桥梁标准化施工指南(围堰)

桥梁标准化施工指南

3.4 钢板桩围堰

钢板桩围堰施工分为在筑岛平台和水中平台施工两种施工方式。

3.4.1作业准备

3.4.1.1技术准备

（1）钢板桩围堰施工一般在钻孔桩施工完毕，场地经平整和清理满足钢板桩插打的施工条件后开始。

（2）钢板桩围堰施工前应完成围堰施工方案及工艺的编制并报批。

（3）钢板桩围堰施工期应掌握必要的地质资料，包括地层土的摩擦角、粘结力、渗透系数等参数；以及施工水位、流速、河床面标高、冲刷深度等水文资料。

（4）钢板桩围堰的结构必须通过对施工过程的各工况进行设计计算以确定钢板桩型号、入土深度、封底混凝土厚度和围檩、内支撑等技术指标。

（5）筑岛平台上钻孔桩施工完毕后应及时挖除泥浆池，围堰范围内的泥土推至围堰四周，围堰外侧5m范围内及围堰内的地表土需清理至设计标高，要清理平整，清理的土应沿水边向外堆，尽量扩大墩位处旱地范围，为下一步围堰降水做好准备。

（6）水中平台钻孔桩完成后先拆除钻孔平台，包括拆除桥面板、贝雷梁及其联结系，拔除临时支撑钢管桩，利用钢护筒搭设钢板桩插打导向，为钢板桩插打做好准备。

水中平台上应及时拆除钻孔平台顶部的3.4.1.2物资材料准备（1）钢板桩、围檩和内支撑等材料必须经验收合格后方能投入使用，确认型号和材质符合设计要求，且无变形、无严重锈蚀等缺陷。（2）原材料进场后堆放在指定位置，应上盖下垫，不得积水。3.4.1.3机械设备准备

（1）围堰施工所需的机械设备包括履带吊机、振动锤、长臂挖机和抽水泵等均应按施工组织设计要求提前选型和准备，并按计划进场。

（2）所有进场机械设备需保证性能完好，并有专人定期保养和维修，重要设备应有备用。

（3）钢板桩围堰施工主要机械设备如下表：

3.4.2施工组织管理

（1）钢板桩围堰施工应安排具有相应资质和施工经验的专业劳务队伍组织施工。

（2）筑岛平台上进行一个墩围堰施工需配备作业人员20人，其中技术管理人员2人；安全员1人；装吊工4人；操作工6人；电焊工4人；司机3人。水中平台上围堰施工需配备作业人员25人，其中技术管理人员2人；安全员1人；装吊工6人；操作工8人；电焊工6人；司机4人；潜水工1人；混凝土工8人。

（3）筑岛平台钢板桩围堰施工各工序时间如下：施工准备（材料进场、测量放线）2天；钢板桩插打7天；围堰内取土抽水（同步焊接围檩和内支撑）10天；封底混凝土施工1天，合计需要20天水中平台钢板桩围堰施工各工序时间如下：施工准备（材料进场、测量放线）2天；钢板桩插打10天；围堰内取土抽水（同步焊接围檩和内支撑）15天；封底混凝土施工3天，合计需要30天。

3.4.3施工技术与工艺

3.4.3.1施工工艺流程

（1）筑岛平台围堰：施工准备→钢板桩插打→管井降水→围堰内取土→安装围檩、内支撑→基底清理→封底混凝土（垫层）浇筑→凿桩头→承台施工。

（2）水中平台围堰：施工准备→钢板桩插打→围堰内抽水→安装第一道围檩及支撑→围堰内吸泥清渣，同时回水→基底清理→封底混凝土浇筑→围堰内抽水→安装第二、第三道围檩及支撑→凿桩头→

承台施工。

3.4.3.2钢板桩插打

（1）钢板桩采用汽车通过栈桥运至墩位平台处，由QUY80履带吊机负责钢板桩的起吊安装。采用DZ-135振动打桩锤插打，需利用导向架进行插打。以确保钢板桩位置准确。

（2）筑岛平台上可利用第一层围檩（内圈梁）作为钢板桩插打的导向，水中平台上宜利用护筒作为支撑焊接框梁式导向架，上框梁设在护筒顶，下框梁紧贴水面，以保证围堰插打的竖直度。

