中图分类号：U445.4   文献标识码：A    文章编号：

Research and Application of Expressway Soft Soil Subgrade Construction Technology

1.Zhao Desheng  2.Li Long *  3.Sun Yunqiao  4.Ping Sheng  5.Li Hui

Shandong Road and Bridge Group Co., LTD. Jinan 250014, Shandong, China

Abstract: Due to the construction of underwater caps and piers, it is necessary to use steel sheet piles to set up a construction platform. However, according to the different sizes of caps, piers or soil conditions, it is necessary to carry out specific design of steel sheet pile cofferdam. Taking the construction of steel sheet pile cofferdam of 12 # pier of Ji 'nan-Ningjin Expressway-Lijia 'an Main Canal Bridge as the research object, this paper analyzes the construction scheme of steel sheet pile cofferdam, and introduces the key points of steel sheet cofferdam technology from many aspects, including the construction of steel sheet pile guide frame, the insertion and closure of pile sheet pile, the construction requirements of purlin and support installation, the construction scheme of bearing platform and the demolition construction of steel sheet pile, so as to provide theoretical guidance for the application of steel sheet pile cofferdam in bridge construction.

Keywords: steel sheet pile cofferdam ; expressway ; bridge ; construction technology

随着沿海地区交通事业的快速发展，高速公路项目跨江、跨河桥梁建设也日益增多，桥梁施工在各式地层结构中建设方式也变化多样，沿海地区水系发达，地质结构多为粉砂层或粉土层，地层透水性好，地层随水流动性大。在高速公路建设过程中，要跨越多种障碍，如河流、既有线路等，此时就需要通过建设桥梁来满足交通需要，对于涉水桥梁承台的浇筑，由于钢板桩围堰具有施工方便、安全性高、经济性好的优点，目前已成为首选的施工方式。王富华^[1]等以三阳河桥施工为背景，探讨了水下承台钢板桩围堰设计方案、最不利工况钢板桩受力性能、施工要点以及施工过程中的问题和解决措施；欧阳勇^[2]针对钢板桩围堰施工中出现的问题，结合实际案例，通过对施工现场实际情况、方案比选、施工重难点以及施工工艺的分析，有效克服了钢板桩围堰在深水、浅覆盖层、河床下覆岩层较硬等恶劣环境下的技术难题；潘路星^[3]以某高速公路特大桥桥墩承台钢板的围堰的施工为研究基础，分析如何选择承台施工围堰方案，并从多方面介绍钢板围堰技术的要点；王丽华^[4]为解决承台钢板桩围堰施工技术在具体应用中存在的问题，结合横跨伶仃洋的拱北湾大桥工程实际案例，对跨海大桥承台钢板桩围堰施工进行了分析；孔超^[5]为探讨跨河特大桥承台深基坑施工处理技术，以磴口黄河特大桥55"墩承台深基坑为例，对大型跨河桥梁工程深基坑围护施工展开探讨，从钢板桩围堰设计及稳定性验算入手，对深基坑钢板桩围堰施工要点进行详细分析；蔡明智^[6]以清漳河特大桥承台施工为例，探讨清漳河特大桥水中墩钢板桩围堰承台施工的工艺及要点，并对相关安全措施进行详细阐述。以济南-宁津高速公路李家岸干渠大桥12#墩钢板桩围堰施工为研究对象，分析钢板桩围堰施工技术要点。

1  工程概况

济南至宁津高速公路途经济南市天桥区北部、济南新旧动能转换起步区、德州市齐河县、临邑县、陵城区、宁津县等区县；二标段全长24.9km，标段内有一处互通立交枢纽、一处互通区、一处服务区，主线工程采用双向六车道高速公路标准，设计速度120km/h，整体式路基宽度34.5m、分离式路基宽度17.0m。路线所经区域河流众多，地表径流主要来源于降水。受年内、年际降水量不均影响，汛期降水集中，径流量大，河水暴涨，旱季降水量少，径流量小，河流干拟建项目路线途径水域图如图1所示。

