1 方案概述

钢板桩的插打过程很大程度上影响到了围堰的结构安全和稳定，同时也影响到结构的防水性能，在整个钢板桩围堰的施工过程中的重要性不言而喻。下面主要从钢板桩围堰的施工工艺和步骤着手，结合五峰山长江大桥24m长的拉森IV型钢板桩围堰的实际施工经验，总结了一下超长钢板桩围堰在插打施工中的要点和质量控制的关键措施。

施工前对钢板桩围堰施工范围内场地进行清理，测量放样围堰位置，先破除钻孔平台硬化混凝土层，再安装钢板桩围堰插打导向装置。钢板桩运至施工现场后，采用50t履带吊+振动锤组合逐根吊装、插打钢板桩，插打顺序为分别从上、下游圆弧顶点开始，在系梁中部合龙。

钢板桩插打完成后，采用挖掘机+自卸汽车组合进行基坑开挖以及土方外运， 基坑开挖按照竖向分层、横向分块的方式进行开挖，严格按照设计图纸施工步骤、及时快速安装圈梁和内支撑。开挖至基坑底、破除桩头、清理基坑、铺20cm厚碎石层、浇筑垫层混凝土，待混凝土达到设计强度后，进入下一工序承台施工。

承台厚9.5m，竖向分两次浇筑（4m+5.5m），按照承台施工方案完成承台施工后及时进行基坑回填（过程中通过体系转换后拆除内支撑及圈梁），最后拔除钢板桩，进入下一工序塔座施工。

2 钢板桩围堰施工

2.1 施工步骤

钢板桩围堰施工步骤

2.2 工艺流程

钢板桩围堰施工工艺流程图

2.3施工场地准备

清理 4 号主塔墩钢板桩围堰范围内场地，实施钢板桩插打前的清障措施，即利用切割机切割钢板桩插打范围内钻孔平台混凝土地坪，并采用挖掘机机械臂+液    压破碎锤组合对混凝土予以破除（包含破除地面以下 60cm左右原码头20cm厚混凝土地坪），破除宽度0.42m、深度1.0m  以满足钢板桩插打导向需求；规划施工机械设备站位（包含履带吊、挖掘机及混凝土泵车等布置）。

2.4导向安装与钢板桩插打

1、导向安装

钢板桩长度为24m、且围堰平面线型为圆哑铃形，为确保围堰平面位置的线型及钢板桩竖向垂直度，插打前先安装导向架。导向架根据围堰线型设计，与混凝土地坪切槽形成上、下两层限位。导向架为片段式，沿围堰中心圆周移动、每次移动后可插打8片钢板桩，导向架先采用直径 30 螺栓临时定位后通过型钢和钢护筒焊接固定。导向架初始定位必须准确（沿圆弧偏差不超过±50mm、沿半径偏差-20mm～0mm、确保钢板桩插打过程在竖直方向倾斜度不大于1%），完成初始段钢板桩插打后导向架和钢板桩之间互为导向沿圆周移动，该导向架的设置确保了钢板桩插入精度和极大减少了单根钢板桩的定位难度。

钢板桩围堰施工导向架布置图

钢板桩围堰施工导向架结构图一

钢板桩围堰施工导向架结构图二

2、钢板桩插打施工

（1）钢板桩整理

钢板桩运到工地后，应进行检查、分类、编号及登记。整修后钢板桩应符合下列技术要求：

①每组钢板桩的宽度允许偏差为±20mm；

②锁口内外应光洁、并呈一直线；

③锁口在拼装处的高低偏差均不得大于2mm；

④锁口拼接处应尽量紧密，间隙不得大于3mm；

⑤锁口整修后应用同类型3m长的短钢板桩作通过性试验，以 2～3 人拉动通过为宜，或以电动绞车牵动，最大牵引力不超过 5kN；

⑥全长不得有焊瘤、钢板或其他突出物，应保持平滑，两端均应切割整齐，上端按拔桩需要开圆孔(千斤绳眼)并焊钢板加固圆孔；每组长度误差相对中间一块长度应在2mm以内；

⑦钢板桩的扭曲及弯曲应符合施工规范要求；

⑧钢板桩在垫层混凝土以上部分的锁口，必须进行捻缝并嵌油灰增强防水性；

⑨钢板桩不够长时，可用同类型的钢板桩等强度焊接接长，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。

（2）机械设备配置

①振动锤配置

振动锤应按激振力 P＞土的动摩擦阻力 R 进行选择。

li ：钢板桩在不同土层中的入土深度；Up：钢板桩周边长度；

f k ：各土层的动侧摩阻力，依据土层性质取为 0.4 倍极限侧摩阻力；

DZ90 型电动打桩锤的频率为：f=1100/60=18.3Hz，属于低频，取土壤弹性系数为 0.8。Tv=704.5×0.8=563.6 kN。

DZ90型振动锤参数表

选用 DZ90 型液压振动锤：激振力 P =666kN >Tv=563.6kN，DZ90 型振动锤可将钢板桩插打至-17.0m 设计高程，满足要求。

②吊机配置

钢板桩吊装及插打选用 50t 履带吊+DZ90 振动锤，单根钢板桩重约 2.5t，振动锤重约 7.05t，50t 履带吊机吊幅 10m、臂长 34m,最大吊重 11.5t，满足要求。

