钢板桩围堰深基坑施工技术

技术与市场　技术研发　第１８卷第９期２Ｏｌ　１年　钢板桩围堰深基坑施工技术　屈九龄，李爱菊　（葛洲坝集团第二工程有限公司，四川成都６１００９１）　摘要：较详细地介绍了武汉至孝感城际铁路府河特大桥跨府河主河槽一联（７５＋１２５＋７５）ｍ连续粱的两个主墩部位承台深　基坑钢板桩围堰的施工方法，主要针对基坑开挖过程中的各种施工技术进行了重点说明。为类似工程施工提供参考。　关键词：钢板桩；深基坑；施工　ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１　１．０９．０５６　１　工程概况　武汉至孝感城际铁路府河特大桥１７３、１７４号主墩的承台都深　埋入原泥面以下ｌＯｒｅ以上，两个承台分别位于府河主河道两侧。　其基坑开挖、承台、下部墩身施工均需要采取钢板桩围堰支护。　２围堰支护使用时间　根据现场实际地形，在桩基施工期间，需要打设三面钢板　桩围堰挡水，汛期在围堰内进行桩基施工。　桩基施工完成后，立即施打第四面围堰，并与先期施打的　三面围堰连接，形成封闭的围堰。　封闭围堰形成后，边开挖基坑内土方，边进行围堰内支撑　结构施工，浇注完成水下封底砼后，抽干围堰内水，形成干施工　条件，施工承台。　图２围堰断面结构　承台施工完成后，边施工主墩边施工Ｏ号块支架系统。当主　墩施工超过围堰顶高程后，即可边回填土或注水拆除全部围堰　采用拉森ＶＩ型钢板桩形成围堰，单根钢板桩长２７　ｍ，围堰　内支撑。并根据现场施工情况，拔除钢板桩。　顶标高＋２１．５　ｍ。钢板桩打完后，从上至下用Ｈ型钢设四道围图，　３围堰顶标高确定　采用直径６Ｏ０—１　０００　ｍ钢管桩支撑。　钢板桩单根最长为１８　ｍ，现场采用１根１８　ｍ与１根９　ｍ（１８　ｍ　５钢板桩围堰施工　钢板截为两段）对接，焊接成２７　ｍ钢板桩。　Ｉ第一层围囤，支撑Ｉ　钢板桩最终人土深度与上部悬臂长度之比约为１：１，即浇　注完水下封底砼后，其外露长度约为１３．５　ｍ。　［　ｆ　挖泥　‘　ｆ　受钢板桩单根长及入土深度要求两方面因素制约，钢板桩　厂　Ｉ第＝层囤田、直掉ｌ　围堰顶高程无法考虑过高，经综合分析与比较，确定围堰顶高　钢扳桩对接ｆ。．ＬＩ堑三　堡苎Ｊ　ｌ　挖泥　　ｌ史巨　　Ｉ●　程＋２１．５　ｍ。当府河水位高涨，即将要越过钢围堰顶时，立即向　围堰内注满水，确保河水越顶不会对围堰内的结构物产生冲　Ｉ　第三层挖泥　囤围、支撑ｊ　ｌ　击。当水位下降低于围堰后，排干围堰内积水，则可继续施工承　台或墩身。　图３施工流程　４钢板桩围堰结构　５．２钢板桩接长　吊车将１８　ｍ长钢板桩与９　ｍ长钢板吊放到位后，电焊连接　围堰平面布置及断面结构如图１、图２：　接头，要求腹板、两侧边板及锁扣均必须满焊。然后在两边板　及腹板处，加焊三块３００×４００　Ｘ　１０　ｍｍ￣［１强连接钢板。其焊接　示意如图４：　１Ｏ钢板　图４焊接示意图　，Ｄ７　技术研发　钢板桩对接完成后，采用锁口检查件，通长检查钢板桩锁　口情况，确保锁口通畅，沉桩时不出现卡扣现象。　