石泉汉江四桥主墩基坑围堰施工技术探讨

石泉汉江四桥主墩基坑围堰施工技术探讨

杨超 1,2，赵俊杰 1,2，晋洋涛 1,2，余洋林 1,2，王欢 1,2

1. 陕西华山路桥集团有限公司，陕西 西安 710016；2.陕西正诚路桥工程研究院有限公司，陕西 西安712000

摘 要：随着我国桥梁工程的不断发展，建设规模逐步扩大，下部结构施工难度也随之增加。本文以石泉汉江四桥为背景，对主墩围堰施工方案比选，打桩机的选择，23#、24#墩施工平台的施工技术展开分析，以为类似工程提供参考。

关键词：桥梁工程；主墩基坑；钢围堰施工

1 工程概况

石泉汉江四桥位于石泉县城中部，路线全长1223.4m，其中桥梁全长1197m，其中主桥为（97+232+97m）椭圆形双塔双索面混凝土梁斜拉桥。下部结构采用柱式墩、板式墩，基础采用钻孔灌注桩基础。桥址区及附近出露地层主要为第四系全新统人工填土、冲洪积粉质黏土、粗砂、细角砾、卵石及第三系石泉组砂岩和志留系梅子垭组片岩。主墩23#、24#基础采用群桩基础，桩径为2.2m，每个承台22根，共计44根，桩中心距5.5m。

2 主墩施工方案

2.1 本工程难点

（1）施工环保要求高：本工程主桥在石泉县汉江河道内，汉江为南水北调水源地，对水质的控制要求高。

（2）交通组织难度大：本工程位于石泉县县城区域滨江公园范围内和G316旁，人流、车流密度大，交通组织及施工安全保障将是本项目的重点。

2.2 支护方案比选

目前应用于桥梁工程的深基坑支护方案种类很多，每种方案都有其自身的技术特点。但各种支护方案的共同基本要求为：确保支护结构能起挡土作用，基坑边坡保持稳定；确保相邻的建（构）筑物、道路、地下管线的安全；不因土体的变形、沉陷、坍塌受到危害；通过排降水，确保基础施工在地下水位以上进行。

基于石泉四桥主墩23#、24#基础所处桥址区环境，从止水性、安全性、地层条件、施工条件等方面对不同基坑支护方案进行比较，如表2.1所示。

表2.1 支护方案比选

经过以上比较，综合考虑止水性、安全性、施工速度和费用等方面，本工程选择钢板桩围堰进行施工。

2.3 打桩机的选择

钢板桩施工需穿越卵石层，其插打、导向梁定位、止水和内支撑施工是工作重心。施工机械的选择也是一项重要工作，需考虑以下因素：

（1）工程规模：钢板桩的数量、尺寸、形状，尤其是重量与长度；

（2）地质情况：结合地质情况进行钢板桩的打入或拔出；

（3）作业能力：要符合工程进度的要求；

（4）作业环境：要满足噪声、震动等公害控制的要求。

根据本工程实际情况，选用挖掘机带液压振动锤V-330E，进行钢板桩施工，同时拔桩时可用长卡环扣在拔桩孔上作为吊点，以达到设备的综合利用率。

3 施工工艺

3.1 概述及工艺原理

整体施工步骤为：平整23#、24#墩施工平台，采用振动压路机压实3遍，以达到整体作业面平整度要求。采用挖掘机套振动锤插打钢板桩施工，先施工角部定位桩，焊接插打钢板桩的定位导框。采用V-330E型振动锤插打钢板桩，水泵抽水降低地下水位后，安装围檩及内支撑。采用长臂挖机对基坑内进行除土施工，局部用小挖机配合清除，料斗装纳吊出基坑。完成后，分块浇筑封底砼。在钢板桩围堰内施工承台、墩身。承台施工完成后。围堰内填土、释放内支撑内力、松开钢围堰连接，拔除钢板桩。拔出的钢板桩进行休整，工完场清。

3.2 钢板桩参数

本工程投入的拉森钢板桩采用IV型拉森钢板桩，宽400mm，高170mm，厚15.5mm，理论重量76.1kg/m，壁宽每米钢板桩截面积236.00cm²/m，惯性矩39600cm⁴/m，截面系数2200cm³/m，单位净重190kg/m²，要求拉森钢板桩无穿孔，修边调直后方可使用，共设置四道支撑。

3.3 内支撑支护

基坑开挖应遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。靠近现有路面的基坑2m范围内不得通行车辆，堆载须放置在5米范围外。基坑开挖过程中采用钢支撑支护，钢支撑的稳定性是整个基坑稳定的重要因素之一，钢支撑的架设必须准确到位，并严格按设计图要求施加预应力，尤其要注意斜支撑的稳定性，在其制作、安装等每一环节均要做到精心作业。支撑钢管的连接采用法兰盘连接，开挖至支撑底标高时，安装支撑钢管。另外，在钢支撑从架设到拆除的整个施工过程中，对钢支撑严格监测，确保支撑的稳定，钢支撑上不得堆放材料或任何其他重物。

钢支撑、钢围檩应在加工场地按设计图纸计算好尺寸进行加工，并进行试拼装合格后，用汽车吊吊至基坑内安装。采用双拼工字钢50b和Φ609*12钢管（带活络头）组成水平内支撑体系，工36b进行竖向补强支撑，共同构成整体支撑体系。

3.4 封底混凝土施工

由于汉江水位较深，故封底混凝土采用水下封底的方式，封底厚度经过计算为1.5m，按照水下混凝土施工工艺，合理选择导管布设位置和布设数量，确保封底混凝土的强度质量达到要求，不漏水。封底导管设置2套，浇筑过程中根据现场实际情况周转。

导管架设安装注意事项：

（1）所有导管在安装前应进行检查，不应有破漏、接头完好无大的变形和坏损。

（2）各导管之间的密封圈要安装正确，确保密封效果。

（3）事先测量好安装点标高，计算导管的长短组合，确定悬空在20-40cm之间。

4 结语

桥梁墩柱运用围堰法在水中施工，需从不同地层、不同施工条件、止水性、安全性、施工速度和费用等角度对不同围堰支护形式进行比选，施工前也应确定合适施工技术，施工过程中需加强对钢板桩倾斜度，内支撑支护、封底混凝土质量等方面的控制。

参考文献：

[1] 彭文勇,李昌俊,等. 深水桥墩钢板桩围堰深层水平位移预警值研究[J]. 中国市政工程,2022(01):1-5.

[2] 李洪伟. 跨航道水中墩深基坑围堰施工技术研究[J]. 广东建材,2022(02):58-61.

[3] 夏争志,王占鲁. 大直径深水钢围堰设计施工技术研究[J]. 公路,2020(05):15-19.

[4] 栾倩倩.钢板桩支护施工在道路基坑沟槽施工中的应用[J].黄河科技学院学报,2021,23(2):49-53.

作者简介：赵俊杰（1994.7-），男，汉族，甘肃天水人，硕士研究生学历，助理工程师，现工作于陕西华山路桥集团有限公司，研究方向为桥梁与隧道工程。