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摘 要：本文详细介绍了东沙大桥主墩承台利用钢板桩围堰进行高桩承台施工，取代传统钢吊箱围堰进行高桩承台的施工方法。改施工工艺较简单、工期短、在潮汐影响地区施工安全，对今后同类桥梁施工具有一定的参考意义。
关键词：东沙大桥；钢板桩围堰；高桩承台；施工
1 工程概况
南通市通州区东沙大桥及接线工程中东沙大桥全长1838.8m，主墩承台为六边形圆倒角整体式承台，几何尺寸为45.369×20.1×4.5m，顶面标高为+4.0m，采用群桩基础。
根据现场勘探及相关资料，施工区域11月至次年3月最高水位标高+2.50米，最低水位标高+0.0米。最大水流速度V=1.33m/s，主墩承台处河床标高为-6m，承台底标高为-0.5m。水中承台施工受潮汐、风力等自然条件因素影响较大，但工期要求紧迫。河床地质情况为：上表层为淤泥质粉质粘土和粉砂，主要以粉砂为主。
2 方案比选
主墩为高桩承台。原承台施工方案采用传统的吊箱围堰法施工，由于施工进度延误，承台施工时间拖至汛期。为保证总体工期和施工安全，对两种施工方案进行比较：
根据对工期、安全、经济性方面进行综合比较，见表1，并结合现场的实际特点，最终选用钢板桩围堰法施工主墩承台。
表1 吊箱围堰与钢板桩围堰优缺点对比
3 承台围堰的施工组织设计
主墩承台尺寸为45.369×20.1×4.5m。为减少围囹支承数量、混凝土水化热及底平台受力荷载，承台采用两次浇筑的形式。围堰平面尺寸比承台平面尺寸大1m，内设两道围檩，一道直径为φ530×8mm的钢管支撑，标高+2.185m，围檩采用双拼2H588型钢；第二道围檩标高+1.0m，待第一次承台浇筑完成后将支承转换至已完成的承台上，完成体系转化后可拆除第一道支承，进行第二次承台施工。围堰顶标高+3.0m，底标高-21.0m，钢板桩长度为24m。主墩钢板桩围堰平、立面布置如图1。
围堰施工工序：
（1）钻孔桩施工前或施工时，在定位桩处焊接牛腿，安装钢板桩插打导向；
（2）依次插打钢板桩至合拢；
（3）围堰内抽水至+1.5m（或选择低水位时），在+2.185m处安装预制好的内支撑；
（4）内支撑安装到位后，继续抽水至-2.0m，并保持在该水位；
（5）在水位-2.0m时，安装围堰内底平台；
（6）待底模安装完成后，围堰内注水至-1.0m，安装侧模模板，进行第一次承台浇筑，浇筑高度为2m；
（7）达到设计强度后拆除承台模板后，在+1.000m处焊接围囹，将支撑转换至承台，向围堰内注水至+1m，拆除第一道内支撑，进行第二次承台浇筑，浇筑高度为2.5m；
（8）承台施工完成后，依次拔出钢板桩。
4 钢板桩围堰施工技术
4.1 钢板桩选型
根据本工程围堰较深、围堰内外水压较大等特点，拟选用拉森Ⅵ型钢板桩。主墩所需钢板桩长度为24m，而钢板桩单根长度为18m，所以施工插打前需将钢板桩接长，接长的钢板桩要保证每根只有一道接缝，且保证接缝上下错开布置。
4.2 钢板桩的插打钢板桩插打选择从围堰横桥向中心处开始，然后依次向两边进行，最后在下游角桩附近进行合拢。
钢板桩插打前利用钻孔平台，在定位桩上焊接工字钢作为钢板桩导向架。在插打前几根钢板桩前，先按钢板桩宽度在导向架上画出每根钢板桩的边线，然后再焊接长约4m的导向桁架，在导向架上、下边上设置限位装制，大小比钢板桩每边放大1cm。钢板桩插打导向架示意如图2。
图2 钢板桩插打导向架示意图
