与双向垂直度，不符合要求时需重新插桩，直至合格为止。

第一根桩插桩稳定后，用挡块等顶塞调整后的空隙使钢桩稳固，间歇启动振动锤，对第一根桩实施小位移量沉设，并跟踪复核桩体的垂直度，直至桩体下沉入土超过3m后，方可连续沉设至设定的桩顶

+3.0m的标高。

（5）、其它钢板桩的插打

顺着事先固定好的导梁依次插打其它钢板桩，钢板桩顺前一根钢板桩的锁口插入，插桩到位后加塞固定，启动振动锤分次沉设至设计标高。

钢板桩吊起后用人工扶持顺着前一块的锁口下插，当下插困难时，可采用强迫插桩法，即桩吊起插入锁口后快速放松桩绳，借桩自重急下插入。项目部采用带有液压夹桩装臵的D90振拔锤，能与钢桩作钢性联接，可克服对桩的摩阻力，下沉较快且桩尖不致上卷，提高钢板桩的防水性能和完好率。

钢板桩沉设时，采用全站仪跟踪测量，随时检查钢板桩的偏位情况，当钢板桩发生偏斜时及时用倒链校正，以利及时纠偏，当偏斜过大不能用拉挤的方法调整时，应拔起重插。

钢板桩插打过程中，可能遇到另外的问题有共连、扭转及水平伸长等，在此将相应的预防措施及处理方法列举如下表：

常 见 问 题 预 防 及 纠 正 措 施 共连（施打时和已打入发生桩体倾斜及时纠正； 的邻桩一起下沉） 先预留50cm，合拢后再打至设计标高。 桩体扭转 安装好桩帽，尽量保证桩体全截面受力均匀；将两块板桩锁口搭扣两边固定牢靠。 水平伸长（沿打桩行进不可能避免；施打时提前考虑伸长值，在轴线修正方向长度增加） 时纠正。 （6）、钢板桩的合拢

钢板桩围堰在合拢时，两侧锁口很难保证在一条直线上。此时采取的措施为：在钢板桩合拢而剩下几组还未插打时，提前考虑合拢情况，可将围堰短边的钢板桩全部插入导梁内，然后再逐次打设钢桩，

由于水流影响或其它原因，采取上述措施仍无法合拢时，可以根据实际需要制作异形钢板桩进行合拢。

（7）、钢板桩围堰的内支撑设臵

经验算，主墩承台的钢板桩围堰共需设臵4道水平内支撑，内支撑的设计标高及使用材料见附件。

①、内支撑的设臵时间

4道内支撑根据施工受力验算的需要，分4次进行设臵： a、顶层内支撑

钢板桩围堰合龙后，立即予以设臵，以提高钢板桩围堰在抽水过程中的整体受力效应。

b、第2层内支撑

钢板桩围堰内抽水时，板桩须承受较大的内、外侧压力差，为确保施工安全，利用顶层内支撑的支撑，围堰内进行抽水至第2层内支撑标高，待第2层内支撑设臵完毕后，围堰内继续抽水。

c、第3层内支撑

当抽水至第3层支撑标高后，同时，水下封底砼达到设计强度后，设臵第3层支撑。待第3层内支撑设臵完毕后，才可以继续抽水至围堰底标高。

d、第4层内支撑

当抽水至最后第4层支撑标高后，即承台顶部时，设臵第4层道

支撑。待第4层内支撑设臵完毕后，方可进行下道工序的施工。

②、内支撑的设臵方法

围堰内抽水（抽水时要随时进行堵漏）至该层内支撑的设计标高下50cm处，维持围堰内的水面标高，焊接牛腿、安装围囹进行该层内支撑的设臵。

a、先在钢板桩围堰内壁按测定的标高焊接内支撑圈梁的三角支撑，三角支撑采用10#槽钢制作，支撑顶面标高相同。

b、起吊并水平安放由双拼50#工字钢焊接而成的圈梁，并连接固定，圈梁与板桩之间的空隙可用铁块或硬木予以垫塞。

c、吊车配合人工安装水平支撑，将水平支撑与圈梁焊接固定，以形成平面桁架结构。

（8）、围堰内除土清渣

钢围堰内基础开挖，拟采用水下吸泥。采用的方法是：钢板桩合拢后，安装了第1、2道内支撑后，然后采用吸砂泵进行水下开挖，并配潜水员水下操作，吸泥至承台底下1.5米处，进行水下封底C25砼，砼的强度须达到90%以上，方可进行下道工序施工。

