深水裸露斜岩基础钢板桩围堰施工技术与应用

李佑龙 陈志军 徐自清

中铁十局集团有限公司 山东 济南 250000

摘要：水中主墩钢围堰施工是连续梁施工的关键工序，在如此复杂的斜岩地质条件下，常规情况之下（原设计）的双壁钢围堰，难以沉入处理，且卵石密布成槽后槽内孔渣处理困难，所以寻找一种裸岩环境下深水区围堰新方法非常重要。本文重点论述深水斜岩（裸岩）环境之下的钢围堰拉森钢板桩有效合龙的的施工方法，采用旋挖引孔进行有效引孔保证钢板桩快速打设的施工方法，攻克了复杂深水斜岩裸露环境下超长拉森钢板桩打设的施工难题。

关键词：钢围堰；斜岩；旋挖钻；引孔；

0引言

某项目连续梁刚构主墩，连续梁横跨河流，主墩桩基设计桩径2.0m，每个墩桩基20根。主墩承台高度为7m，整体坐落于岩层之中。根据水文及地勘报告，主墩常水位为10.5m，河床底往下2m为粗圆砾土，含有大量卵石，卵石层下为弱风化泥质砂岩，岩层抗冲切力4.5Mpa，岩石坚硬，岩层分布为斜岩，斜岩最大坡比7：1。水中主墩钢围堰施工是连续梁施工的关键工序，在如此复杂的斜岩地质条件下，常规情况之下（原设计）的双壁钢围堰，难以沉入处理，且卵石密布成槽后槽内孔渣处理困难，所以寻找一种裸岩环境下深水区围堰新方法非常重要。

1主要施工方法和工艺流程

深水斜岩环境下旋挖引孔钢板桩围堰施工方法主要流程：引孔成槽、拉森插打、双控封底、内支撑安装及加固组成。

1.1钻孔成槽

探测斜岩的分部情况，并根据斜岩分布情况确认首个护筒引孔位置，首个护筒插打到预先确认的引孔位置后，护筒内部旋挖钻引孔，护筒间咬合桩引孔；

引孔法就是采用旋挖钻机预先钻孔后,再在预先钻好的孔位上打设钢板桩，使钢板桩达到设计要求的深度。引孔时，护筒用厚度10mm的钢板卷制。用振动锤进行埋设根据“十”字护桩将护筒中心与桩中心调整到5cm之内。护筒埋设完毕后即可进行钻机对位[1]。调整好位置，使钻头中心与护筒挂“十”字线中心重合，为保证拉森钢板桩的顺利打设，引孔咬合30cm。

1.2钻孔成槽

探测斜岩的分部情况，并根据斜岩分布情况确认首个护筒引孔位置，首个护筒插打到预先确认的引孔位置后，护筒内部旋挖钻引孔，护筒间咬合桩引孔。

1.3拉森插打

钢板桩插打从上游一角附近开始，第一根钢板桩位置应准确，垂直，然后以第一根钢板桩为基准，再向两边对称插打钢板桩。合龙口的位置选择在下游一侧的某个角点附近，以保证其垂直准确。流程为：准备→测量放线→插打定位钢板桩→插打钢板桩→围堰合龙。为保证拉森垂直度，全站仪全程监测打设垂直度，确保其不超过1‰。

为保证拉森垂直度，特设置导向架与拉森背面，导向架采用双拼I22工字钢焊接在I45横梁上。导向架采用外导向，在钢平台原钢管桩上焊接支撑牛腿，在牛腿上拼装外导向架，通过焊接在钢管桩上。导向架采用双拼HN700型钢，牛腿采用双拼I28工字钢焊接在钢管桩上。插打钢板桩前，在导向架上用粉笔标注出各片桩的界限，以便在打桩过程中边打边纠，防止出现大的偏差。导向架底面高于施工期间水位1m，以防止水流冲击。

钢板桩顺着前一根钢板桩的锁口插入，启动振动锤分次打入至设计标高。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，可在钢板桩锁口处摸少许黄油，以减少摩擦。钢板桩沉设时，采用全站仪跟踪测量，或用铅锤吊线的方法进行测量，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[2]，以利于及时纠偏，当偏斜过大不能用拉挤的方法调整时，应拔起重插。

（1）每一片钢板桩先利用自重下插，当自重不能下插时，才进行加压。

（2）钢板桩插打至设计标高后，立即与导向架进行焊接并固定位置。

（3）插打过程中，须遵守“插桩正直，偏斜即纠，调整合拢”的施工要点。

在整个钢板桩施打过程中，开始时插一根打一根，即将每一片钢板桩达到设计位置，到剩下5片时，要先插后打，即现将钢板桩插至稳定高度（保证钢板桩自身稳定即可），主要有利于钢板桩的调整，并且合龙处的两片桩应一高一低，便于插桩，若合龙有误，可用倒链对拉使之合龙，合龙后，再逐根打至设计深度。

