浅谈钢板桩围堰施工技术在建筑工程中的应用

浅谈钢板桩围堰施工技术在建筑工程中的应用

摘要：钢板桩围堰施工是建筑工程水中承台施工中非常关键的一个环节。本文介绍了某建筑工程水中承台钢板桩围堰的施工技术，包括该水中承台的施工任务划分、劳动力组织、机械设备组织和施工材料准备，及其钢板桩围堰的施工工艺流程、设计计算和施工措施。 关键词：水中承台；钢板桩围堰；施工技术；建筑工程；应用 1 引言

随着我国建筑工程的迅猛发展和工程投资规模的扩大，特定环境下水中承台施工在建设项目当中的应用也会越来越多。为了确保水中承台钢板桩围堰的施工质量与安全，在其施工过程中，参与工程建设的各方责任主体均应严格贯彻执行有关的法律法规和技术规范，在水中承台钢板桩围堰的施工方案优化、专家论证与审查等过程中尽可能地予以精益求精，并通过测量放线、钢板桩插打、围堰内吸泥清淤、封底混凝土灌注、围堰内抽水等各工序的施工、检查和验收过程予以严格贯彻落实。如何按照设计和桥梁建设要求予以现场的工序交替、组织好现场施工以及控制好现场的施工质量，是摆在施工单位面前的一个较为突出的问题。 2 工程概况

某建筑工程102#、103#承台尺寸为10.6×18.2×4.5(m×m×m)。根据水文、地质情况，102#、103#承台为水中深大承台开挖拟采用钢板桩围堰支护形式，平面尺寸为12×20m。钢板桩采用拉森-Ⅵ型钢板桩，支撑体系采刚性对撑结构，材料为350×350×12×19mmH型钢和直径为529mm钢管，钢板桩露出水面1.0m。各承台插打钢板桩标高详见表2-1。

表2-2 钢板桩标高表

承台号 钢板桩顶高程（m） 河床高程（m） 承台底高程（m） 基坑开挖深（m） 封底砼厚度（m） 钢板桩底高程（m） 3 施工组织 3.1施工任务划分

102#承台 1.9 -3.1 -7.403 5.789 1.0 -16.1 高差 0 5 9.3 10.3 18 103#承台 1.9 -2.1 -5.918 4.82 1.0 -16.1 高差 0 4 8.8 18 在102#、103#承台施工中，各作业班组施工任务详见表3-1。

表3-1 施工任务安排表

班组名称 支护作业班组 钢筋作业班组 模板作业班组 混凝土作业班组 3.2劳动力组织

参加102#、103#承台施工作业的人员详见表3-2。其中，属于特种作业的人员，必须持证上岗。

表3-2 劳动力安排表

序号 1 2 3 4 班组名称 支护作业班组 钢筋作业班组 模板作业班组 混凝土作业班组 工作职责 负责钻孔平台、钢板桩围堰施工 负责本项目的全部钢筋作业 负责支架搭设，模板制作、安装、拆除 负责混凝土浇筑、养护 人数 15 12 8 8 担负主要施工任务 负责钻孔平台、钢板桩围堰施工 负责本项目的全部钢筋作业 负责支架搭设，模板制作、安装、拆除 负责混凝土浇筑、养护 3.3机械设备组织

在进行 102#和103#承台支护内土体的挖掘时，利用的机械设备为挖机，底部是淤泥层，这部分泥土的挖掘主要使用泥浆泵以及高压水枪；在施工现场需要装备一台钢板桩打拔桩机。通过对液压高频振动锤以及挖掘机进行改装，进而形成了打拔桩机，要求打桩的长度是十八米。具体的设备如表3-3所示，现场则应当配备振捣棒等设备。

表3-3 承台施工主要机械配置表

序号 1 2 3 4 5 6 3.4主要材料准备

102#、103#承台钢板桩围堰开挖采取分层开挖、混凝土封底的方式施工。其钢板桩围堰施工主要工程量详见表3-4，开工前7天进场。

机械设备名称 钢板桩打桩机 混凝土罐车 翻斗车 18m长臂挖机 泥浆泵 污水泵 型号 日立550 8m 6m 33单位 台 台 台 台 台 台 数量 1 3 4 1 2 4 表3-4 主要材料汇总表

材料（项目） 拉森-Ⅵ型钢板桩 350mmH型钢 529mm钢管 土方开挖 混凝土 桩头凿除 材质 Q235B Q235B 2*19mm Q235B 素砼 壁厚8mm C20 m m m 根 33规格 600mm 350*350*1单位 m m 102# 1926 504 77.2 1032 240 15 103# 2880 504 77.2 1032 240 15 合计 备注 顶层围囹采用单根型钢,内支撑围囹采用双根。 基坑土方 封底砼厚1.0m 4 钢板桩围堰施工技术 4.1钢板桩设计

使用钢板桩将承台围绕，再进行施工，单壁钢板的厚度应当根据承台的尺寸来确定，一般确定为一米，单壁钢板的类型可以利用德国拉森式钢板，钢板的厚度则应当由桥址处一般水位高度大小决定，同时，板桩埋入泥土的深度也应当由其决定，详细的计算步骤以102#为例。

4.1.1 设计概况

⑴原地面：+3.72m

⑵承台底面标高：-7.403m；承台厚4.5m。 ⑶钢板桩顶标高：＋1.9m ⑷拟采用钢板桩长度：18.0m ⑸围堰内100cm厚C20砼垫层。

⑹拉森Ⅵ型钢板桩(1m宽) W=4200cm，[f]=200Mpa [τ]=120Mpa ⑺角撑及围檩采用2根HW350×350的H型钢,[f]=200Mpa [τ]=120Mpa。 4.1.2 设计方案

