钢板桩围堰施工工艺工法

1、钢板桩围堰施工工艺工法（QB/ZTYJGYGF-QL-0202-2011）桥梁工程有限公司 赵金鹏 杨伟锋1 前言1.1 工艺工法概况钢板桩围堰主要由钢板桩和钢围囹组成，钢板桩起防水、挡土及水下封底混凝土模板的作用；钢围囹作为下沉管柱的悬挂和导向结构，同时用作钢板桩的支撑，其顶层又作为施工平台。1.2 工艺原理钢板桩围堰有矩形、多边形、圆形；并根据水深或基础埋深采用单层或双层围堰。在双层围堰的中间一般填入粘土，特殊情况下填入水下混凝土提高抗渗能力。在水中钢板桩围堰通过钢围囹支撑、定位，钢围囹又通过定位桩固定形成稳定、闭合结构。然后在钢板桩围堰内挖基、封底、抽水。而待基础、墩台修筑出水面后即可将

2、其拔出或拆下重复使用。在个别特殊情况下，为保护基底土免受冲刷而将围堰留在水中，此时的围堰就变成基础的一个组成部分。2 工艺工法特点2.1 高强度、轻型、隔水性能好；耐久性强，环保效果显著，在施工中可大大减少取土量和混凝土的使用量，有效保护土地资源。2.2 具有较强的救灾抢险的功能，尤其是在防洪、塌方、塌陷、流沙的抢险救灾中，见效特别快；施工简单，工期缩短，建设费用较省。3 适用范围3.1 钢板桩围堰适用于水流较深、流速2m/s以上的河床，一般用于水深4m以上，河床覆盖层较厚的砂性土、碎石土和半干性黏土，风化岩层等基础工程。3.2适用于深基坑的开挖支护工程。4 主要技术标准铁路桥涵地基和基础设计

3、规范（TB 10002.5）铁路桥涵工程施工质量验收标准（TB 10415）铁路桥涵施工规范（TB 10203）铁路桥涵设计基本规范（TB 10002.1）公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50）5 施工方法根据工程环境、地质特点，结合基础设计特点，合理选择打桩设备及钢板桩型号。由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，插打定位桩，固定钢围囹或在已有水中平台的钢管桩上焊接工字钢做导向梁，利用打桩机等设备插打钢板桩，形成闭合维护结构，内支撑的设置遵循“先支护后开挖、边支护边开挖”的原则，完成钢板围堰的施工。在钢板桩使用完成后拔除以便循环使用。6 工艺流程及操作要点6.1 施工工艺流程钢板桩运到工地后进行

4、检查，分类存放。钢板桩接长焊接时先对焊或将接口补焊合缝，再焊加固板，相邻板桩接长缝应注意错开。工艺流程见图1。图1 钢板桩围堰施工工艺流程图 6.2 操作要点6.2.1 钢板桩进场检查锁口检查的方法：用一块长约2米的同类型、同规格的钢板桩作标准，将所有同型号的钢板桩作锁口通过检查。检查采用卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾作锁口通过检查。对于检查出来的锁口扭曲及“死弯”进行及时的校正，校正后再用标准钢板桩进行检查，直到合格。钢板桩全面宽度检查的方法：对于每片钢板桩分为上中下三部分用钢尺测量其宽度，使每片桩的宽度在同一尺寸内，每片相邻数差值以小于1cm为宜。锁口润滑及防渗措施：每片钢板桩锁口

5、都均匀涂以混合油，其体积比为黄油:干膨胀土:干锯沫=5:5:3。6.2.2 测量定位将施工区域控制点标明并经过复核无误后加以有效保护。利用现有钢管桩进行定位，在钢管桩上焊接工字钢作为导向梁，用工字钢来保证打出的钢板桩在一条直线上。在打桩时作为导向位置及高程控制标志。6.2.3 钢板桩施打1 插打顺序钢板桩的插打次序为先从长边角点开始，依次施打各边，在短边的角点附近合拢。开始的桩逐根插打到位，接近合拢时最后的15片桩采取先插合拢后再打的方式，以便于对桩位随时调整保证顺利合拢。2 钢板桩插打施打采用吊机配合液压震动锤在平台剩余部分上进行。首先在钢护筒上焊接牛腿，安装导向架。该导向架在钢板桩打设完成