钢板桩围堰合龙是施工最关键的一步，直接关系围堰能否成功，围堰在合龙时，两侧锁口不一定平行，合龙调整措施如下：

（1）若合龙口尺寸上下都大时，可在合龙口两侧钢板桩上点焊上下平行的吊耳，位置及数量根据尺寸大小的差值而定，利用倒链进行相向对拉；若合龙口的尺寸上下都小，可利用倒链进行反向外拉，至符合要求为止。

（2）若合龙口尺寸上小下大，可在合龙口两侧钢板桩上点焊上下平行的吊耳，位置及数量根据尺寸大小的差值而定，利用倒链上部进行反向外拉，下部相向对拉。

1.4封底注浆

水下封底采用双控方法，先进行混凝土封底，预埋注浆管后进行高压注浆，保证钢板桩嵌入岩层密实无渗水。

利用测绳测量凹槽底部标高，汇总成表，确定混凝土封底灌注首次找平标高以及成型标高。待导管埋设完成后，进行混凝土封底施工，混凝土采用C25水下混凝土，先外后内，参考水下灌注桩工艺；导管底管悬空20～30cm，接上料斗，由泵车送料开始灌注，分次浇筑，先进行一次找平，找平标高以河床标高151m（即由栈桥平面向下13m）为准，浇筑边测量，过程中潜水员控制混凝土流淌范围，完成后测量各凹槽孔深确保标高并使凹槽内高差控制在30cm内，然后进行二次灌注，灌注高度控制在2m，期间同样以测绳控制，同样过程中潜水员控制保证混凝土封闭成圈，混凝土顶面标高控制为153m（即由栈桥平台顶面向下11m为准）。

1.5围檩及内支撑施工

选用的型钢主材应满足表面平整、顺直、无油污、无锈蚀且未损伤等要求，缀板辅材厚度不得小于母材，加劲肋厚度不得低于10mm。牛腿采用I22a工字钢制作焊接节点均采用满焊，焊接拐角处应加设三角或四边形加强肋板。

为保证围檩整体受力，做到“上吊下垫”，对围檩进行各级保险措施的焊接以及装配。其中包括内部拉森凹槽的垫平（作用：以做到所有拉森板与型钢圈梁贴合），钢丝绳吊装围檩（作用：从而保证在牛腿焊缝出现意外破坏时保证围檩整体受力），与外侧圈梁的设置（作用：从而保证拉森整体线形不受破坏以及预防围檩的上浮）[3]。

依据图纸和现场实际测量，对现场钢管斜撑进行切割下料处理，而后在钢管上焊接吊点，每根钢管吊点不得少于两个，吊点与钢管满焊处理。之后对其进行吊装焊接，钢管与型钢搭接部分进行满焊焊接方式采用气保焊，并为防止其相对位移，在搭接之处加设限位装置。

2工艺技术创新

深水斜岩（裸岩）环境下旋挖引孔钢板桩围堰施工比通常情况下双臂钢围堰施工具有以下创新点：

该工法技术打破了钢板桩主要应用在临江靠海有覆盖层的淤泥质和砂层环境下的传统观念，使钢板桩围堰在坚硬岩石地质条件下也能得到应用。采用设备为常规的旋挖钻机、履带吊和振动锤，不需要大型船舶和浮吊设备，施工成本较低，且安全质量容易控制[4]。不需要施工人员在水下作业封堵围堰和河床岩面之间的空隙，避免了施工人员水下作业的安全隐患。

3结束语

综上所述，深水裸露斜岩基础钢板桩围堰施工技术与应用在提高工程稳定性、降低成本、提高效率等方面表现出良好的前景。通过对项目的研究和实践，为今后类似工程的实施提供了有益的经验和启示。希望本项技术能够在深水环境中得到更广泛的应用，为基础工程领域的发展贡献更多的创新和进步。

参考文献

[1]杨奎, 罗志安. 双排钢板桩围堰在堤防工程施工导流中的设计与应用[J]. 人民珠江, 2023, 44 (S2): 183-187.

[2]黄柏雄. 双排钢板桩围堰水上施工与安全技术探讨[J]. 水上安全, 2023, (13): 170-172.

[3]周芷娴, 卢新宇, 韦苡松. 填土钢板桩围堰结构计算及关键施工技术[J]. 山西建筑, 2024, 50 (01): 117-120.

[4]孔超. 跨河特大桥承台深基坑钢板桩围堰施工技术分析[J]. 浙江水利水电学院学报, 2023, 35 (06): 73-78.