图1  拟建项目路线图                 图2  项目沿线地形地貌情况（K20+000）

表1    地层主要物理力学参数表

拟建公路位于鲁北黄河冲积平原区，通常又称为黄泛平原区，其地势自西南向东北缓倾，海拔高度一般在9m-29m左右；由于黄河多次改道、决口泛滥，废弃河道错综分布，加之后期地表流水改造及人为影响，河滩、洼地、缓平坡地分布广泛，项目沿线地形地貌情况示意图如图2所示。主要分布的地层及特征如下：上部由耕植土、填土及下部粉质粘土、粉土、粉砂、砂土组成，局部见淤泥质土分布，各地层主要物理力学参数列于表1，地下水一般埋深为1.5m~5m，储量丰富。

2  拟建桥梁情况

K32+123李家岸大桥位于德州市临邑县临南镇马呈黄村与兴隆镇杨家庙村之间。左幅为3×30+3×25+3×30+2×30+(63+110+110+63)+2×30+3×30+3×30+3×30m，右幅为3×30+3×30+3×30+2×30+(63+110+110+63)+2×30+3×25+3×30+3×30m，其中上部结构第5联采用悬浇预应力混凝土变截面连续箱梁，其余联采用预应力混凝土简支T梁，桥面连续；上跨李家岸引黄干渠、引徒总干渠跨径为（63+110+110+63）m预应力混凝土悬浇箱梁。桥梁左右幅等宽，右夹角为90°，桥梁全长998米。

3  12#墩钢板桩围堰施工

3.1  施工流程

(a)  筑捣，插打钢板柱               （b）  开挖至第二层围檩及内支撑中心线下1.0m处

(c)  施工承台及以上结构                    （d）  回填土至地面标高后拔出钢板桩

图3  钢板桩围堰施工流程示意图

济南-宁津高速公路李家岸干渠大桥12#墩钢板桩围堰施工流程示意图如图3所示。

3.2  施工准备及测量定位

桩基施工完成后，拆除承台范围内的施工作业平台，预留出钢板桩围堰施工尺寸，同时对围堰范围内河床进行清理，避免在钢板桩插打位置遇到障碍物。控制点标明并经过复核无误后加以有效保护，同时距离承台边线一定位置设置钢导向的外边线，并详细定位后固定。

3.2  钢板桩施工

3.2.1 导向架施工

根据钢围堰的平面尺寸，在围堰的外边线上施打两根定位桩，在定位桩上焊接两根工字钢作为钢板桩施工的导向架；施工过程中利用定位卡确保准确定位；施工中需反复校核钢板桩位置和垂直度。

3.2.2 钢板桩插打

（1）钢板桩插打利用汽车吊作为起吊设备，配合DZ120振动锤的施工方法逐片插打。

（2）第一片钢板桩是插打的关键，在插打前先按钢板桩宽度在圈梁上画出每根钢板桩的边线，然后在圈梁上焊接长约4m的导向桁架，在导向架上、下边上设置限位装置，大小比钢板桩每边放大2.9cm，插打时，钢板桩桩背紧靠导向架，边插边将吊钩缓慢下放，这时在相互垂直的两个方向用铅锤进行观测，以确保钢板桩插正、插直。

（3）通过检测，确定第一片钢板桩插打合格后，然后以第一根钢板桩为基准，再向两边对称插打每一根钢板桩到设计位置。整个施工过程中，要用铅锤始终控制每片桩的垂直度，及时调整；

（4）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；

（5）钢板桩插打至设计标高后，立即与导向架进行焊接；

（6）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。

3.3.3 钢板桩合拢

钢板桩打入的顺序由四周边线其中一个中点处依次向4个角合拢。合拢前的准备：在即将合拢时，开始测量并计算出钢板桩底部的直线距离，再根据钢板桩的宽度，计算出所需钢板桩的片数，按此确定下一步钢板桩如何插打。合拢时桩的调整处理，为了便于合拢，合拢处的两片桩应一高一低。方形钢围堰有4个面，打完的每一片钢板桩都要沿导向架的法线和切线方向垂直，合拢应选择在角桩附近（一般离角桩4～5片），如果距离有差距，可调整合拢边相邻一边离导向架的距离。为了防止合拢处两片桩不在一个平面内，一定要调整好角桩方向，让其一面锁口与对面的钢板桩锁口尽量保持平行。

