超长钢板桩围堰施工技术2010-9-20.doc

二七长江大桥超长钢板桩围堰设计施工技术 中交二航局第五工程分公司 陈超华 徐斯林 连井龙 李鉴 摘 要：本文介绍了在长江深水高流速条件下，27m超长钢板桩围堰设计施工技术，并对如何解决钢板桩的顺利施打、止水、合拢等难题作了详细阐述 关键词：深水 超长 钢板桩围堰 设计 导向 插打 止水 合拢 拆除 深水基础一直是每座桥梁施工的难点，也是质量、工期、成本控制的重点。近年来，深水基础施工基本采用有底钢吊箱或无底钢套箱，这是一种安全、质量有保障的成熟的施工技术，但是需要大型船机设备配合施工，工期较长。能否寻求一种更加经济、合理，施工周期更短的工艺来解决深水基础施工问题，是每一个工程技术人员的梦想。在武汉二七长江大桥施工中，施工单位根据现场水文地质条件，因地制宜，成功利用超长钢板桩（24m、27m）实现了深水基础（最高17m水头）的干施工，并成功解决了高流速条件下钢板桩的插打、定位以及钢板桩锁扣止水、合拢的难题，在传统的深水基础施工方法基础上实现了一次较大的突破。 1 工程概况 1.1 概述 武汉二七长江大桥N1～N4#、1#、2#等6个水中墩均为整体式承台，分为3种平面结构型式。以下以1#墩为例进行阐述，如图1。 图1 1#墩承台设计图 1.2 工程地质 覆盖层主要为细砂和中砂，透水性强，表层8～10m为松散状，以下为稍密状到中密状，冲淤不定，受水文影响较大。 1.3 工程水文 由于三峡的蓄水原因，2009水位与历年平均水位相比差异很大，尤其是枯水季节。根据1865～2004年观测资料统计，汉口水文站历年最高水位27.62m，最低水位7.98m，多年平均水位16.89m。 1.4 河床冲淤变化观测 2008年三峡库区开始试蓄水，受水位急剧下降及上游长江二桥、下游天兴洲的紊流影响，河床的实际冲淤情况反常,淤积近11m，水中边墩区域内河床大面积露出水面，形成沙洲。 实测泥面标高和原设计标高对比表 表1 墩 位 1# 设计泥面标高（m) 5.808 08年10月泥面标高（m) 10.35 08年12月泥面标高（m) 12.68 09年7月泥面标高（m) 0.7 2 方案选择 原方案水中6个边墩全部采用钢套箱施工，根据现场水文地质情况存在如下风险： （1）由于河床冲淤幅度大，采用有底钢吊箱可能出现吊箱底低于泥面的情况，采用无底钢套箱可能出现河床冲刷到钢套箱底标高以下，两种施工方法均存在很大的不确定性，风险非常大。 （2）枯水期大型浮吊无法就位，钢套箱安装只能用陆上小型设备进行散拼。这样施工周期长，工期无法保证。 （3）钢套箱下沉只能采用千斤顶、卷扬机等原始办法边吸泥边缓慢下沉，套箱容易出现偏位以及其他安全风险。 （4）由于工期紧（必须在一个枯水期内完成全部6个边墩承台），6个钢围堰无法周转使用，需要一次性投入，成本高，资本金占用量大。 根据现场条件，要想在既定的成本和工期范围内完成水中墩基础施工，必须寻求一种施工方法，既不需要大型浮吊等设备、也不受水位及河床冲淤变化的影响、单个承台施工工期短。通过分析研究，决定采用钢板桩围堰进行边墩基础施工。但是超长钢板桩围堰施工（27m）在长江中水流急、水头高条件下，没有经验可循，钢板桩施打过程中的垂直度及平面位置如何保证，钢板桩锁口不严导致大量涌水如何解决，大型钢板桩围堰怎样合拢，围檩支撑及钢板桩结构和受力能否满足各种工况的要求等难题都急需解决。 3 钢板桩围堰设计 3.1钢板桩围堰设计 如图2，1#墩钢板桩围堰采用ORIENTAL SHEET PILING PU18和新日铁NSP-IV型全新进口钢板桩，宽度600mm，有效高度超过210mm，刚度大，锁口质量好。钢板桩围堰设计参数及尺寸如下： a、钢板桩顶标高： +18.0m b、钢板桩底标高： -9.0m c、承台顶标高： +10.5m d、承台底标高： +5.5m e、承台厚度： 6.0m f、封底混凝土顶标高： +4.5m g、封底混凝土底标高： +1m h、封底砼厚度： 3.0m i、施工(抽水、浇注承台)水位 +14m j、设计流速： 2m/s k、泥面标高： +4m （可能回淤至+8m～+12m ） l、封底砼强度等级： C25 图2 1#墩钢板桩围堰设计图