深水承臺基坑鋼板樁圍堰先支法施工關鍵技術

關鍵詞：橋梁工程；深水承臺；鋼圍堰；先支法；鋼板樁；基坑施工

中圖分類號：U443. 16⁺2 文獻標識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.03.030

文章編號：1673-4874（2025）03-0104-04

0 引言

隨著交通基礎設施的不斷完善，在復雜環(huán)境條件下修建橋梁越來越常見，一些跨江、跨河的深水、高墩、大跨橋梁工程應運而生。鋼圍堰主要分為單壁鋼圍堰、雙壁鋼圍堰、鋼板樁圍堰、鋼管樁圍堰及PLC組合圍堰等[1]，不同圍堰結構形式適合不同的地質及水文條件。超長鋼板樁圍堰在滿足一定深度水中承臺施工的同時，具有正水效果好、安拆方便、施工成本低等特點。本文以某橋梁深水承臺基坑超長鋼板樁圍堰為例，介紹超長鋼板樁圍堰設計及“先支法”施工工藝，總結圍堰設計及施工關鍵技術，為類似工程施工提供參考。

1工程概況

某橋梁 16^# 墩為主橋輔助墩，承臺尺寸為9.6m（長） × 19.1m（寬） ×3 m（高），承臺下采用12根直徑為1.5m的鉆孔灌注樁。橋位河道百年一遇設計流量 Q₁= 設計洪潮水位 H₁=4 85m，設計流速V₁=1.27m/s ，百年一遇水位為 ，施工水位為4. 11m. 0

16^? 墩承臺地質剖面如圖1所示，涉及鋼板樁圍堰施工地質情況如下：

（2）0淤泥：灰黑色，流塑-軟塑，主要由黏粒組成，層厚4. 5m

（2）1淤泥質黏土：褐灰色，流塑-軟塑，土質均勻，黏性好，干強度及韌性中等，層厚11.5m；

（7）2-1泥質粉砂巖：全風化（W4），紫紅色、褐紅 色[2-3]，原巖結構被破壞，巖芯砂土狀，局部夾少量碎塊 狀，層厚 1.6m.

2 圍堰設計

2.1方案研究

傳統(tǒng)法鋼板樁圍堰施工通常采用先插打鋼板樁4]，再安裝圍標及內支撐的施工工藝，該工藝無法適用深水基坑，對鋼板樁的抗彎強度要求高，施工過程中產生的應力及變形逐漸累加且不可逆，并受到抽水深度的限制，施工工期較長。受鋼板樁變形的影響，鋼板樁間的鎖口易變形而導致漏水，不適合深水基坑施工。

鋼板樁圍堰先支法施工工藝即先預拼好圍標及部分內支撐，借助鋼護筒下放到既定標高，然后以圍標為導向架插打鋼板樁形成封閉結構，最后抽水或開挖形成干施工作業(yè)環(huán)境。

先支法提高了結構所承受的水位差，通過優(yōu)化施工過程，調整支撐系統(tǒng)尺寸及間距，主動控制結構受力，使結構變形和受力更趨合理。由于支撐系統(tǒng)提前整體安裝，大幅縮短了工期，有較好的工期效益。通過對施工過程中支撐位置及尺寸的優(yōu)化，既充分利用了鋼板樁抗彎強度，又優(yōu)化了支撐布置，更能保證圍堰的施工安全性并提高施工效率。

經綜合比選研究， 16^? 墩承臺基坑鋼板樁圍堰采用“先支法\"施工工藝[5-6]。

2.2 圍堰構造

鋼板樁圍堰平面尺寸為22. 1m×12.6m ；鋼板樁采用 SP-IVw 型鋼板樁，板樁長度為 24m ，樁頂標高按百年一遇水位 +2m 考慮，取 6.5m ，樁底入全風化泥質砂巖，樁底標高為 --17.5m ；共設3層圍標內支撐，標高分別為 +4m ， +0.5m 了 -2.5m ，圍棕均采用 2HN700× 300H型鋼[7-8]，角撐及對撐均采用 ?609mm×16mm 鋼支撐；封底采用 C30 混凝土（水下），厚2.3m，封底底標高為 -8.762m 。鋼板樁采用Q390P鋼材，圍檫、內支撐及支撐牛腿等采用Q235B鋼材[9-10]。鋼板樁圍堰立面及平面構造分別見圖2及圖3。

