特大桥深水基础施工钢套箱及钢板桩的施工应用研究

【摘  要】本文通过结合瑞洪信江特大桥主桥深水基础施工实例，提出如何采用钢板桩围堰进行围堰准确定位和围堰安装； 同时提出考虑水压力和封底砼压力不对等引起的围堰变形漏水以及处理；在深水施工中通过围堰的合理选择以及高效止水采用有效地提高施工效率，为今后类似工程施工提供经验依据。

【关键词】深水基础；钢套箱；钢板桩；高效止水

1.工程概况

本项目为瑞洪信江特大桥主桥21#-25#跨属主桥部分，共计四跨254m（47m+2*80m+47m）。21#、25#是过渡墩，22#、23#、24#是主墩。基础设计为4*φ2.4m钻孔灌注桩群桩基础；承台为10.4m*10m*4m矩形承台，墩身采用厚度2.8m的实体圆端形墩，梁部为变截面预应力连续箱梁。信江水位流量受季节影响变化较大，设计水面高程11.22m，水深6.5m，通航等级标准为内河航道ⅲ-（3）级。2010年6月信江水位暴涨，超过50年一遇的洪水致使水面高程上升至16.5m，水深达到13m，洪水冲刷引起承台底到河床的空间加大，导致承台悬空6.5m左右，增加承台施工难度。

2.主桥水中墩基础施工围堰选取

（1）钢板桩围堰设计。钢板桩采用拉森iv型钢板桩，高18m，长×宽（12m×12m），钢板桩拉森锁扣咬合紧密，在钢板桩围堰外侧锁扣缝隙处贴磁力橡胶止水条。止水条为用柔性材料制成的条状体，沿止水条方向嵌设磁性体，中间凸起两侧待护翼，断面成三角形，由水压力加上止水条磁性就会和钢板桩连接紧密，不会随风浪等脱落，止水效果良好

（2）钢套箱围堰设计。钢套箱围堰由侧板、内支撑、定位系统组成，钢套箱围堰尺寸为12m×12m，套箱用12m×2m尺寸大块模板， 四块连接成整体。 套箱用φ325钢管壁厚8mm带刃角，间距1.5m的钢管导向定位，φ325钢管打入岩层1m左右。在套箱下边第三层模板中间（标高5m）处位置设置φ25的拉筋，克服封底时引起的压力 ，拉筋位置要准确避开桩基，此拉筋也可在套箱下放到位后请潜水员水下作业，第一次砼封底时将此拉筋握裹。在承台顶0.5m处设置下部内支撑 ，支撑采用[28a背靠背双槽钢，在下部内支撑上2m处设置套箱上部内支撑，上支撑基本处于水面位置。

3.围堰施工技术

3.1套箱围堰安装

套箱围堰构件通过栈桥运送到墩位处，套箱围堰安装利用钻孔桩施工平台进行安装。钻孔桩施工平台搭设时已考虑到围堰施工连续使用工况，为方便围堰安装拆除，因此平台尺寸设计为13m*13m大于钢围堰尺寸12m*12m，采用φ500壁厚10mm钢管定位，φ500钢管需带刃角，间距6.5m，共9跟，打入岩层1m左右，上部采用[28槽钢和[16槽钢斜拉连接钢管成框架整体。

钢套箱采用12m*2m大块钢模板拼接而成，定位采用φ325钢管间距1.5m四周插打。套箱、钢管等配套材料运到工地后，须对其进行检查、丈量、分类、编号。同时应当检查打钢板桩用的900kn振动锤、50t浮吊、400运输用驳船等设备检查准备到位，浮吊靠近墩位可利用钻机平台固定停靠。在钻孔桩作业平台四边架设贝雷梁，拆除钻孔桩作业平台顶面部分[28槽钢，导向围拢框利用φ500钢管做定位桩进行安装，围拢框尺寸略大于围堰5-10cm，围拢框要焊接牢靠，与φ500定位桩紧密连接。围拢框安装要进行测量放线，准确定位。

对于φ325钢管通过围拢向框定位插打，先期依靠钢管桩重力入水、如淤泥，开动振动锤振动下沉钢管桩到位。振动锤中心要和钢管中心轴应尽量保持在同一直线上。当φ325钢管插打结束后，将其与内导向框相连接，拆除外导向框。50t浮吊配合，每边用4组15吨倒链，逐层拼接，缓慢下放钢套箱。围堰下放到位后，φ500钢管不需拆除，作为围堰施工时挂靠大型船舶、防止船只冲撞围堰，正常施工时钢围堰和φ500钢管不连接，洪水期可和围堰连接成整体，增加防洪能力。