3.3  围檩与钢支撑施工

图4  基坑支撑平面布置示意图

焊接前，应将焊缝上下30mm范围内的铁锈、油污、水气和杂物清除干净，并应将焊丝、焊条和焊剂烘干；型钢拼接所用的辅助工具（如夹具等）不应妨碍型钢焊接时的自由伸缩；焊接定位点和施焊应对称进行；露天焊接时，应考虑由于阳光照射所造成的桩身弯曲；环境温度低于-10℃时不宜焊接；型钢围堰应采用多层焊，焊完每层焊缝后，应及时清除焊渣，并做外观检查，每一层焊缝应错开。基坑支撑平面布置示意图如图4所示。

3.4  承台施工

施工集水坑,浇筑30cm厚混凝土垫层和20cm碎石垫层，垫层混凝土达到设计强度后，施工3.0m高承台及以上结构，并用土回填围堰与承台间隙填。

3.5  钢板桩拆除施工

回填承台顶部土至第二道支撑底面1.2m，先拆除第二层支撑，后回填土至第一道支撑底面1.2m，拆除第一道围檩及内支撑。

拔出钢板桩，修整后重复使用。拔除前要注意钢板桩的拔除顺序、时间及桩孔处理方法。拔桩时会产生一定振动，如拔桩再带土过多引起土体位移、地面沉降，给已施工的地下结构带来危害，影响邻近管桩的正常使用。拔除钢板桩采用振动锤与起重机共同拔出。后者用于振动锤拔不出的钢板桩，在钢板桩上设吊架，起重机在振动锤振拔的同时向上引拔。

振动锤产生强迫振动，破坏板桩与周围土体间的粘结力，依靠附加的起吊力克服拔桩阻力将桩拔出。拔桩时，先用振动锤将锁口振活以减小与土的粘结，然后边振边拔。较难拔的桩，可选用柴油锤先振打，然后再与振动锤交替进行振打和振拔。为及时回填桩孔，当将桩拔至比基础底板略高时，暂停引拔，用振动锤振动几分钟让土孔填实。拔桩产生的桩孔，可用振动法、挤实法和填入法，及时回填以减少对邻近环境的影响。

4  结语

本文以济南-宁津高速公路李家岸干渠大桥12#墩钢板桩围堰施工为案例，分析了钢板桩围堰在桥梁施工中的应用中的施工技术要点。具体包括钢板桩导向架施工、桩板桩插打及合拢、围檩及支撑安装施工要求、承台施工方案及钢板桩拆除施工方案。采取钢板桩围堰施工技术能够为承台作业提供广阔空间，其施工环境安全性及桥梁下部结构的质量可以得到保证。

参考文献

[1] 王富华, 陆爱娇, 付理想. 钢板桩围堰设计方案与施工要点研究 [J]. 西部交通科技, 20212, (12)：162-164+173.

[2] 欧阳勇. 钢板桩围堰施工技术在深水桥梁桩基础工程中的应用[J]. 交通世界, 2023, (12)：142-144.

[3] 潘路星. 钢板桩围堰在桥梁施工中的应用分析[J]. 科学技术创新, 2024, (3)：171-174.

[4] 王丽华. 跨海大桥工程承台钢板桩围堰施工技术分析[J]. 湖北理工学院学报, 2023, 39(5)：30-34.

[5] 孔超. 跨河特大桥承台深基坑钢板桩围堰施工技术分析[J]. 浙江水利水电学院学报, 2023, 35(6)：73-78.

[6] 蔡明智. 清漳河特大桥水中墩钢板桩围堰承台施工解析[J]. 工程建设与设计, 2023, (7)：166-168.

第一作者简介：姓名：赵德生，出生年月：1993.02，性别：男，籍贯：山东省菏泽市，学历：本科。毕业院校:山东交通学院，职称：中级工程师。

通讯简介：姓名：李龙，出生年月：1986.10，性别：男，籍贯：山东省寿光市，学历：本科，毕业院校:山东交通学院，职称：高级工程师。