3 施工工藝

3.1總體施工方案

確定圍堰施工范圍，拆除圍堰施工范圍的鉆孔平臺，挖除淤泥至第3層圍標標高以下，在護筒上焊接HW300型鋼作為圍堰圍標內支撐下放導向掛靴，分批次下放圍標系統(tǒng)。三層圍標內支撐均下放到位后，以圍標為導向依次插打鋼板樁，然后進行基坑抽水及開挖，最后澆筑封底混凝土，待封底混凝土強度滿足要求后，逐級抽水將圍標與鋼板樁密貼焊接，并補充長斜撐，整套鋼圍堰系統(tǒng)穩(wěn)定后，對基底進行二次找平，最后進行承臺及墩身施工，墩身施工出水面以上時回填圍堰，拆除鋼板樁圍堰。

3.2平臺拆除清淤

鉆孔樁施工完成后，待樁基檢測合格，測量放樣出承臺角點位置與圍堰中線點及角點位置，對角點與中心點拉線后在各支棧橋上做固定測量樁。施工時經常檢查軸線位置且注意不破壞測量樁。分區(qū)域拆除鉆孔平臺，采用長臂挖機配合吸泥系統(tǒng)對基底進行初步清淤找平。

為保證圍標均勻著床，姿態(tài)準確，在圍標沉放前，預先通過測繩控制，利用長臂挖機配合吸泥系統(tǒng)將河床泥面找平，清理下沉范圍內的大塊鐵件、塊石等障礙物，棄渣由運輸車輛運至棄土處。清挖至設計標高 -3.5m ，即第3層圍標標高以下 ，確保第2、3層圍標能夠順利著床下沉。

3.3拼裝平臺構造

在1#＼～4#、 9^?～12^? 樁鋼護筒上焊接安裝倒掛牛腿，倒掛牛腿上提前焊接安裝2層拼裝牛腿， .5^?，8^? 樁鋼護筒上同一標高位置焊接安裝2層拼裝牛腿，在拼裝牛腿上分別拼裝第2、3層圍標及內支撐（除長斜撐）圍標連接系，直接落在各個拼裝牛腿托架上。

選擇退潮低潮位時測量放樣出設計標高，借助小型浮船和掛梯，定位在標高5.9m位置統(tǒng)一焊接倒掛牛腿；在標高5.5m、2.5m位置分別焊接2層拼裝牛腿，拼裝牛腿固定后分別焊接安裝平面連接系A與B，共計8個，使拼裝牛腿兩兩受力。倒掛牛腿采用HW400 mm×400mm 型鋼，共計12個；拼裝牛腿采用HW300 mm×300mm 型鋼，共計28個，形成第2、3層圍標拼裝平臺，如圖4所示。

3.4圍標下放施工

圍標下放按如下步驟進行：第1步：圍標連接穩(wěn)定后，在鋼護筒頂端安裝下放系統(tǒng)。在 1^?，9^?，4^? 12^? 樁鋼護筒頂端順橋向放置下放系統(tǒng)主梁，主梁采用雙拼 H₇00mm×300 mm型鋼，主梁與鋼護筒采用小塊鋼板焊接固定加強，控制主梁標高誤差在 ±1cm

第2步：主梁固定后，在主梁上方安裝吊掛系統(tǒng)。吊掛系統(tǒng)包括型鋼分配梁、鋼護筒加固件、 ?40 mmPSB785精軋螺紋鋼吊桿、墊板、100t千斤頂等。安裝順序為：自下而上依次安裝鋼護筒加固件 $$ 護筒頂主梁 $$ 下層次分配梁 $$ 精軋螺紋鋼吊桿 $$ 千斤頂 $$ 上層次分配梁。吊掛系統(tǒng)構造如圖5所示。

第3步：將圍標連接系與內支撐組拼完成后，通過油壓千斤頂起頂，使圍檫與組拼平臺脫離，拆除拼裝牛腿，千斤頂回油，擰緊吊桿下螺帽，松開上螺帽，千斤頂頂升，松開吊桿下螺帽，千斤頂回油；循環(huán)往復，使圍檫整體同步下放至設計標高位置，即倒掛牛腿上。第2、3層圍標下放如圖6所示。

