水中钢板桩围堰施工

【摘要】：钢板桩围堰凭借着施工快捷方便，防渗效果良好等优点，已广泛应用与水中围堰施工，本文通过钢板桩围堰施工案例简述钢板桩围堰的施工方法和施工工艺，为类似工程施工提供借鉴。
【关键词】：钢板桩，围堰，支撑，施工。
一工程概况
海门电厂引水明渠在1、2号机组和3、4号机组之间设置一道临时钢板桩围堰，目的是保证3、4号机组引水明渠及循环水泵房干施工作业。根据地质勘查资料此处为残积粉质粘土层,两岸标高+4.8m，边坡坡度1:1.5，渠底宽10m，标高-6.5m，明渠与大海相连，10%高潮位1.27m。钢板桩围堰由挡水钢板桩、钢管桩支撑系统、钢栈桥作业平台组成。围堰布置见右图。
围堰长41m，钢板桩采用拉森Ⅳ型，单根桩长15m，桩顶标高2.0m；钢管桩由四根Φ630*10钢管抱箍连接成一组，共九组间距2m均匀布置，单根管长17m，管桩顶标高2.0m，在1.0m和-2.5m处设置2道内支撑，支撑采用Φ530*8钢管，并与钢板桩和钢管桩上的2HM500*300导梁进行刚性连接。
二施工前准备
施工前需对钢板桩、钢管桩等材料进行全面检查，钢板桩检验标准如下：桩垂直度＜1%；桩身弯曲度＜2%L；全数进行短桩通过试验检查锁口，不合格的要进行整修，严重的禁止使用。检查桩身无裂纹或损伤，管头无锈蚀、油污等。
施打前，为保证钢板桩顺利插拔，并增加防渗性能，每片钢板桩锁口都须均匀涂以混合油，其体积配合比为黄油：干膨润土：干锯沫＝5：5：3。
施工主要机械设备为30吨汽车吊，45KW重力式振动锤（90KW重力式振动锤备用），200KW发电机（振动锤启动瞬间需要较大的功率）。
三施工过程
3.1 施工顺序
打设从明渠北岸向南侧全面推进，钢板桩、钢管桩、首层支撑、钢栈桥依次推进，每次推进约2m。
施工顺序为：钢板（管）桩试打→测量定位放线→第一段钢板桩打设→第一段钢管桩打设→安装导梁→第一段首层支撑连接→第一段钢结构栈桥安装→第二段施工（每段长度根据吊车作业长度确定）→最后一段施工→堵漏及-3.0m以上抽水→第二层支撑施工→抽水完成→围堰后结构施工→钢板桩围堰拆除。
3.2 钢板桩打设
正式施工前，需进行试打确定各项参数；在明渠两侧边坡上放样出钢板桩和钢管桩轴线位置，并用细线南北向拉设。
每块钢板桩定长15m，一次性打设到设计高程。若地质较硬，可采取分两次打入。打桩机吊起钢板桩，人工站立于小船上辅助插入前一根钢板桩锁口内。施工过程中随时监控每块桩的斜度，每组钢板桩垂直方向的倾斜度不大于5‰，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。
可能遇到的问题及处理方法：
① 打桩过程中若遇上大的块石或不明障碍物，导致钢板桩无法打入，则采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。
② 钢板桩在淤泥质地段挤进过程中受到淤泥中块石或不明障碍物等侧向挤压发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m～2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石等障碍物被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正。
③ 钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。

3.3 钢管桩打设

钢管桩施工和钢板桩施工类似，每组打完后，焊接首层抱箍，固定钢管桩。经试打数据得知，钢管桩打设难度要比钢板桩大，需分次打至设计高程。
打设钢管桩前，需在管桩顶端附近对称气割两个小孔穿钢丝绳，作为吊车起吊钢管桩用，吊车将钢板桩吊至设计位置，靠钢管桩自重适当沉入土内达到平衡，然后吊振动锤咬住钢管桩顶部边沿施设，为避免振动锤咬边一侧钢管桩的破坏和钢管桩位置的倾斜，打设2m左右进行换边打设。待桩顶高出水面1m左右时，停止震锤，进行接桩。接桩采用坡口焊，焊接前，应将下节桩顶部变形损坏部分修整，上节桩管端部用角向磨光机磨光，并打焊接坡口，并将内衬箍放置在下节桩内侧的挡块上，紧贴桩管内口并分段焊接，然后吊接上节桩，使其坡口搁在焊道上，在接口部位外加焊加筋板，保证接长处的强度和抗弯性，焊接完成后应自然冷却5~8min，再行锤击打桩。
桩在沉入过程中，如果桩身突然倾斜错位，贯入度突然增大，同时当桩锤跳起后，桩身随之出现回弹现象要暂停沉桩，待分析原因、问题解决之后再进行沉桩施工。（可能的原因：桩身断裂；遇较硬土层；与大块坚硬障碍物，把桩尖挤向一侧；两节桩的连接处产生弯曲）。若遇到孤石等障碍物无法打入时，拔起适当移位重新打设，若移位较大需经设计同意，采取相应的加固措施。