（3）围堰插打作业顺序按照自上游向下游插打，边打边插，临合龙前先插完再进行插打，筑岛平台上围堰合龙口宜设置在角桩处，水中平台宜设置在下游侧。

（4）水中平台上插打时在钢板桩和钢护筒之间设置临时拉杆和圈梁，防止钢板桩在没有合拢前，受水流冲击和其他动荷载作用而倾覆。插打钢板桩时，第一根钢板桩必须插正、打正，以免影响后面的钢板桩。

（5）插打过程中需仔细观察，如发现倾斜需立即采用导链调整以确保钢板桩插打的竖直度。每根钢板桩的插打控制精度为：桩顶标高偏差≤±10cm，钢板桩轴线偏差≤±10cm，钢板桩垂直度≤1%。

（6）钢板桩闭合后，拆除导向外圈梁及挑梁，继续打入钢板桩至设计深度，若合拢有误，用导链或滑轮组对拉使之合拢，再逐根打到设计深度。

（7）开始插打的钢板桩可以一次插打至设计标高，最后一面应先插好钢板桩，当钢板桩全部合拢后，再由合拢处逐次将钢板桩插打至设计标高。

（8）在接近合龙位置时，应严格控制桩的垂直度和偏位，减少偏差，尽量避免采用异性桩合龙。在插打至最后4~5根桩时应测量缺口的宽度，准确计算合龙桩的外径，选择合适的钢板桩插打。

（9）拔除钢板桩之前，应向围堰内注水使围堰内外的水位保持平衡，拔桩应从下游侧开始逐步向上游侧进行，拔除的钢板桩应对其锁口进行检修并涂油，堆码妥善保管。

3.4.3.3施工围檩和内支撑

（1）围堰的围檩和内支撑是保证围堰安全的重要结构，围檩、内支撑的数量、位置和施工顺序要严格按照围堰设计确定的图纸和要求进行。

（2）一般钢板桩围堰采用一边挖土或抽水一边安装围檩和支撑的方法。水中也可采用先安装围檩和支撑作为钢围堰插打的导向。

（3）围檩一般采用H型钢梁，紧贴围堰内壁，将围堰所受的水

压力、土压力等传递至内支撑，以确保围堰稳定。内支撑要考虑受力需要一般采用钢管或型钢焊接。

（4）内支撑及围檩均需在钢结构加工厂按设计要求加工成散件，运输至现场后利用汽车吊或龙门吊机先组拼成整体再安装，也可逐件安装。内支撑和围檩均采用焊接，应确保焊接质量。

（5）钢板桩围堰完成以后，必须将内围檩与钢板桩之间的空隙逐个用硬木塞紧或浇筑砼支撑，以免变形。

3.4.3.4围堰内取土（抽水）

（1）围堰内取土一般采用长臂挖机或空气吸泥机等设备，围堰较浅或水位较低的情况下采用长臂挖机取土，围堰较深出或高水位时采用空气吸泥机取土。

（2）筑岛平台上为便于围堰内取土，可在围堰外四周设置管井进行降水，降低围堰内水位，再使用潜水泵明排水以达到干法浇筑混凝土的目的。

（3）管井一般设置在围堰外1~2m位置，直径一般为20cm~50cm，管井深度一般比钢板桩深2~3m，井壁采用渗水性较好的无砂混凝土管。成井后在井底放一台30方/小时的潜水泵抽水。

（4）筑岛平台上钢板桩围堰施工时，围堰内开挖取土至第一道支撑下0.5m，在板桩上焊接内支撑牛腿，插打支撑架，安装内支撑及围檩，并将体系转换至新焊接牛腿及支撑架上。继续开挖，利用长臂挖掘机取土至封底混凝土（或混凝土垫层）底，对围堰底清理整平，将护筒壁进行清洗。

（5）若施工时水位较低，围堰底涌水量不大，可在围堰四周设汇水坑，采用干法浇筑封底混凝土或者混凝土垫层；若施工时水位较高，井管降水达不到效果，围堰底涌水较大，则需在围堰内回灌水减少内外水头差，采用水下浇筑封底混凝土。

（6）水中平台上围堰内的取土采用吸泥机进行，吸泥机使用简易单孔空气吸泥机，型号为d250型，吸泥机的组成包括：20m3压风机、

d75风管、6m3风包、吸泥管、排泥管、弯头、卡箍等。

（7）围堰内经过吸泥机吸泥至封底混凝土底面，通过潜水工作业将基底整平后进行测量，测点分布与水封时导管位置大致相当，基底标高必须符合设计要求，护筒壁与钢板桩上不得沾有泥沙，以提高封底混凝土与围堰壁和护筒的粘结力。