第4步：第2、3層圍標到位后，拆除下放系統(tǒng)，選擇低潮位時在倒掛牛腿和鋼護筒對應標高 +3.5 m上再次焊接安裝一層圍標拼裝牛腿，共計14個，形成第1層圍標拼裝平臺。在牛腿上拼接第1層圍標及斜撐，直接落在拼裝牛腿上。第一層圍標拼裝平臺構造如圖7所示。

3.5 鋼板樁插打

第1層圍標落位后，測量放樣出鋼圍堰角點及中心點位置，并以紅油漆標記。以第1層圍標作為導向架依次施打鋼板樁。插打過程中及時將第1層圍檫與鋼板樁之間焊接牢固，直至鋼板樁合龍。鋼板樁插打如圖8所示。

3.6基坑帶水開挖

鋼板樁全部插打完成后，采用長臂挖機配合吸泥系統(tǒng)對基底進行處理，開挖至封底標高-8.762m處。施工區(qū)域均為淤泥質軟土，土方開挖采用長臂挖機配合吸泥法進行施工。按照“先支撐，后開挖\"的原則，土方開挖隨三道鋼支撐安裝間隔進行。帶水開挖如圖9所示。

3.7基坑封底

基坑開挖至設計標高且驗收通過后對基坑進行水下封底。采用導管法多點水下混凝土灌注對基坑進行水下封底。吊機負責吊裝料斗、導管，天泵泵送混凝土。封底總厚為2.3m，首次封底厚2.1m，預留0.2m抽水后找平。封底時，嚴格控制鋼圍堰內外水頭平衡，如圖10所示。

3.8分層抽水及圍堰加固

第一次封底完后，進行分層抽水，使各層圍標依次露出水面，分層將圍標與鋼板樁密貼焊接補強，使三層圍標與鋼板樁形成整體，受力均勻。抽水前，通過水下作業(yè)將鋼板樁與圍標之間的間隙頂緊，使圍標多點均勻參與受力。

圍堰抽水堵漏前，先驗收第1層圍標的穩(wěn)定性。驗收合格后，使用大功率潛水泵進行抽水，并由潛水員使用正水布條，對鋼圍堰外側鎖口進行堵漏。抽水過程中實時監(jiān)測圍堰變形情況，當圍堰內水位到達標高時，加固下層圍標，并在每層圍標與鋼板樁上加焊三角勁板及支撐牛腿。

3.9 工程案例應用效果

某橋梁 16^? 主橋輔助墩承臺基坑采用鋼板樁圍堰先支法施工技術，基坑二次封底完工后，經監(jiān)測，內撐軸力、撓度及鋼板樁位移沉降均在可控范圍內。鋼板樁整體線形平順，與圍標貼合緊密，受力傳遞效果良好。整個基坑內無大型滲水情況，經常規(guī)設備抽排能滿足承臺施工要求。封底效果佳，無涌水現(xiàn)象。

通過采用先支法施工鋼板樁圍堰，利用預先下放的多道圍標作為導向架，提高了鋼板樁的插打精度，減少了鋼板樁與圍標的貼合誤差，受力更為直接明確。圍標通過預先整體下放措施，降低了在圍堰內組拼圍標的施工難度與安全風險。同時，通過預開挖措施，避免了所有土方在基坑內開挖，提高了施工工效。經比較，比計劃工期節(jié)約15d。綜合可得：鋼板樁圍堰先支法的質量、安全、工期效益良好。

4結語

本文通過深水承臺基坑超長鋼板樁圍堰施工實例，對鋼板樁圍堰設計及基于超長鋼板樁圍堰“先支法”施工工藝進行描述和總結，現(xiàn)得出以下結論：

（1）超長鋼板樁圍堰采用先支法施工，克服了超長鋼板樁插打過程易變形，合龍困難的施工難題，適合水位差較大的深水基坑。（2）利用預先下放的圍標作為導向架，提高了鋼板樁的插打精度，減少了鋼板樁與圍標的貼合誤差，受力更為直接且合理。圍標預先整體下放，降低了在圍堰內組拼圍標的施工難度與安全風險。（3）鋼板樁圍堰先支法施工工藝，充分發(fā)揮了鋼板樁、圍標及內支撐的材料性能，克服了圍堰抽水過程支撐體系應力及變形增加的困難。（4）鋼板樁圍堰止水效果好，材料周轉率高，安拆方便，節(jié)約施工成本、提高施工工效，可為類似工程施工提供參考。 ②

參考文獻

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