最后，向锁扣内灌沥青或黄油锯未夹砂混合物，其作用一　是避免沉桩时锁扣内挤入泥砂影响沉桩，二是加强两根桩锁扣　之间的合缝，防止接缝处过量渗水。　５．３打设定位系统　四面钢板桩围堰，对钢板桩沉桩定位要求较高，否则易出　现最后封口桩无法对准锁口，造成围堰封闭困难。沉桩定位系　统由５００　ｒａｍ钢管桩立柱、纵横连杆及定位型钢组成（见定位系　统断面图５１。　铜抱麓史Ｉｔ　限位导莱ｑ●２８）　ｌ　，，ＩＮ：ｅ￣Ｏｌｇ２ｏ）一　一。　一　一。～。～一～、　塞焦董笙　　，ｆＳＯ０图５定位系统断面图　钢管桩采用５０　ｔ履带吊配９０　ｋＷ振动锤夹桩起吊后打桩。　打桩过程中，严格控制定位桩的平面位置及顶标高。定位桩全　部打设完成后，铺设施工人员操作平台。然后安装钢抱箍，确保　支腿不超出导梁的前沿。最后在支腿上安装槽２８型钢导梁。上、　下两层导梁前沿即为钢板桩内侧定位线。　５．４插打钢板桩　５．４．１立桩孔的设置　立桩孔采用直径８００　ｍｎｌ的钢管桩（桩长１０　ｍ）打人地下。　然后采用旋挖钻机，在桩内钻孔至２６　ｍ深（从地面起算），形成　立桩孔。　５Ｏ慑带吊，起吊钢板桩，竖立插入立桩孔内。此时钢板桩　顶高出地面约１　ｍ，方便人员控制振动锤夹桩。　５．４．２打桩　采用５Ｏ　ｔ履带吊，起吊振动锤夹桩。确保锤夹夹好稳固后，　起吊钢板桩。根据导梁上测放的位置，钢板桩在人工的配合下，　沿着导梁并对准定位线后，自由下沉。自由下沉稳定后，开动振　动锤沉桩。　５．５挖泥与围囹施工　５．５．１钢板桩围堰外四周挖泥、卸载　采用长臂挖掘机，尽可能挖低钢板桩围堰四周的地面。　５．５．２第一层、二层围囹施工　桩基施工结束后，第四面钢板桩打完形成封闭围堰，拆除　定位系统，及时进行第一层、第二层围囹及支撑系统施工。　钢板桩每层围囹底部焊接钢牛腿，形成钢围囹搁置点，然　后用吊车吊起钢围囹对位并搁放于牛腿上，电焊点焊固定钢围　圈。钢围囹安装完成后，再安装钢管支撑，要求钢管支撑与钢围　囹满焊连接，局部可加垫钢板，使钢管支撑与钢围囹紧密连接，　确保钢管支撑均匀受力。　５．５－３围堰内挖泥与其他各层围囹支撑施工　（１）挖泥。采用射水空气吸泥机开挖承台基坑。吸泥之前，　布置好大功率补水水泵。向围堰内注水，注水高度与围堰外侧　１０２　ＴＥＣＨＮ０ＬｏＧＹ　ＡＮＤ　ＭＡＲＫＥＴ　水位相当。采用２５　ｔ吊车吊起吸泥管、盘，开动空压机与射流泵，　保证气压在０．５　ＭＰａ下，空压机要全负荷运转，以供最大风量　ｆ９～１２　ｍ３／ｍｉｎ）。排泥管每分钟排泥水量可达２．５—３．５　ｍ　，最大　对角线小于１５０　ｍｌ／ｌ的石块均能吸出。　吸泥管口和喷嘴要离吸泥面１０～４０　ｅｌ＇／），吊车配合频繁移　动，求得吸泥最佳效果。　（２）挖泥控制标高与围囹、支撑施工。吸泥时通过控制吸盘　的高度控制吸泥标高，并用测杆勤测基坑内泥面高程。　第三层围囹施工泥面控制标高＋ｌ１．５　ｎａ。挖泥至此高程后，　抽干围堰内积水，及时施工第三级围囹及支撑。　