（8）围堰内取土和抽水时需加强对围堰的变形监测，确保围堰稳定和安全。

3.4.3.5封底混凝土施工

（1）当围堰底涌水量不大，采用井管降水和明排水能使基底无积水即可直接浇筑封底混凝土或垫层混凝土。否则需进行水下进行混凝土封底。

围堰干封混凝土施工

（2）钢板桩围堰吸泥至封底混凝土底标高后，应对基底清理平整，准确测量基底标高，以保证水封混凝土厚度。

（3）水封混凝土前应使围堰内外水头标高一致，为提高水封混凝土和钢板桩及护筒之间的粘结力，需安排潜水工对护筒四周及钢板桩进行检查，看是否粘有粘泥，如果有应清除。

（4）水封混凝土前应在清理平整的基底均匀铺一层10cm左右的

碎石层，以防止灌注时翻砂。

（5）在围堰顶面焊接5组支撑架，作为水封混凝土的作业平台，支撑架用型钢拼装而成，并将支撑架支撑于围堰顶层内支撑和内圈梁上，做为围堰封底混凝土的浇筑平台。详见下图“：封底混凝土灌注支架和水封导管布置图”。

（6）混凝土的水下流动半径为3.5m～5m，围堰宽度方向为21.4m，因此需要在每组支撑架布置5个浇筑点，同时在钢板桩围堰的四个角布置1个浇筑点，主桥墩水下封底混凝土施工时布置不少于35套导管。

（7）封底混凝土的坍落度控制在18～22cm，初凝时间不小于12h，混凝土在岸上混凝土工厂拌制，混凝土搅拌车通过栈桥运至墩旁，采用混凝土泵车泵送浇筑。

（8）水封导管使用前应试拼试压和进行水密试验，并按试验时顺序编号标注；每个导管在砍球之前必须复测导管悬空,同时收盘应使用6立方以上的储料斗。以确保砍球成功。

（9）水封混凝土浇筑按照从一侧逐层向另外一侧的方向进行, 灌注过程中，利用测绳加大导管埋深监测频率，并现场取混凝土试件养护，当试件试验强度达到设计强度的80%后，即可对围堰内抽水。（10）水封混凝土时在围堰四角通过埋设钢箱的方式设置汇水坑，以排除围堰内渗水。抽水完毕后，对封底混凝土顶面进行测量抄平，凿除多余的混凝土，以达到承台底面设计标高。

（11）切割多余钢护筒，将桩头超高部分砼凿除，将桩顶砼面凿毛，

清理干净，准备开始绑扎承台钢筋。

3.4.4质量控制

钢板桩围堰施工是主桥基础施工的最关键工序，尤其是水封混凝土的施工质量，对下一步承台施工能否顺利进行至关重要。

3.4.4.1质量控制指标

（1）钢板桩插打后的质量要求，应符合下列标准:插下的钢板桩在各个方向倾斜度不得大于1％；每根钢板桩必须插入正确的桩位，偏轴线差≤±100mm；桩顶标高偏差≤±100mm

（2）围堰围檩和内支撑焊接焊缝应满足相关规定要求，需按照?钢结构工程施工质量验收规范?的要求验收合格后投入使用。

（3）围堰水封混凝土后抽水前混凝土强度不应低于设计强度的75%。

（4）水封混凝土前围堰基坑底标高偏差为±20cm。水封混凝土顶面高程偏差一般为±5cm。

3.4.4.2质量控制措施

（1）打桩前应在锁口内涂以黄油、锯末、粘土等混合物，以利止水。钢板桩吊起插桩前，应在尚未锁合的一侧锁口下端，用木塞打紧，防止插打过程石子、砂砾等进入锁口影响以后插打。

（2）筑岛平台围堰四周的降水井管过滤器质量应仔细检查，打井深度及过滤管深度须符合设计要求。每口降水井的出水量需达到设计出水量，否则，该口井作废，并在其附近补井。

（3）定期观测水位变化适当设置观测井。观测井用于观测在降水过程中地下水位的变化，除在基坑内布置观测井外，为了控制基坑外

的水位变化，在坑外一定范围内布置观测井。

（4）加强水封混凝土施工组织，安排有经验的人员分工明确，各负其责，水封施工前进行详细的技术交底，组织好机械设备，确保水封施工连续进行。

（5）水封混凝土前加强对围堰内基底标高的测量，加密测量点位，准确掌握基底实际标高和平整度，水封过程中同样需要加大测量频次和测点密度，以保证水封混凝土的厚度符合要求。