6、后即作为围堰围囹使用。履带吊将钢板桩从场地上吊起，然后吊至施打钢板桩的导向装置内，匀速下放，使钢板桩成垂直状态，然后用定位卡具在导向装置内将钢板桩固定牢固，松开起吊钩，起吊液压震动锤，将钢板桩逐根插打到位。图2 导向架设施构造图3 钢板桩插打质量控制插打前先将钢板桩做好标识，用吊机的两个吊钩起吊和下放,使钢板桩成垂直状态,脱出小钩移向安插位置,插入导向架内已就位的钢板桩锁口中。插打钢板桩时，从两个相互垂直的方向同时控制，确保其倾斜度不大于0.5%。图3 钢板桩垂直度控制示意图4 钢板桩施工遇到的问题及处理措施1）障碍物。桩过程中有时遇上大的块石或其他不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，采用转角

7、桩或弧形桩绕过障碍物。2）异性桩纠正。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雨或小于标准宽度的板桩，异形桩可根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。6.2.4 围堰合龙1 合龙口钢板桩的调整由于围堰尺寸巨大，插打过程中的误差累积使得围堰合龙口两侧的钢板桩锁口往往不尽平行，两端相距在一定范围内时，按照下列措施进行调整：1）钢板桩上端向合拢口倾斜时，在钢板桩顶端使用千斤顶互顶或以内两套复式滑车组向外侧张拉调整至所需间距。2）钢板桩两侧各剩几组即将合龙时，即考虑合龙情况。3）当合龙钢板桩插下时，由于经过调整的间距不能完全

8、平行，必须施加压力才能使合龙板桩插下。当钢板桩尚有很大长度未能套入锁口，又不能采用锤击方法打下时，可在顶端安装复式滑车组，并将滑车组下端固定，将钢板拉入锁口。在插桩过程中，做到“插桩正直、分散偏差、有偏即纠、调整合龙”的要点。2 异型钢板桩采用上述措施钢板桩仍无法合龙时，可以制作异型钢板桩进行合龙。1）合龙口丈量：丈量位置选择在各层导环平面，用两根小木条各自顶紧两边的钢板桩，用钢钉钉死，取出水面，丈量长度，可以得到准确的合龙口宽度。2）异形桩制作：钢板桩进行调整和丈量尺寸后，根据合龙口的宽度及锁口的型式，制作异形钢板桩。若合拢口宽度为40cm左右时，可制成对扣式异型钢板桩。焊接务必饱满牢固。图

9、4 异型桩构造图6.2.5 内支撑钢管的制作在当前国内钢板桩围堰设计、施工工艺中，尺寸相对较小的围堰，因内支撑受其自重和长细比的影响较小，一般采用型钢制作；而对于尺寸较大、长细比悬殊、受力复杂的钢板桩，其内支撑常使用自重较轻、受力稳定的螺旋钢管制作。在钢板桩围堰的施工过程中，常常遇到钢板桩偏离设计位置的情况，导致围堰内支撑的设计长度与现场实际不一致。针对这种情况，施工时将钢管加工成标准节和端部调整节组合形式，标准节可重复倒用， 增加了钢管的通用性。内支撑采用钢管与型钢结合支撑在围囹上，相邻管节之间利用法兰盘连接。各管节按照设计在钢结构加工场加工而成，对加工完成的杆件进行编号，并在加工场进行试拼