3.2钢板桩围堰施工

钢板桩运到工地后，须对其进行检查、丈量、分类、编号，同时用2～3m标准钢板桩作锁扣通过检查，检查是用卷扬机拉动标准钢板桩，从桩头至桩尾。锁口全长不得有破裂、缺损、扭曲或死弯，板面不得有裂纹、空洞等可能导致漏水的缺陷。拉森iv型钢板桩分两个面，所以按甲、乙编号。同时应当检查打钢板桩用的900kn振动锤、50t浮吊、400运输用驳船等设备检查准备到位，浮吊靠近墩位可利用钻机平台固定停靠。

钢板桩的准备工作完成后，由两组平车运至码头，用25t吊车吊至铁驳上，按按编号分类堆码，堆码时要将钢板桩顶部每层都露出20cm成阶梯型，便于振动锤夹如。铁驳用拖轮牵运至墩旁停靠。在拆除钻孔桩作业平台顶面部分[28槽钢，并用其做为钢板桩插打的导向围拢框，导向围拢框利用φ500钢管做定位桩进行安装，围拢框尺寸略大于围堰5-10cm，围拢框要焊接牢靠，与φ500定位桩紧密连接。围拢框安装要进行测量放线，准确定位。

插打钢板桩前应当先拆除围笼顶面妨碍插打钢板桩部分平台及部件。通过测量检查导向围拢框位置；同时应当检查打钢板桩用的振动锤、浮吊、运输用驳船等设备，将钢板桩锁扣处涂上黄油，从铁驳船上吊起，从导向框插入。当钢板桩全部合拢后，用振动锤逐次将钢板桩打至设计标高。严禁锤击过猛，致使钢板桩下端弯卷，造成拔桩时故障。钢板桩围堰在合拢时，两侧锁口往往不尽平行，此时采用异形钢板桩。

3.3围堰封底

由于河床覆着层标高不定，本项目采用在围堰内外侧填筑大面积沙袋稳固套箱，沙袋填筑厚度2m左右，第一次填砂减小沙袋间缝隙，并对沙袋顶面找平，计算好填砂数量，待填砂数量足够后用空压机吹平，填砂从中间向四边进行。第一次填砂结束后开始第一次砼封底，封底导管距离沙面控制在5-10cm。以导管周围3m范围布点进行水下砼封底。然后进行第二次填砂，第二次填砂控制好标高，填至8.3m标高处开始第二次封底，厚1.5m。封底导管距离沙面控制在5-10cm。填砂过程严格控制填砂数量，避免影响封底砼的厚度，使封底砼侵占承台位置。

待封底砼达到强度后开始抽水，安装第一道内支撑，安装标高16.3m，安装第一道内支撑时停止抽水，待第一道内支撑安装完成后继续抽水至承台顶50cm处停止抽水，安装第二道内支撑，标高14.3m，距离承台顶面50cm。抽水至第二次封底砼顶面，也就是承台底面开始承台施工。钢筋在钢筋加工场加工，驳船运至墩位处，浮吊吊入围堰内进行安装。承台模板利用浮吊进行安装，模板不能与套箱接触，更不能利用钢套箱进行加固支撑。砼浇筑采用地泵进行浇筑，利用钢板桩做溜槽，从中间向四边分层布料，4台振动棒进行振捣。

承台施工完成而且满足强度后可拆除围堰，首先拆除套箱内支撑，蓄水至内外水面平衡。本工程钢套箱拆除潜水员解除或水下切割钢模板连接螺栓，50t浮吊吊起，先拆除下游，然后拆除上游最后两侧。钢管及钢板桩拆除用50t浮吊带振动锤拆除，钢管桩先拆除下游，然后拆除上游最后两侧。

4.结语

本项目特大桥深水基础中钢套箱及钢板桩的施工，成功应用于江西省德昌高速公路瑞洪信江特大桥主桥22#、23#、24#墩的深水施工中，提高施工效率的同时取得了良好的经济效益，为深水基础施工方案的选择探索出了一条重要的途径，值得同行参考借鉴。

参考文献

[1] 毛俊卿.永定新河特大桥钢套箱的设计与施工技术[j].山西建筑，2008，28（06）：118～119.

[2] 严浩.深水桥墩基础钢套箱施工技术的研究及应用[j].建筑施工，2012，31（04）：31～33.