3.4 支撑体系连接

支撑体系包括导梁、抱箍钢管桩、连接水平梁等。支撑采用逆作法施工，第一层支撑标高1.0m，在水位以上，支撑和钢板桩栈桥等同时推进，每节钢管桩和钢板桩打设完成，根据实测距离，在陆地上加工支撑各部件，吊运至所需部位，然后进行焊接，焊接完成后吊车松扣。先焊接钢管桩之间抱箍，然后焊接导梁，最后焊接钢板桩与钢管桩之间水平支撑，然后用楔型硬木塞将钢板桩与导梁之间空隙塞实，若间隙过大，需采用厚钢板块将钢板桩与导梁焊接硬性连接。涨潮时水位已到第一层支撑位置，所以安装第一道支撑需错开最高潮位时间，严禁支撑在水面下作业。
待围堰后方水位抽至-3.0m时，开始第二道支撑施工，导梁及钢管支撑架设，导梁下面一道采用2[16槽钢短牛腿作为支撑，间距3.8m，牛腿与钢板桩焊接，将导梁放上，导梁与钢板桩点焊固定，安装水平钢管支撑形成内支撑体系。

3.5 钢结构栈桥施工

钢结构栈桥作业平台由钢管桩、上下横梁、贝雷梁、钢板组成。先打设下部Φ630*10钢管桩，纵横向间距为5.8*6.8m，桩长18m，顶标高3.0m，钢管桩端部开槽焊接300×300 H钢为下横梁，在下横梁上沿栈桥方向铺架贝雷梁，6m一个节段全部预先拼装完，贝雷梁间对接，纵向用10号槽钢每间隔3米按X形进行焊接，连成整体，贝雷梁与下横梁及上横梁均用U型螺栓连接加固，贝雷梁上均匀铺设300×300H钢上横梁，纵向间距450，面铺10厚钢板，与上横梁点焊。
首段栈桥平台安装完成后需做简单的静载试验，消除钢管桩的下沉量。24小时下沉量小于5mm时方可投入使用。
3.6 堵漏及抽水
待钢板桩、钢管桩、首层支撑、钢栈桥完成后，边抽水边由潜水员对钢板桩咬口部位迎水面贴20cm宽防渗棉条，对于部分受压锁口变形处，用棉絮楔入锁口内嵌缝进行堵漏；若钢板桩脚底渗漏，可采取水下脚底浇筑混凝土封底，并在混凝土表面贴棉条方法堵漏；对于钢板桩本身因锈蚀或焊接造成的细小孔洞，可采取在迎水面渗漏处涂抹混合物再在表面覆盖棉絮条措施。抽水不可过快，边抽水边堵漏及检查，抽至-3.0m标高处进行第二道支撑施工，然后抽出剩余水。

3.7 变形监测

在钢板桩围堰挡水期间，沿钢板桩围堰及钢管桩支撑南北向每隔15m设一水平位移和沉降观测点，施工期间观测周期1～2天，待围堰位移稳定后观测周期可改为每周一次，抽水期间每下降一米观测一次。如遇位移变化较大应加密观测，当水平位移大于30mm，或引水明渠两岸地面沉降量大于25mm时应及时通知有关单位研究，及时作出处理措施进行加固。

四、围堰拆除

略。
五、总结
本工程的成功实施充分体现钢板桩围堰施工的快捷，经济，简便等特点。通过本工程的施工技术和工艺的分析，为钢板桩围堰施工提供借鉴。钢板桩围堰施工的关键是钢板桩、钢管桩、支撑等位置要准确，连接要紧密，以及钢板桩锁口及脚底的防渗漏。
参考文献
1、《建筑施工手册（第四版）》，中国建筑工业出版社；
2、JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程[S].