（6）围堰施工过程每到工序施工完成后应经过详细的质量检查，确认符合设计要求后方可进行下一步工序施工。

3.4.5安全管理

3.4.5.1安全管理组织

（1）为保证钢板桩围堰安全施工，成立围堰施工安全领导小组和围堰监控小组，设置专职安全员。

（2）围堰施工过程中应明确各工序的安全责任和要求，每道工序完成必须经安全检查，确认作业环境安全下方可进入下一道工序。（3）施工人员上岗前要经过培训，明确各岗位职责和相关安全技术要求，特殊工种人员需持证上岗。

3.4.5.2安全保证措施

（1）钢板桩围堰应严格按照设计的施工步骤和流程施工，以确保围堰结构在整个施工过程中的安全。

（2）钢板桩围堰施工前，应针对施工过程中安全控制要点和安全注意事项对作业人员进行安全技术交底。

（3）当围堰外水位标高或土层标高超过设计标高时，应停止围堰

内施工，并由围堰设计单位对实际工况进行检算，以确定采取加固方式后方可进行下一步施工。

（4）为了作业人员通行及紧急情况人员迅速撤离，围堰内应设置不少于4个上下人行通道；为保证施工、检查及相关人员安全，应在钢板桩围堰顶面四周设置临边防护设施。上下行通道、临边防护设施与钢板桩围堰同时设计、施工和使用。

（5）在汛期或冲刷严重的水域，应做好防冲刷预案，定期监测河床面冲刷情况，超过设计允许值时，采用抛填片石或沙袋等措施防护。

3.4.5.3安全注意事项

（1）钢板桩捆绑牢固，防止脱绳，断绳等事故。起吊时应有专人指挥，在场人员应站在视野开阔的安全地带。遵守吊装操作规程，在锤击过程中，吊机要勤松绳，少松绳，防止吊绳拉紧受力，危及吊机安全。同时吊机站位、支垫必须符合要求。

（2）对接钢板桩时，手指不得放在两板桩之间，接头之间，以免发生挤压事故。

（3）遵守用电安全规程，现场安全灯照明。碘钨灯等电气设备应接漏电保护器，电缆破损处及时包扎。制定检查检修制度，定期、定时对用电设备进行检查，夜间施工必须保证充足照明。

（4）电焊工必须按规定配戴相应的防护用品，潮湿环境戴胶皮绝缘手套，严格按照有关操作规程进行作业，雨天禁止作业。

（5）配合机械开挖的施工人员要佩戴安全帽，施工时注意躲避吊斗，以防吊斗及落物伤人。

（6）开挖取土严格按照设计工序施工，不得在堰外堆土，并严禁超挖。降水开挖过程，时刻观察降水情况、围堰变形情况等，要有备用发电设备和抽水设备，防止因突然停电和设备损坏造成水位上升，危及围堰安全。

（7）严格执行水上作业的有关安全规定，施工现场要配备必要的防护设备，施工人员进入现场施工要穿戴安全帽和救生衣。

（8）遇到大风天气施工时，当风力超过5级时，水上平台走行门吊要及时上夹轨器，停止起吊作业。

（9）水上施工平台应挂配醒目的安全警示牌，夜间施工必须有充足的灯火照明。

3.4.6风险管控

3.4.6.1围堰监测

（1）依据《水上钢板（管）桩围堰技术规程》Q/CCCC ZH002-2016中5.3要求：水上钢板桩围堰在取土、抽水和使用过程中，应对围堰结构进行监测。

（2）围堰监测的主要内容有：围堰外水位监测、围堰顶部水平位移监测、围檩水平位移监测、支撑轴力监测等。

（3）预先布置必要的水平位移及沉降观测点，定期观测场区周边的位移及沉降，以掌握降水对周边结构物的影响，以便采取有效措施（4）在围堰施工的不同节段，应对围堰的位移和应力进行跟踪监测，指导施工，预防意外发生。位移监测的布点可按围堰外土体位移和桩顶位移两种方式对称布置；应力监测应采取表面压力计，布置在围檩和内支撑上。