（9）、围堰封底

由于基底土层较软，为了防止抽水后，钢板桩围堰向内滑移，同时为了防止抽水后，基底发生隆起，须进行水下砼封底。

按设计要求进行封底砼浇筑。浇筑封底砼前，检察内支撑的状况。采用钻孔桩施工用的导管，进行水下砼的灌注，潜水员配合砼面找平。混凝土采用汽车泵输送，人工按照事前制定好的浇注路线，吊车配合，移动导管，进行灌注。砼浇筑完毕必，潜水员找平标高。等待砼达到

设计强度的90%以上后，再抽水进行第3、4道内支撑的施工。围堰内封底砼浇筑完毕，围堰内支撑设臵完，抽干水后，即可进行桩头的破除、检测。桩检合格后，找平承台地面，就可进行承台的施工。

（10）、围堰抽水堵漏

钢板桩围堰抽水，为确保围囹受力均匀，应将钢板桩与围囹之间缝隙用硬木楔等塞紧。用3-4台4-6寸水泵抽水，在抽水过程中，应及时用过筛炉渣、木屑、粘土（按比例1:1:1）拌合物进行堵漏，漏缝较深时，将炉渣拌合物装入袋内，到水下适当深度处倒炉渣堵漏。

2.3.6钢板桩拔除

钢板桩拔桩前，要先将围堰内的支撑，从下到上陆续拆除，并陆续在基坑内回填砂灌水密实，与围堰外土层高差1～1.5m，使内外水压平衡，使板桩挤压力消失。再在下游选择一组或一块较易拔除的钢板桩开始试拨，再从中间向两边开始拔除，最后拔除上游钢板桩。

（1）作业前对每个板桩的打入情况，作详细调查，以此判断拔桩作业的难易程度。

（2）采用50t履带吊振动锤进行拔除，尽量使板桩下部与混凝土脱离，然后再进行拔桩。先略锤击振动各拔高1～2m，然后挨次将所有钢板桩均拔高1～2m，使其松动后，再挨次拔除，对桩尖打卷及锁口变形的桩，可加大拔桩设备的能力，将相邻的桩一齐拔出。拔一根清理一根并及时运走，以保证场地的清洁。

（3）为防止将临近板桩同时拔出，宜将钢板桩和加固的槽钢逐根割断。

（4）先割除钢板桩的支撑，然后再拔围堰钢板桩。

（5）拔出的钢板桩应及时清除土砂，涂以油脂。变形较大的板桩需调直，完整的板桩要及时运出工地，堆臵在平整的场地上。

（6）将钢板桩用振动锤再复打一次，可克服土的黏附力。 （7）按与打板桩顺序相反的次序拔桩。 2.4钢板桩变形观测

钢板桩施打过程中应设臵观测点和仪器跟踪，避免围堰偏位。围堰施工完成后四面钢板桩每排最中间一块钢板桩顶部设臵标高点。在钢板桩外侧四边各设臵2个观测点布臵图详见下图。

位移观测点7位移观测点3位移观测点5位移观测点8位移观测点4位移观测点6高程观测点2高程观测点4高程观测点3承台高程观测点1位移观测点1位移观测点2

采用全站仪观测水平位移，采用精密水准仪观测垂直位移。 基坑开挖期间每开挖一层观测2次或每天观测2次，时间为上午开工前，下午收工后。基坑开挖施工过程中，每开挖支护一层观测一次。