（1）为了确保每片钢板桩插打后的平面位置，第一片钢板桩是插打的关键，插打前在导向架上设置限位装制，大小比钢板桩每边放大1cm。插打时，边插边将吊钩缓慢下放，这时在相互垂直的两个方向用锤球进行观测，以确保钢板桩插正、插直；
（2）通过检测，确定首根钢板桩插打合格后，以此桩为基准，再向两侧插打每一根钢板桩到设计位置。整个施工过程中，要用锤球始终控制每片桩的垂直度，及时调整；
（3）每一片钢板桩先利用自重下插，当自重不能下插时，才进行加压；
（4）钢板桩插打至设计标高后，立即与导向架进行焊接，以抵抗水流冲击；
（5）插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点。
为保证拉森钢板桩在施工过程中能顺利插拔，并增加拉森钢板桩在使用时防渗性能。每根板桩锁口都须均匀涂以混合油，其体积配合比为黄油：干锯沫=5：3。围堰合拢后，经常观测围堰四周的冲刷状况，采取堆码砂袋的措施来减少潮水对围堰外测的冲刷，确保围堰施工的安全。
4.3 内支撑安装
钢板桩插打施工完后即进行内支撑的安装施工。主墩围堰内支撑按设计下料后在墩位处拼装、焊接，待检验合格后，围堰内抽水至+1.5m，按设计位置在钢板桩上焊接牛腿后，在+2.185m处安装预制好的内支撑，内支撑采用φ530×8mm的钢管。
围檩在吊装前首先在安装位置下方焊接承受围檩自重的临时短型钢牛腿，然后吊围檩就位。并按照设计要求安裝钢管桩支撑，对围檩型钢和支撑接头位置用三角加劲板焊接，围囹支撑采用双面焊，同时加强焊缝质量检查，形成稳定的内支撑结构。
图3围囹结构图
4.4 围堰拆除
4.4.1 支撑拆除
主墩浇筑承台第一次2m高的混凝土，混凝土达到设计强度后进行体系转换，在+1.0m处焊接围囹，将支撑转换至承台，同时向围堰内注水至+1.0m处，拆除第一道内支撑，进行第二次承台浇筑，浇筑高度为2.5m。 4.4.2 拉森钢板桩拔除
承台浇筑完成，保持围堰内外水位差为零时，拆除围堰支撑后即可进行钢板桩的拔除。拔除工作先由下游方向开始，对称施工至上游方向，拔桩起点应离开角桩5根以上，可根据沉桩时的情况确定拔桩起点。
钢板桩拔除时先用振动锤夹住拉森钢板桩头部振动1min～2min，使拉森钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。
5 围堰内钢平台施工
主墩承台钢板桩围堰施工完成后即可开始围堰内抽水工作，保持在设计的施工水位后，进行底模施工，经过抽水后围堰水位达到设计水位时，在钢护筒上焊接设计的牛腿，接着在牛腿上安装底模龙骨，顺序安装分配梁，待分配梁与龙骨焊接整体后，开始安装钢底模。
5.1 牛腿安装
牛腿按设计尺寸先在钢结构加工场下料、焊接。采用吊机起吊安装。每个钢护筒上对称焊接四个牛腿，牛腿采用δ=20mm钢板焊接制作，牛腿焊接前必须先打坡口，采用双面焊，在焊接牛腿时必须严格按照设计标高进行焊接，确保牛腿位置准确。
图4 主墩牛腿结构图
5.2 承重梁（龙骨）安装
在牛腿上安装承重梁（龙骨），主墩承台龙骨横桥向为双拼32b cm槽钢，顺桥向为双拼28b cm槽钢；龙骨分段在加工场制作，制作好后用运输车运至现场，分段吊装安装，安装时先分段安装横桥向的龙骨，再安装顺桥向的龙骨。如下图：
图5 主墩承重梁（龙骨）图
5.3 分配梁及底模安装
分配梁采用I12 cm工字钢，顺桥向布设，间距30cm，底模采用钢板与分配梁焊接，分配梁尽量采用整根通长原料。接头必须错开布置，同一断面上接头率不大于50%。