第四层围囹施工泥面控制标高＋９．５　ｍ。挖泥至此高程后，　抽干围堰内积水，及时施工第四层围囹及支撑。　第五层围囹施工泥面控制标高＋６．５　ｍ。挖泥至此高程后，　抽干围堰内积水，及时施工第五层围图及支撑。　５．６封底砼施工　施工工艺流程见图６。　图６施工工艺流程　５．６．１水下吸泥　第五层围囹施工及验收完成后，采取相同的水下吸泥方　法，开挖承台内土方直至封底砼底部，并超深０．５　ｍ（铺设封底　砼底部５０　ｅｍ厚碎石层）。　５．６．２抛填碎石层　为了保证封底砼质量，防止水下浇注砼挤动底部泥、砂成　堆，封底砼底部需抛填５０　ｅｍ厚碎石层，碎石粒径５～１２（３１／１。　抛填用碎石通过钢栈桥运至钢平台附近，自卸至集料斗　内，吊车起吊料斗，均匀抛填至基坑内。抛填过程中，勤测基坑　底高程，以便控制抛填厚度。　５．６．３潜水员清理基坑　碎石层抛填完成后，潜水员进入基坑底部，清理平整碎石　垫层。　５．６．４搭设浇注平台　利用钢板桩围堰第一层围囹与支撑系统，搭设水下砼施　平台。在围囹与支撑钢管上铺设型钢、木板，形成操作平台。　采用水下导管浇注砼。共布置１４个下料口，下料口由导管　与集料斗组成（如图７）。　图７施工平台及导管布置平面图　（下转第１０５页）　技术与市场　第ｌ８卷第９期２Ｏｌ　１年　技术研发　止，以保证封缝不跑浆、漏浆；并做好记录。　（３）化学灌浆。水下裂缝化学灌浆材料选用ＬＷ弹性聚氨酯　灌浆材料，由于ＬＷ具有遇水膨胀的特性，为达到更好的灌浆效　缝３０　ｅｍ处骑缝钻水平孔，钻孔深度穿过大坝横缝止水埋设部　位５０　ｃｍ，钻孔孔径１０２　ｍｍ，孔位偏差不大于２　ｅｍ，孔斜偏差不　大于１％。孔内填塞ＳＲ２止水材料，孔口６　ｅｍ的深度填塞高强修　补砂浆，以达到将水平裂缝同横缝阻隔的作用。　（２）：ｋＮ横缝灌浆处理。在水平缝与横缝贯通处上下各３０ｅｍ　处骑横缝钻灌浆封闭孔，孔径１０２　ｍｍ，孔深８０　ｃｍ。孔内填塞　ＳＲ２止水材料。对封闭孔间的横缝进行缝口封闭后灌浆，灌浆　材料采用ＬＷ弹性聚氨脂。　果，在灌注ＬＷ之前，先对裂缝缝内灌注丙酮驱水，再进行ＬＷ灌　浆，可以更好的填充裂缝。灌浆时可采用逐点法进行灌浆，灌浆　压力采用０．２　ＭＰａ。灌浆结束标准：当裂缝缝面停止吸浆，再继　续灌注３０　ｍｉｎ，灌浆完成。灌浆结束后２４　ｈ，剪除灌浆管。　（４）在裂缝化学灌浆完成后，剔除“ｖ”槽内嵌填的封缝材　料，再按照水下ＩＩ类裂缝处理工艺对裂缝进行塑性材料嵌缝、　粘贴盖片以及安装保护板。　４．２．４其它裂缝处理辅助技术　丹江口大坝初期工程迎水面混凝土裂缝处理还辅助了其　它一些处理措施，以进一步提高处理效果，提高工程耐久性的　防护效果。具体包括以下几点：　（１）初期大坝迎水面表面防渗处理。大坝加高后初期工程　迎水面基本位于水库水位以下，上游坝面水位变幅区Ｉ、Ⅱ类　裂缝较为发育，该部位采用满涂水泥基渗透型结晶防水材料进　行了防水处理，以提高工程耐久性。