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水中墩深基坑钢板桩围堰设计与施工 刘进敏 齐雄 （中国水利水电第四工程局有限公司） 【摘要】 文章通过对宁杭铁路客运专线徐舍特大桥跨钟张运河连续梁415#、416#主墩钢板桩围堰施工的论述，介绍了跨河桥梁水中墩深基坑钢板桩围堰设计、围囹安装、钢板桩打设、封堵等关键施工技术，解决了水中墩承台施工困难的问题。 【关键词】 水中墩 钢板桩围堰 设计 施工 一、工程概况 宁杭铁路客运专线是铁道部、江苏省、浙江省为满足长江三角洲城际轨道交通网的快速形成，而修建的一条高速铁路，线路采用无砟轨道，设计时速350km/h，是国家战略性重大交通工程，线路起讫里程为DK1+852.41~DK250+097.266，全长248.963km。徐舍特大桥工程起讫里程为DK98+501.560~DK117+313.375，全长18.811km，是全线的重点控制性工程之一。 其中跨钟张运河（60+100+60）m连续梁，正线里程为DK111+911.320~DK112+133.020（414#~417#），与钟张运河斜交60°，v级航道，主要流量、流速等要素为：Q1/100=655m/s, H1/100=3.0m， V1/100=0.89m/s。主墩415#位于岸边，416#墩位于水中，水深约3m，河床地质从上向下依次为粉土、淤泥质粉质粘土、粉土、粉质粘土、粉砂、细圆砾石、泥质砂岩（全风化）、泥质砂岩（强风化）、泥质砂岩（弱风化）。415#、416#主墩基础均采用11φ2.0m钻孔灌注桩，桩长62.5m（57.5m），一级承台尺寸为12.4m×18.8m×4m，二级承台尺寸为6.0m×12.0m×1.5m，承台底设计标高为-2.965m（-6.305m），墩身为4m×10m×6.85m（10.85m）的矩形实体墩，测时水位为1.18m，设计最高通航水位3.162m，河堤标高为+4.44m，河床底标高为-5.82m，均为低桩承台，埋于河床以下。 二、钢板桩围堰设计 2.1方案选择 415#墩为一边靠岸，一边靠河，周围压力不平衡，土质为淤泥质粉质黏土，呈流塑状，且固结时间长，抗剪力低，针对以上特点，考虑采用钢板桩围堰施工，此方案具有施工成本低、工艺简单、安全等优点。 2.2结构设计 根据水文资料确定围堰标高为+3.162m，预留出2.0m工作空间，围堰平面尺寸为20.8m×14.4m矩形 ，如图1所示： 图1 钢板桩围堰平面图 以415#墩承台钢板桩围堰为例, 水中钻孔桩成孔后，选用拉森Ⅳ型钢板桩，单根长度15m，套型锁口，防渗性能较好。拆除钻机平台后，在钢护筒上搭设施工平台，进行定位测量。安装三道围囹，第一道设在标高+1.235m处，第二道设在标高-1.965m处， 图2 钢板桩围堰立面图 第三道设在标高-5.165m处。四周支撑采用H型钢（400*400*16*21），内部支撑采用钢管，外径D=600mm，厚度δ=16mm。为了在基坑开挖时围囹与桩头错开，以及有效抵抗钢板桩的整体变形，所以内部支撑设计为“井”字型，钢管交叉处用传力架连接。基坑进行有水开挖，灌注1.0m厚封底混凝土，钢板桩围堰受力按静水压力和主、被动土压力计算。 2.3钢板桩围堰的计算 主要施工程序为：①搭设钢板桩，②有水开挖，边开挖边下放第二道围囹，抽水至第一道围囹下50cm，安装第一道围囹，③有水开挖至第二道围囹设计标高之下50cm，按照设计标高安装第二道围囹，重复以上工序一次，④有水开挖至基坑底，浇注1.0m的封底混凝土 ，⑤拆除第三道围囹，承台施工，施工完毕后，基坑回填至承台顶面，拆除第一、第二道围囹。以上工序中④较危险，经过计算此工序能安全通过。 2.3.1土压力计算 q5=γsat×tan2(450-)h2+γ土×tan2(450-)h3+γ土h’× tan2(450-) = 21×9.31×0.406+20×1.16×0.406+20×0.406 =97916N/m2 q4=γsat×tan2(450-)h2+γ土×tan2(450-)h3+γ土h’× tan2(450-) =21×8.01×0.406+20×1.16×0.406+20×0.406 =85832N/m2 q3=γsat×tan2(450-)h2+γ土×tan2(450-)h3+γ土h’× tan2(450-) =21×4×0.406+20×0.406×1.16+20×0.406 =51643N/m2 q2=γsat×tan2(450-)h2+γ土×tan2(450-)h3+γ土h’× tan2(450-) =21×0.406×1+20×0.406×1.16+20×0.406