图6 主墩承台围堰施工图
7 钢板桩围堰检算
围堰设置一道围檩结构，标高为+2.185m，围檩设置位置需满足钢板桩受力需要，同时需尽可能规避对承台施工的影响。
钢板桩入土深度的计算工况为：内支撑安装后，围堰内抽水至-2.0m；
在计算时，钢板桩计算长度按等值梁法确定，从主动土压力与被动土压力相等的反弯矩截面（即净土压力为零或弯矩为零）截断形成等值梁，计算支撑反力和钢板桩弯矩。反力通过m法建模确定。通过计算确定钢板桩底距离围堰基底深度9.5m，总长24m。
6 施工工艺流程
钢板桩围堰施工承台施工工艺流程见图7。
图7 施工工艺流程
7 钢板桩围堰施工注意事项
（1） 施工过程中水位的变化对围堰结构受力影响十分巨大，在施工过程中应密切注意水位和潮水位的变化，及时向围堰内进行补水或抽水，保持水头高差不超过设计值。
（2）钢板桩在淤泥质地段挤进过程中，受到淤泥中石块或不明障碍物等的不均匀侧向挤压作用力，容易发生偏斜。应采用以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将拉森钢板桩往上拔1.0～2.0m，然后再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的石块等不明障碍物被振碎或使其发生位移，让拉森钢板桩的位置得到纠正，减小钢板桩的倾斜度；
（3）钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄，及宽度大于或小于标准宽度的板桩。异形桩可根据实际倾斜度进行焊接加工，倾斜度较小时也可用卷扬机或手拉葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击；
（4）施工时的防渗漏措施。钢板桩渗漏一般出现在锁口位置，因此施工过程中重点加强对锁口的检查。对于索口变形的钢板桩，应调正后使用。施打前在拉森钢板桩锁口内抹黄油混合物油膏以防止钢板桩的漏水；施打时控制好垂直度，防止相互倾斜的钢板桩之间索口无法密贴，不得强行施打，损坏锁口；
（5）施工后的小渗漏处理。抽水后发现钢板桩锁口漏水，但不太严重时，抽水时观察是哪条缝出现漏水，利用漏水处水压差降产生吸力的原理，在漏水处钢板桩上迅速溜下一袋干细砂或锯木屑、粉煤灰（煤碴）等填充物，在吸力的作用下，填充物会被吸入接缝的漏水处，将漏水通道堵塞，有效的减少漏水量；
（6）施工后的大滲漏处理。抽水后发现钢板桩锁口漏水较为严重时，在拉森钢板桩围堰渗漏外侧堵砂袋或内侧用板条、棉絮、麻绒等在板内侧嵌塞。必要时派潜水员将漏水处用棉条从水面堵塞至河床面。若漏水严重堵漏困难时，在钢板桩外侧铺设彩条布，彩条布上端固定在钢板桩顶面，下端铺设至河床面，然后派潜水员下水利用型钢、石块铺压稳定后再抛填部分砂袋。
（7） 在施工过程中，密切观察冲刷深度，及时在围堰外侧堆码砂袋，防止冲刷，确保在施工过程中钢板桩围堰的稳定和安全。
8 结束语
钢板桩围堰在东沙大桥主墩承台施工中得到成功的应用，实践证明效果良好，加快了施工进度，保证了结构安全，节约了成本。围堰内采用水泵抽水，保证水位高度，依靠钢平台完全按照陆地承台施工工艺施作，保证了承台的施工质量。较吊箱围堰施工承台节约了工期，确保了整个工程的进度。取得了良好的经济效益。
参考文献
[1]《桥梁施工工程师手册（第二版）》.杨文渊、徐犇编.人民交通出版社. 2003年.
[2]《桥涵（上册）》.交通部第一公路工程总公司编.人民交通出版社.2000年.