首先对初期工程迎水面混　图３水下裂缝处理示意图　凝土表面进行清理，清除混凝土壁面附着物，然后用金刚石磨　片将混凝土表面打磨一遍，露出新鲜混凝土面，用水冲洗表面，　待混凝土面表干后再进行水泥基渗透型结晶防水材料的涂刷　施工。　４．２．２水下已修补裂缝处理工艺　对于修补材料完好的裂缝应在不破坏修补材料前提下进　行防护处理，处理构造如图４所示，具体工艺要求如下：　（１）对已处理的裂缝以及裂缝两侧总宽１．０　ｍ范围表面进　行清理。清除表面的附着物，并对混凝土表面进行打磨处理。　（２）采用多层氯丁橡胶片将修补区填平补平，并将两边各　加宽５　ｅｍ，两端及氯丁橡胶接缝处采用ＳＲ２进行封缝处理。　（２）疏通和加密坝体排水孔。由于丹江口大坝已运行３０多　年，经过检查坝体廊道的排水孔很多已经被析钙物堵塞，对于　排水效果较差的坝体排水孔进行了疏通，并增加了一部分新的　排水孔，已达到恢复或改善坝体的排水效果。　５结语　（３）在补平区及两侧总宽１．０　ｍ范围表面涂刷水下专用底　胶，粘贴ｓＲ防渗盖片。　（４）根据氯丁橡胶片将修补区找平的厚度和宽度尺寸定制　成型ＰＶＣ保护板，板厚６　ｍｍ，采用不锈钢螺栓固定。由潜水员在　水下钻孔安装保护板对防渗盖片进行保护。　通过对丹江口大坝初期工程迎水面混凝土裂缝的全面检　查和分析，采取缝口封闭、化学灌浆，粘贴防渗材料、增设排水　孔等多种技术手段对迎水面混凝土裂缝进行处理，丹江口大坝　加高工程初期工程大坝迎水面混凝土裂缝修补取得了较好的　处理效果，也为类似的老坝体裂缝检查和处理提供了借鉴。　作者简介：　程雪军（１９７１一），湖北天门人，高级工程师。现从事混凝土　无震动切割拆除、混凝土缺陷修补、结构加固、防渗堵漏等特种　专业工程施工。　金文华（１９７８一）。湖北仙桃人。注册质量工程师，注册监理　图４水下已修补裂缝处理示意图　工程师，注册安全工程师。西北公司丹江口大坝加高工程监理　中心总工，现从事大坝基础处理、混凝土施工监理工作。　马江权（１９６６一）。江苏杨中人，教授级高级工程师，现从事　４．２．３迎水面水平裂缝与坝体横缝贯通部位的处理工艺　迎水面水平裂缝与横缝贯通部位的处理采用裂缝端头封　闭加局部横缝灌浆的方式进行处理。　（１）裂缝端头封闭孔处理。当水平缝与横缝贯通时在距横　（上接第１０２页）　水电、路桥工程施工管理。　全，而且基坑渗水非常小。采用射水空气吸泥机对基坑进行开　挖，施工时问比原计划提前了２０　ｄ，而且解决了设备不能直接　在围堰内进行开挖（支撑太密）的施工难题。作为１０　ｍ以上的深　５．６．５封底砼浇注　混凝土的灌注应遵守以下原则：一次到位，由边到中，储料　足够，保证埋深。　导管首封砼施工顺序：１、２…３　４　１１、１２、１３、１４、５、８、７、１０、　６、９。　基坑，施工中特别注意了钢板桩插打定位精度的控制，确保围　堰顺利合拢，没有出现严重的渗漏情况。另外，基坑封底混凝　土的施工，为承台施工创造了干地施工的条件。此深基坑的施　６结语　工方法为以后类似的工程施工提供了参考。　该深基坑采用以上施工方法，确保了围堰基坑施工的安　１０５