（3）钢板桩插打

①插打钢板桩前应在锁口处涂以黄油，以便锁口滑润易插；在垫层及混凝土圈梁部位涂沥青，以便拔除。

②插打钢板桩前全面检查钢板桩插打导向系统及插打所用的振动锤，确保导向定位准确、振动锤功能正常。

③利用履带吊机+振动锤配合起吊插打钢板桩，使用吊机的主副两个吊钩组合， 将振动锤及钢板桩吊起（主钩吊起振动锤、钢板桩上端开φ30 孔栓通过穿保险绳挂在振动锤上），然后运用两个吊钩起吊和下放，使钢板桩成垂直状态后将振动锤夹持钢板桩，脱出副钩将钢板桩移向导向架安插位置，插入已就位的钢板桩锁口中（第一根钢板桩插打时为在导向架上测量定位的位置）。

④插桩顺序：分别从上、下游圆弧顶点开始，在系梁中间合拢。

A、钢板桩入土约 23.5m，可分成二次打入，即第一次将已插好的钢板桩打入18～20m，第二次再打到设计标高。钢板桩现场接高时相邻钢板桩必需错开。

B、打钢板桩时应尽量分组分次打入，并防止插打一组钢板桩时将相邻一组的一块带下，以免扰动已捻缝嵌灰的锁口。

C、在插桩过程中，应做到“插桩正直、分散偏差、有偏即纠、调整合拢”的 要点。具体操作如下：

为了避免钢板桩倾斜,应随时用导梁导引钢板桩,检查钢板桩位置准确,垂直度合格,及时进行纠偏。在钢板桩插入时,必须“竖桩、分散偏、纠偏、调校”。在沉陷过程中,第一钢板桩是整个围堰桩的参考。应严格控制其垂直度,准确设置桩底坐标, 准确定位桩底,并用吊车提升吊桩的四个角度,利用全站仪和经纬仪观测和监测垂直度。Y 的垂直度为 90 度角,从而保证角度和垂直度。另一桩是以插入桩组为基础, 在自锁后插入自重,在自重作用下不能顺利插入时,可使用振动锤加压。插至设计高程。当钢板桩在振动锤的作用下依然难以插打下去时,有必要停止和分析原因。检查锁口的变形和形状,钢桩内是否有任何坚硬的障碍物,以免对钢板桩造成损坏。其他钢板桩可以采用经纬仪和卷扬机带缆绳控制锁口钢板桩的轴向偏差。

⑤钢板桩合拢：在合拢前剩最后 5～7 片钢板桩未插打时，开始测量并计算钢板桩底部的直线距离，再根据钢板桩的宽度计算所需钢板桩的片数。钢板桩围堰在合拢时会出现上大下小、上小下大及左右偏移等情况，可采用特制型桩合拢。

3基坑开挖与内支撑安装

3.1基坑开挖

钢板桩插打完成后，清理围堰范围内及周边的场地，开始准备基坑开挖工作。基坑开挖采用竖向分层、横向分块的方式进行开挖，遵循对称、均衡的原则。

圈梁及内支撑安装后基坑开挖方案图

4#墩围堰内排水沟布置图

基坑开挖过程中若发现钢板桩锁口漏水应及时采用粗砂、锯沫粉、水泥调和后塞进漏水的钢板桩锁口缝隙中将其填充密实达到止水效果。

五峰山长江特大桥4#墩钢板桩围堰

本文通过对五峰山长江大桥4#墩围堰的施工工艺和不同工况下围堰的力学性能进行分析，得出了如下结论：

1、钢板桩围堰作为传统的围堰形式，在桥梁承台施工阶段运用很广泛，但是由于其体量大，对承台施工质量和人员安全有着极大的关系，所以对钢板桩围堰的研究还是很有必要的。

2、钢板桩围堰的施工中前期的准备工作很重要，主要有钢板桩的焊接、热变化处理、调直。钢板桩的插打施工中应该按照插桩正直、分散偏差、有偏即纠、调整合龙的原则来指导施工。基坑开挖过程中基于围堰安全考虑应该采用中心开挖法，在开挖过程中如果发现钢板桩密封性不好时应该进行封堵。安装内支撑的时候要注意杆件的焊接质量，而且严密的监控是保障内支撑安装工作安全进行的关键工序。。钢板桩的拆除工作最重要的一点就是最后几根钢板桩要一起拆，整个拆除工作要尽力保证钢板桩不损坏，便于循环利用。

3、钢板桩围堰的施工过程根据不同的工程背景而有所不同，本文所总结的施工工艺也不完整，需要后续研究人员进行补充和修改。