[3]《路桥施工计算手册》.周水兴等编.人民交通出版社.2001年.
[4]《土力学（第三版）》.马建林.中国铁道出版社，2011年.
关键词：东沙大桥；钢板桩围堰；高桩承台；施工
1 工程概况
南通市通州区东沙大桥及接线工程中东沙大桥全长1838.8m，主墩承台为六边形圆倒角整体式承台，几何尺寸为45.369×20.1×4.5m，顶面标高为+4.0m，采用群桩基础。
根据现场勘探及相关资料，施工区域11月至次年3月最高水位标高+2.50米，最低水位标高+0.0米。最大水流速度V=1.33m/s，主墩承台处河床标高为-6m，承台底标高为-0.5m。水中承台施工受潮汐、风力等自然条件因素影响较大，但工期要求紧迫。河床地质情况为：上表层为淤泥质粉质粘土和粉砂，主要以粉砂为主。
2 方案比选
主墩为高桩承台。原承台施工方案采用传统的吊箱围堰法施工，由于施工进度延误，承台施工时间拖至汛期。为保证总体工期和施工安全，对两种施工方案进行比较：
根据对工期、安全、经济性方面进行综合比较，见表1，并结合现场的实际特点，最终选用钢板桩围堰法施工主墩承台。
表1 吊箱围堰与钢板桩围堰优缺点对比
3 承台围堰的施工组织设计
主墩承台尺寸为45.369×20.1×4.5m。为减少围囹支承数量、混凝土水化热及底平台受力荷载，承台采用两次浇筑的形式。围堰平面尺寸比承台平面尺寸大1m，内设两道围檩，一道直径为φ530×8mm的钢管支撑，标高+2.185m，围檩采用双拼2H588型钢；第二道围檩标高+1.0m，待第一次承台浇筑完成后将支承转换至已完成的承台上，完成体系转化后可拆除第一道支承，进行第二次承台施工。围堰顶标高+3.0m，底标高-21.0m，钢板桩长度为24m。主墩钢板桩围堰平、立面布置如图1。
围堰施工工序：
（1）钻孔桩施工前或施工时，在定位桩处焊接牛腿，安装钢板桩插打导向；
（2）依次插打钢板桩至合拢；
（3）围堰内抽水至+1.5m（或选择低水位时），在+2.185m处安装预制好的内支撑；
（4）内支撑安装到位后，继续抽水至-2.0m，并保持在该水位；
（5）在水位-2.0m时，安装围堰内底平台；
（6）待底模安装完成后，围堰内注水至-1.0m，安装侧模模板，进行第一次承台浇筑，浇筑高度为2m；
（7）达到设计强度后拆除承台模板后，在+1.000m处焊接围囹，将支撑转换至承台，向围堰内注水至+1m，拆除第一道内支撑，进行第二次承台浇筑，浇筑高度为2.5m；
（8）承台施工完成后，依次拔出钢板桩。
4 钢板桩围堰施工技术
4.1 钢板桩选型
根据本工程围堰较深、围堰内外水压较大等特点，拟选用拉森Ⅵ型钢板桩。主墩所需钢板桩长度为24m，而钢板桩单根长度为18m，所以施工插打前需将钢板桩接长，接长的钢板桩要保证每根只有一道接缝，且保证接缝上下错开布置。
4.2 钢板桩的插打钢板桩插打选择从围堰横桥向中心处开始，然后依次向两边进行，最后在下游角桩附近进行合拢。
钢板桩插打前利用钻孔平台，在定位桩上焊接工字钢作为钢板桩导向架。在插打前几根钢板桩前，先按钢板桩宽度在导向架上画出每根钢板桩的边线，然后再焊接长约4m的导向桁架，在导向架上、下边上设置限位装制，大小比钢板桩每边放大1cm。钢板桩插打导向架示意如图2。
图2 钢板桩插打导向架示意图
（1）为了确保每片钢板桩插打后的平面位置，第一片钢板桩是插打的关键，插打前在导向架上设置限位装制，大小比钢板桩每边放大1cm。插打时，边插边将吊钩缓慢下放，这时在相互垂直的两个方向用锤球进行观测，以确保钢板桩插正、插直；