（5）根据监测设计，成立围堰监测小组，制定现场巡查、监测、

结果整理和反馈管理措施，并根据监测频率按时监测，及时将巡查监测结果进行整理分析和反馈，出现危险征兆时立即报警。

（6）当出现下列情况之一时，必须立即报警；若情况比较严重，应立即停止施工，并对支护结构和周边的保护对象采取应急措施：a当监测数据达到报警值；

b围堰底部出现渗漏、流砂、管涌、隆起等；

c围堰支护结构的支撑体系出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出的迹象；

d围堰外水位超过设计水位；

e围堰外泥面标高超出设计要求；

3.4.6.2应急预案

3.4.6.2.1管涌应急处理预案

（1）由于围堰内外存在水位差，钢板桩底部处于渗透性较大的砂层中，围堰底部存在渗透水流，采用降排水进行围堰开挖施工时，砂层中的土颗粒在渗透水的作用下会形成涌水通道，在较强的水流冲刷下，主通道会逐渐变宽形成管涌，管涌持续时间越长，通道的宽度越宽，继而发生大量涌水和坍塌事故。

（2）围堰采用水下开挖时，若封底混凝土存在厚度不够、翻砂、孔洞或强度偏低等质量问题，一旦抽水则可能在封底混凝土面形成管涌，造成封底失败。

（3）基坑开挖前对陆上筑岛平台上围堰进行井点降水，将地下水位降至基底下0.5m，能有效防止管涌发生。施工过程中时刻保持

警惕，一旦出现管涌，立即停止开挖，加强排水，采取坑内降水补救措施，降低水压力。

（4）筑岛平台上围堰为防止土体反拱、涌土，用吊车将准备好的碎石或沙袋反压，紧压事故区域，及时配合水泵抽水，再浇筑速凝混凝土进行封堵。

（5）水中平台围堰抽水时一旦出现管涌，现场施工人员立即停止施工，在最快的时间内降低围堰内外水头差，阻止管涌区域继续增加，可采用快凝压力注浆或灌注快凝混凝土堵住涌口，或采用水下二次封底的方式。

3.4.6.2.2支护结构失稳预案

（1）因勘察报告与实际地质条件不符、实际水位超出设计水位、使用材料强度达不到设计强度要求等原因，导致设计支护结构强度不足，引起支护结构变形较大、开裂、失效等情况发生，进而引发坍塌事故。

（2）支护结构失稳的预防措施

a严格对进场支护结构材料进行验收，严禁使用不符合国家标准的钢板桩、型钢、钢管、钢板等材料；

b施工过程中加强安装精度控制，减少安装误差，控制累计误差；

c施工过程中加强围堰监测，及时整理分析监测结果，及时反馈，发现危险征兆立即暂停施工，采取有效措施防止支护结构失稳情况发生。

（3）支护结构失稳的应急预案

①支撑结构失稳

一旦发生支撑轴力或变形超过警戒值，立即停止施工。针对现场发现变形较大的部位进行加强，选用同型号的型钢或钢管在现有支撑间距内增加支撑，若加撑后支护结构变形得到控制，对整个支撑结构进行逐个检查，对变形较大或失效构件进行焊接型钢补强。

②钢板桩变形过大

一旦发生钢板桩变形过大，立即停止施工。向围堰内注水直至钢板桩变形得到控制，再重新设计支撑结构，增加支撑，确保围堰能够安全地施工后，再按新方案逐步进行围堰结构及开挖施工。

3.4.6.2.3防洪渡汛预案

（1）在围堰设计中应充分考虑施工过程中最高水位时对围堰的影响，如果发生特别大洪水时，对围堰工程结构应采取必要的保护措施。（2）施工期间水流速度急剧增加时，对河床的冲刷极为明显，危及围堰的钢板桩嵌固稳定，在结构设计计算时应考虑一定的冲刷深度，施工过程中需要对冲刷进行防范，制定相应的预案，保证结构安全。

（3）现场准备一定数量的防冲刷材料，例如片石、砂袋等，根据每日对围堰四周河床标高监测，一旦发现局部冲刷深度持续增加或冲刷深度超过1m时，对冲刷部位抛填片石或砂袋，维持河床标高。

（3）当河流流量超过预警时，需要对河道进行疏通，加大过水断面，减小水流速度，减少对围堰的冲刷影响。

（4）筑岛平台上围堰不宜在汛期施工。水中平台上围堰汛期应

将围堰与平台结构适当连接，以增强围堰的整体稳定，保证围堰安全。