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摘要：钢板桩围堰以短工期、低成本、操作便捷等优点而广泛应用于桥梁深水基础。宁波杭州湾新区滨海五路跨陆中湾江桥针对滨海吹填地区河床以下逾12m的砂质粉土的特性，通过导向支架、定位支架及楔形块纠偏等多种方式严格控制钢板桩间锁口密实性，避免围堰在施工、运营期间出现局部管涌问题，为该地区其他类似工程提供参考。
关键词：滨海吹填地区；钢板桩围堰；局部管涌
1.工程概况
宁波杭州湾新区滨海五路跨陆中湾江桥采用83m+83m独塔PC斜拉桥，仅主墩位于河道中心，主墩平面尺寸为21.6m×30.6m，承台顶标高-1.0m，承台高-6.0m。
桥位处属于海陆交互相淤—冲击平原地形，河床底以下12m范围内为砂质粉土层，内摩擦角φ近30°，粘聚系数c约15kPa，渗透系数约10-2m/s，其中顶层土为近10年围海吹填地质，现场原位渗透试验显示，其渗透系数约10-1m/s。砂质粉土层以下为逾30m厚的淤泥质粉质粘土，内摩擦角φ仅12°，粘聚系数c约10kPa，渗透系数约10-7m/s。
桥位所在河流为该地区唯一排涝通道，且其通过闸门与杭州湾海域相连。水位变化受当地降雨及外海面标高影响显著——通常水位标高+2.5m，水深3.0m；当地降水较大且海水涨潮时，河道水位涨至3.53m。
方案阶段对比钢套箱围堰、锁口钢管桩围堰及钢板桩围堰的优缺点。双壁钢围堰，技术特点：刚度大，结构相对稳定，防水性能卓越，施工精度高，吊装重量大，缺点是材料利用率低，成本高。锁口钢管桩围堰，技术特点是刚度较大，内支撑较少止水性能差，优点是可反复利用，成本低。钢板桩围堰，技术特点是刚度较小，需设置密集内支撑吊装质量小止水性能较好，优点是可反复利用，成本低。
考虑到桥位区域水位高差变化较小，且无显著涨落潮，围堰刚度要求较低，故选用止水性能较好、刚度相对较弱的钢板桩围堰。其具体设计参数如下：
围堰采用拉森IV型钢板桩，钢板桩长18m，末端进入淤泥质粉质粘土层内0.5m，自上而下设置3道围檩及内支撑，其中第3道内支撑体系需在封底混凝土达到强度后即拆除，以避让承台施工空间。围檩规格如图1所示，封底混凝土厚度为80cm。值得指出的是，为确保承台模板、钢筋的施工空间，承台外边缘至钢板桩内缘间距不小于1.5m。
图1钢板桩围堰立面构造
2.工程难点分析
钢板桩围堰的静力计算理论较为成熟，各规范要求对钢板桩围堰进行围堰周边土体稳定校核、抗倾覆校核及渗流稳定校核等，以确保其理论上的安全、可靠。在滨海吹填地区，钢板桩围堰设计方案执行期间，需重视施工期间的渗流稳定问题，包括钢板桩锁口间的渗流稳定与围堰底部的渗流稳定。其中，后者在计算设计阶段即予以充分考虑，前者则与施工质量戚戚相关。
该地区河床以下的砂质粉土层具有良好的嵌固作用，但其渗透系数高。尽管钢管桩本身具有良好的截水效应，但钢板桩间的密封程度取决于其插打质量。当钢板桩间存在较大间隙时，尤其在河床面以下围堰底面以上区域存在间隙时（无法布置止水构造），围堰内外即形成管涌通道。
若锁口间管涌在封底混凝土前发生时，体现为围堰内水位极难下降；若锁口间管涌在封底混凝土后发生时，体现为突发性涌水——尽管不威胁工程安全，但对作业人员造成较大的心理压力。
3.施工关键技术控制
为确保钢板桩插打时锁口间的密实程度，在施工期间需予以严格控制。主要包括整体线型控制与锁口密实度控制。
3.1设置导向支架
导向支架主要用于控制钢板桩围堰的整体线型。
以钻孔灌注桩的护筒为基础，采用双拼14a工字钢作为悬挂支架，悬臂端通过钢筋吊装与护筒顶面。悬挂支架上安装第一道围檩，作为钢板桩插打时的导向架，如图所示。
图2导向支架构造图
3.2设置定位支架
钢板桩插打通常采用机械手或振动锤，插打期间钢板桩处于悬空状态，仅竖向设有可靠支承，水平位移误差较大，插打期间锁口存在脱开的风险。故需设置单根钢板桩的限位结构。
采用部分开口槽钢作为定位支架，一端通过钢板导向支架焊接连接，一端通过槽口限制钢板桩的水平位移。当单根钢板桩完成搭设后，采用火焰切割设备移除导向支架上的钢板，移至后一道钢板桩插打位置固定。
3.3锁口咬合质量评估
钢板桩插打后应对每个锁口予以评估，如表所示。对不合格的锁口，应将钢板桩拔起后重新插打。
表1钢板桩锁口质量评估
3.4倾斜后的矫正
大型围堰尺寸较大，当钢板桩插打期间易出现倾斜，须予以及时矫正。
当倾斜角度较小（倾斜度小于单桩宽度）时，可利用绞车等工具将已打入钢板桩的顶部朝倾斜的反方向拉，如图（a）所示；
当倾斜角度较大（倾斜度大于单桩宽度）时，采用顶部与底部宽度不一的楔形钢板桩纠正，如图（b）所示
当采用楔形钢板桩时，应注意以下3点：
1）考虑到楔形钢板桩与普通桩截面模量不同，需校核楔形钢板桩的结构强度；
2）禁止连续使用楔形钢板桩；
3）当预计需要使用楔形钢板桩时，应快速准备好楔形钢板桩以使打桩过程不间断。
A）倾斜角度较小B）倾斜角度较大
图3钢板桩围堰倾斜矫正措施
4结论
宁波杭州湾新区滨海五路跨陆中湾江桥主墩承台钢板桩围堰已成功实施完毕。工程实践表明，在滨海吹填地区，导向支架及定位支架可有效确保钢板桩锁口间的密实程度，避免锁口局部管涌，确保钢板桩围堰的安全、高效。
参考文献：
[1]周祥，钢板桩围堰施工工艺[J]，水运工程，2015
[2]刘杨，深水基础钢板桩围堰施工[J]，中国铁路，2016