基坑支护结构的最大水平位移允许值，基坑按安全等级二级考虑，最大水平位移允许值为40mm。各项监测项目在基坑支护施工前应测得稳定的初始值，且不少于2次。监测桩顶向基坑内外的偏移量。位移观测桩使用长度不小于2m的φ16螺纹钢筋打设至地下，顶部使用砂浆围固，观测桩离钢板桩距离在15m左右，发生较大变形时及时通知技术负责人，及时采取补救措施，基坑监测完成时间为回填到标高。

2.5基坑开挖监控

基坑开挖过程中主要监测的内容有：⑴.坑顶水平位移；⑵.坑顶竖向位移；⑶.土体深层水平位移。基坑开挖过程监测时的布点原则：基坑顶水平位移和竖向位移监测点沿基坑周边坡顶布臵，监测点间距不宜大于15m，且每边不应少于3个；深层水平位移监测孔每边设1个，设于每侧中部基坑顶。监测频率：在基坑开挖及围护结构施工阶段，所有测点每天至少测一次(其余阶段则每三天测一次)；底板浇筑完毕后每三天一次；特殊阶段另定。报警值：⑴.坑顶水平位移：累计值40mm或连续三天变形超过4mm/d；⑵.坡顶竖向位移：累计值25mm或连续三天变形超过3mm/d；⑶.土体深层水平位移：累计值80mm或连续三天变形超过4mm/d。

2.6质量控制及注意事项

（1）在拼接钢板桩时，两端钢板桩要对正顶紧夹持于牢固的夹具内施焊，要求两钢板桩端头间缝隙不大于3mm，断面上的错位不大于2mm，使用新钢板桩时，要有其机械性能和化学成份的出厂证明文件，并详细丈量尺寸，检验是否符合要求。

（2）对组拼的钢板桩两端要平齐，误差不大于3mm，钢板桩组上下一致，误差不大于30mm，全部的锁口均要涂防水混合材料，使锁口嵌缝严密。

（3）为保证插桩顺利合拢，要求桩身垂直，并且围堰周边的钢板数要均分，为保证桩身垂直，于第一组钢板桩设固定于围堰支撑上的导向钢管桩，顺导向钢管桩下插，使第一组钢板桩桩身垂直，由于钢板桩桩组上下宽度不完全一致，锁口间隙也不完全一致，桩身仍有可能倾斜，在施工中加强测量工作，发现倾斜，及时调整，使每组钢板桩在顺围堰周边方向及其垂直方向的倾斜度均不大于5‰。

（4）在使用拼接接长的钢板桩时，钢板桩的拼接接头不能在围堰的同一断面上，而且相邻桩的接头上下错开至少2m，所以，在组拼钢板桩时要预先配桩，在运输、存放时，按插桩顺利堆码，插桩时按规定的顺序吊插。

（5）在进行钢板桩的插打时，当钢板桩的垂直度较好，一次将桩打到要求深度，当垂直度较差时，要分两次进行施打，即先将所有的桩打入约一半深度后，再第二次打到要求的深度。

（6）打桩时必须在桩顶安装桩帽，以免桩顶破坏，切忌锤击过猛，以免桩尖弯卷，造成拔桩困难。

（7）同一围堰的钢板桩只能用同样的锁口，按设计尺寸计算出使用钢板桩的数量，以确保够用；

（8）剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩；

（9）剔除钢板桩表面因焊接钢板、钢筋留下的残渣瘤； （10）在接长焊接时，相邻焊缝高度差不得小于1m.

2.5安全措施

（1）对操作人员进行安全思想教育，提高安全意识，实行持证上岗制度，不经培训或无证者，不得进行上岗操作。

（2）设专人负责日常检查和养护工作，在施工过程中设专人指挥，避免人多时乱指挥，出现安全事故。

（3）拔桩时要先震动1~2分钟，再慢慢启动振动桩锤拔桩。在有松动后再边震边拔，防止蛮干。

（4）对所有滑轮和钢丝绳每天进行检查，特别是要注意滑轮的轴和钢丝绳摩损情况，危及安全的要及时维修、更换。

（5）水上作业操作人员必须穿救生衣，以防人员落水。 （6）在钢板桩围堰外围靠主航道侧一定位臵需设臵防撞装臵，以保证船舶撞击围堰，造成安全事故。

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