（2）通过检测，确定首根钢板桩插打合格后，以此桩为基准，再向两侧插打每一根钢板桩到设计位置。整个施工过程中，要用锤球始终控制每片桩的垂直度，及时调整；
（3）每一片钢板桩先利用自重下插，当自重不能下插时，才进行加压；
（4）钢板桩插打至设计标高后，立即与导向架进行焊接，以抵抗水流冲击；
（5）插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点。
为保证拉森钢板桩在施工过程中能顺利插拔，并增加拉森钢板桩在使用时防渗性能。每根板桩锁口都须均匀涂以混合油，其体积配合比为黄油：干锯沫=5：3。围堰合拢后，经常观测围堰四周的冲刷状况，采取堆码砂袋的措施来减少潮水对围堰外测的冲刷，确保围堰施工的安全。
4.3 内支撑安装
钢板桩插打施工完后即进行内支撑的安装施工。主墩围堰内支撑按设计下料后在墩位处拼装、焊接，待检验合格后，围堰内抽水至+1.5m，按设计位置在钢板桩上焊接牛腿后，在+2.185m处安装预制好的内支撑，内支撑采用φ530×8mm的钢管。
围檩在吊装前首先在安装位置下方焊接承受围檩自重的临时短型钢牛腿，然后吊围檩就位。并按照设计要求安裝钢管桩支撑，对围檩型钢和支撑接头位置用三角加劲板焊接，围囹支撑采用双面焊，同时加强焊缝质量检查，形成稳定的内支撑结构。
图3围囹结构图
4.4 围堰拆除
4.4.1 支撑拆除
主墩浇筑承台第一次2m高的混凝土，混凝土达到设计强度后进行体系转换，在+1.0m处焊接围囹，将支撑转换至承台，同时向围堰内注水至+1.0m处，拆除第一道内支撑，进行第二次承台浇筑，浇筑高度为2.5m。 4.4.2 拉森钢板桩拔除
承台浇筑完成，保持围堰内外水位差为零时，拆除围堰支撑后即可进行钢板桩的拔除。拔除工作先由下游方向开始，对称施工至上游方向，拔桩起点应离开角桩5根以上，可根据沉桩时的情况确定拔桩起点。
钢板桩拔除时先用振动锤夹住拉森钢板桩头部振动1min～2min，使拉森钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。
5 围堰内钢平台施工
主墩承台钢板桩围堰施工完成后即可开始围堰内抽水工作，保持在设计的施工水位后，进行底模施工，经过抽水后围堰水位达到设计水位时，在钢护筒上焊接设计的牛腿，接着在牛腿上安装底模龙骨，顺序安装分配梁，待分配梁与龙骨焊接整体后，开始安装钢底模。
5.1 牛腿安装
牛腿按设计尺寸先在钢结构加工场下料、焊接。采用吊机起吊安装。每个钢护筒上对称焊接四个牛腿，牛腿采用δ=20mm钢板焊接制作，牛腿焊接前必须先打坡口，采用双面焊，在焊接牛腿时必须严格按照设计标高进行焊接，确保牛腿位置准确。
图4 主墩牛腿结构图
5.2 承重梁（龙骨）安装
在牛腿上安装承重梁（龙骨），主墩承台龙骨横桥向为双拼32b cm槽钢，顺桥向为双拼28b cm槽钢；龙骨分段在加工场制作，制作好后用运输车运至现场，分段吊装安装，安装时先分段安装横桥向的龙骨，再安装顺桥向的龙骨。如下图：
图5 主墩承重梁（龙骨）图
5.3 分配梁及底模安装
分配梁采用I12 cm工字钢，顺桥向布设，间距30cm，底模采用钢板与分配梁焊接，分配梁尽量采用整根通长原料。接头必须错开布置，同一断面上接头率不大于50%。
图6 主墩承台围堰施工图
7 钢板桩围堰检算
围堰设置一道围檩结构，标高为+2.185m，围檩设置位置需满足钢板桩受力需要，同时需尽可能规避对承台施工的影响。