3

4.1.3 基本信息 内力计算方法 规范与规程 基坑等级 基坑侧壁重要性系数γ0 基坑深度H(m) 嵌固深度(m) 墙顶标高(m) 连续墙类型 ├每延米板桩截面面积A(cm2) ├每延米板桩壁惯性矩I(cm4) └每延米板桩抗弯模量W(cm3) 有无冠梁 放坡级数 超载个数 增量法 《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-2012 二级 1.00 10.800 7.200 0.000 钢板桩 370.00 92400.00 4200.00 无 0 0 支护结构上的水平集中力 4.1.4 土层参数 土层数 内侧降水最终深度(m) 0 1 10.800 是 ㄨ 层厚 (m) 22.50 重度 3(kN/m) 17.0 坑内加固土 外侧水位深度(m) 内侧水位距开挖面距离(m) 弹性法计算方法 浮重度 3(kN/m) 7.0 水土 合算 粘聚力 (kPa) 16.00 否 3.000 0.000 m法 内摩擦角 (度) 7.00 内侧水位是否随开挖过程变化 弹性计算方法按土层指定 层号 1 土类名称 淤泥质土 层号 与锚固体摩 粘聚力 内摩擦角 擦阻力(kPa) 水下(kPa) 水下(度) 1 25.0 16.00 7.00 计算方法 m,c,K值 抗剪强度 (kPa) m法 1.88 --- 4.1.5 工况信息 工况 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 工况 类型 开挖 加撑 开挖 加撑 开挖 加撑 开挖 加撑 开挖 深度 (m) 4.300 --- 6.800 --- 8.300 --- 9.800 --- 10.800 支锚 道号 --- 1.内撑 --- 2.内撑 --- 3.内撑 --- 4.内撑 --- 4.1.6 结构计算 以工况9为例：

内力位移包络图：

地表沉降图：

4.3 钢板桩施工

插打钢板桩：钢板桩插打根据钻孔平台的特点决定定位框架。同时，可以再埋入4根定位，作为外导向框；倒链滑车就可以被安装在钻孔平台中，在平台内安装内支撑，同时保证内支撑不会发生水平位移，内支撑可以作为平台的内导向框，将其安装完毕之后才可以在其内安装插打钢板桩。确保插打顺序由上游的中间部位进行，从两侧向下游插打，最终合并结束在下游位置。

堵漏抽水：确保钢板桩无缝，再使用彩布条将其围住，并且在布的下面位置安装钢管，利用沙袋压住钢管，而且，如果板桩内部存在一些缝隙，就可以使用棉纱将其塞住。

挖吸泥、封底：如果水被吸干，就可以使用机械设备或人力挖掘底部泥土，也可以利用高压水枪以及砂石泵吸取泥土，确保其尺寸大小按照标准进行，然后再进行垫层处理，也就是水下的砼封闭基底，进而完成承台部分的建设。

拔除钢围堰：在结束承台施工时，可以除去钢围堰，确保打设时间和设备利用时间一致，拔桩的顺序是先下游，而且间隔拔桩，这样才能够除去拔桩时的阻力。在拔桩完成之后，将其运往岸边，对其进行维护，以便日后使用。 4.4 插打钢板桩预防倾斜的措施

插钢板装前，不仅需要将润滑油涂在锁口内，进而减少锁口摩擦力大小，而且要将铁楔或者是硬木楔插入到未套锁口内，进而避免了锁口沉入过程中，泥沙将锁口堵住。利用复式滑车进而将倾斜的钢板矫正。如果施工地区泥土坚实，就可以将钢板的尖端切成相应的斜度，进而产生反作用力，进而能够矫正已经倾斜的钢板桩。

4.5 钢板桩锁口漏水预防措施

如果在钢板桩的打插过程中受到了物理撞击等作用，就会使得锁口产生渗漏的现象，使用导管向围堰外侧漏水处撒放煤渣，当煤渣的高度比漏水位置高度大时，就会解决漏水问题，也可以使用袋子装煤渣，利用活力将其倾洒在锁口漏水位置，也可以解决漏水问题。 4.6 大体积混凝土施工措施

102#、103#底层承台长18.2m*宽10.6m*高3m，冷却水管采用50mm，壁厚2mm。上下层间距按1.1m布置，3m厚承台布置2层，层间距0.8m+1.1m+1.1m。每层冷却管平面成“弓”字型直线布设。间隔1.0m布置。最外排的冷却管与混凝土边缘的距离按110cm～130cm布置。在混凝土开始浇注前预埋测温点，测温点布置于承台四周及中间部位。在承台混凝土内部温度同表面温度温差超过规定范围时，应及时对保温措施进行调整，采用冷却循环系统中流出的热水进行养护，并及时增加保温层厚度来提高表层温度，采用加快冷却循环系统中水流速度的措施降低混凝土内部温度。 5 结束语

综上所述，钢板桩围堰施工是建筑工程水中承台施工中非常关键的一个环节，在钢板桩围堰的施工管理中需要进行全面考虑才具备科学性，不仅需要对钢板桩围堰施工各个阶段的各方面进行控制，还需要考虑各种错综复杂的特殊情况对施工的影响。因而，作为优秀的工程技术人员，就应该对其中的各种影响因素进行充分的了解，在进行具体的工程施工管理时，将相关理论和项目具体状况有机结合，从而有效地控制工程的施工质量与施工安全。由此可见，对建筑工程水中承台钢板桩围堰施工中存在问题的原因及其对策进行研究，具有重要的现实意义。 参考文献

[1] 张彬. 钢板桩与支撑体系间空隙大小对围堰系统内力变形影响研究[D]．广州：华南理工大学，2012.

[2] 黄建. 钢板桩围堰体系静、动受力变形特性数值分析[D]．大连：大连理工大学，2008.