10、装，然后运至现场组装。为了使内支撑顶紧持力，将端部调整节制作成一种能伸缩的装置，提高了支撑效果。图5 法兰图6.2.6 围堰内清淤及支撑系统围堰处河床为河流淤积层，富含松散的粉沙；围堰尺寸巨大，内支撑复杂，不利于挖掘设备开展施工；另外，钢板桩深入稳定的粘土层，为高压射水清淤提供了条件。高压射水清淤速度快，基坑底标高及平整度便于控制。封底在干处进行，不确定性因素减少。1 内支撑安装与清淤工序相互结合，确保施工安全。具体步骤为：1）围堰内河床面较高，在围堰合龙后以河床为依托，即安装第一道内支撑。采用油顶顶撑伸缩装置，并打紧固定钢销子。2）第一层支撑安装完后，采用高压水枪配合吸泥泵清淤。清淤至第二道

11、支撑下0.5m时，安装第二道内支撑。顶撑伸缩装置，并打紧。3）第二道支撑安装完毕继续清淤至第三道支撑下0.5米处，安装第三道支撑，顶撑伸缩装置，并打紧。4）第三道支撑安装完毕继续清淤至基底。视基底涌水量选择浇筑20cm厚混凝土垫层。之后安装竖向支撑，在各层支撑之间设置加强桁架。2 具体的内支撑安装方法为：1）割除钢护筒上牛腿前，在钢板桩上设置支撑牛腿用于搭置2I56a围囹，使围囹支托由钢护筒转换为钢板桩本身。在钢板桩上设置第二、三层围囹的支撑牛腿时，须拉设施工线保证各小牛腿顶面位于同一水平面上。2）为防止围堰的变形，将围囹与钢板桩之间的间隙全部用型钢焊接支撑连接，使钢板桩所受支撑均匀。同时，在

12、围囹的四角做三角撑进行加强。3）每层内支撑设置纵向和横向交叉，横向在下，纵向在上。交叉处采用抱箍联结。安装时先将抱箍放置于各个横向支撑上，拉线以保证所有抱箍在一条直线上，然后安放纵向支撑钢管。图6 支撑钢管联结抱箍构造图6.2.7 抽水堵漏钢板桩插打完成并做好加固措施后即可抽水，抽水时检查个点是否顶紧、板桩与导框间木楔是否挤紧，抽水速度不宜过快，要随时观察围堰的变化情况并作出相应处理。当发生锁口渗漏时，用板条、旧棉絮在内测嵌塞，同时在漏缝外侧水面撒大量细煤渣与木屑等，使其由水流夹带至漏水处自行堵塞，必要时外部堵漏。6.2.8 封底混凝土施工进行安全质量技术交底及详细的施工组织安排，保证封底施工

13、顺利进行，尽量缩短封底灌注时间；混凝土由拌和站拌制混凝土运输车运送，输送泵泵送至下料导管浇筑。采取往复式灌注顺序进行施工，确保混凝土灌注面均匀连续对称上升。灌注达到设计承台标高后，拔出导管完成封底混凝土施工。6.2.9 内支撑拆除与拔桩围堰内支撑与承台混凝土施工相互关联。承台分两次浇筑，先后拆除第三、二层内支撑。每浇注完一层，及时在承台与钢板桩间回填沙土，增加围堰稳定性。最后拆除顶层内支承，拔除钢板桩。7 劳动力组织钢板桩围堰施工技术要求高，专业性较强，要求工种多，且由于其特殊性，现场需配备专业技术人员。人员配备见表1。表1 钢板桩围堰施工所需劳动力8 主要机具设备钢板桩围堰施工的顺利进行很大

14、程度决定于施工机械的选择，当决定选用何种机械时，需考虑现场条件。打桩机的适用情况详见下表2。表2 各类打桩机的适用情况常见主要机械设备见表3。表3 钢板桩围堰施工机具设备表9 质量控制9.1 易出现的质量问题9.1.1 插打钢板桩时钢板桩倾斜。 9.1.2 钢板桩锁口漏水。 9.1.3 围囹安装时质量问题。 9.2 保证措施9.2.1 插打钢板桩预防倾斜的措施钢板桩杂填土地段挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取的纠偏措施是：在发生偏斜位置将钢板桩网上拔1.0m2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩

15、的倾斜度。9.2.2 钢板桩锁口漏水预防措施钢板桩由于插打不当、船驳不慎撞击或大风浪等作用，致使锁口发生变形，出现渗透。其补救措施是在漏水锁口处的围堰外侧利用导管投撒细煤渣，煤渣沉至漏水高度处即可堵塞漏水。或用麻袋盛装细煤渣沉入水中，亦可堵漏。9.2.3 围囹的安装围囹的安装应随着抽水的深度逐层实施，安装过程中要密切注意河床水位的变化，并安排专人负责施工期间的抽水工作。施工时注意的是工字钢与钢板桩的连接，由于钢板桩在插打过程中受多方面的影响，整个围堰的侧面顺直度较差，工字钢安装后与钢板桩之间有较大的间隙。为防止围堰的变形，要求将工字钢与钢板桩之间的间隙全部用型钢焊接支撑连接，围堰的四个角进行加

16、强。10 安全措施10.1 主要安全风险分析10.1.1 钢板桩围堰施工过程中，钢板桩插进锁口后，因锁口阻力不足，钢板桩突然脱落下滑。10.1.2 钢板桩插打和拔除时，桩锤各部机件、连接件的安全。10.2 保证措施10.2.1 钢板桩槽凹部位应清扫干净，锁口应先进行修整或试插。10.2.2 组拼的钢板桩组件，应采用坚固的夹具夹牢，起吊时，用绳索拴牢。挂钩应封钩。10.2.3 钢板桩插进锁口后，因锁口阻力不能插放到位而需用桩锤压插时，应先用卷扬机钢丝绳控制桩锤下落行程，防止桩锤随钢板板桩突然下滑。10.2.4 插打钢板桩，如因吊机高度不足，可改变吊点位置，但吊点不得低于桩顶以下1/3桩长位置。在

17、转换吊点时，必须先挂后换，使新吊点吃力后，并确定牢固，才能拆除原吊点。10.2.5 使用沉拔桩锤沉拔板桩时，桩锤各部机件、连接件要确保完好，电气线路绝缘部分要良好绝缘。每天使用前要认真检查，班后要进行保养。操作时，桩锤和板桩连接要牢固，系索射水、振动等松动措施。严禁硬拔。11 环保措施11.1 成立以项目经理为组长，总工程师和各职能部门相关人员组成的文明施工领导小组，负责文明施工策划。11.2 所有施工管理人员和操作人员身着统一服装，头戴规定颜色安全帽，佩带证明其身份的胸牌，以便于施工现场的管理。11.3 为使施工处于有序状态，工序施工实行标示牌管理，标示牌应标明：作业内容、工序状态、混凝土施

18、工配合比、简要施工工艺、质量状态、工序负责人姓名等。11.4 施工现场内的道路随时保持平整通畅，排水设施良好。11.5 施工所用的原材料、半成品分类堆放，并设置标示牌。施工机械按规划位置停放，施工现场保证整洁、清爽。12 应用实例12.1 工程简介中铁一局京沪高铁济南黄河大桥主桥05#墩承台施工采用本工法。桥位处黄河水流冲刷大，河床表层淤积层厚。设置钢板桩围堰尺寸46.5m×28.3m，围堰尺寸巨大；水平方向，设置三层钢管内支撑，每层纵、横向支撑交叉布置，采用抱箍联结；在围堰跨中用型钢竖向支撑水平钢管；利用伸缩装置调节水平支撑强度。 12.2 施工情况承台施工安排在冬季黄河枯水季节进行，以减小水文影响。施工工期：2008年11月至2009年3月。