钢板桩入土深度的计算工况为：内支撑安装后，围堰内抽水至-2.0m；
在计算时，钢板桩计算长度按等值梁法确定，从主动土压力与被动土压力相等的反弯矩截面（即净土压力为零或弯矩为零）截断形成等值梁，计算支撑反力和钢板桩弯矩。反力通过m法建模确定。通过计算确定钢板桩底距离围堰基底深度9.5m，总长24m。
6 施工工艺流程
钢板桩围堰施工承台施工工艺流程见图7。
图7 施工工艺流程
7 钢板桩围堰施工注意事项
（1） 施工过程中水位的变化对围堰结构受力影响十分巨大，在施工过程中应密切注意水位和潮水位的变化，及时向围堰内进行补水或抽水，保持水头高差不超过设计值。
（2）钢板桩在淤泥质地段挤进过程中，受到淤泥中石块或不明障碍物等的不均匀侧向挤压作用力，容易发生偏斜。应采用以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将拉森钢板桩往上拔1.0～2.0m，然后再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的石块等不明障碍物被振碎或使其发生位移，让拉森钢板桩的位置得到纠正，减小钢板桩的倾斜度；
（3）钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄，及宽度大于或小于标准宽度的板桩。异形桩可根据实际倾斜度进行焊接加工，倾斜度较小时也可用卷扬机或手拉葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击；
（4）施工时的防渗漏措施。钢板桩渗漏一般出现在锁口位置，因此施工过程中重点加强对锁口的检查。对于索口变形的钢板桩，应调正后使用。施打前在拉森钢板桩锁口内抹黄油混合物油膏以防止钢板桩的漏水；施打时控制好垂直度，防止相互倾斜的钢板桩之间索口无法密贴，不得强行施打，损坏锁口；
（5）施工后的小渗漏处理。抽水后发现钢板桩锁口漏水，但不太严重时，抽水时观察是哪条缝出现漏水，利用漏水处水压差降产生吸力的原理，在漏水处钢板桩上迅速溜下一袋干细砂或锯木屑、粉煤灰（煤碴）等填充物，在吸力的作用下，填充物会被吸入接缝的漏水处，将漏水通道堵塞，有效的减少漏水量；
（6）施工后的大滲漏处理。抽水后发现钢板桩锁口漏水较为严重时，在拉森钢板桩围堰渗漏外侧堵砂袋或内侧用板条、棉絮、麻绒等在板内侧嵌塞。必要时派潜水员将漏水处用棉条从水面堵塞至河床面。若漏水严重堵漏困难时，在钢板桩外侧铺设彩条布，彩条布上端固定在钢板桩顶面，下端铺设至河床面，然后派潜水员下水利用型钢、石块铺压稳定后再抛填部分砂袋。
（7） 在施工过程中，密切观察冲刷深度，及时在围堰外侧堆码砂袋，防止冲刷，确保在施工过程中钢板桩围堰的稳定和安全。
8 结束语
钢板桩围堰在东沙大桥主墩承台施工中得到成功的应用，实践证明效果良好，加快了施工进度，保证了结构安全，节约了成本。围堰内采用水泵抽水，保证水位高度，依靠钢平台完全按照陆地承台施工工艺施作，保证了承台的施工质量。较吊箱围堰施工承台节约了工期，确保了整个工程的进度。取得了良好的经济效益。
参考文献
[1]《桥梁施工工程师手册（第二版）》.杨文渊、徐犇编.人民交通出版社. 2003年.
[2]《桥涵（上册）》.交通部第一公路工程总公司编.人民交通出版社.2000年.
[3]《路桥施工计算手册》.周水兴等编.人民交通出版社.2001年.
[4]《土力学（第三版）》.马建林.中国铁道出版社，2011年.