[发明专利]一种入土深度小的深水单壁钢板桩围堰结构及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及地下和水中建筑物基础施工技术领域，具体涉及钢板桩围堰结构及其 施工方法的技术领域。

背景技术

水中基础施工时一般需要修筑围堰工程，以便进行排水开挖基坑和基础施工。所 谓围堰，就是在基坑四周修筑一道围护建筑物，把水隔开，以便在围护建筑物内进行 开挖基坑，形成干施工条件进行基础施工。也可以说围堰是修筑地下和水中建筑物时， 所做的临时性围护结构，其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围护结 构内排水，开挖基抗，修筑建筑物。除设计规定作为永久性防护结构外，一般在墩台 身修出水面以后，基坑回填完毕时即予拆除，以免妨碍水流畅通，加剧河床的局部冲 刷。

钢板桩围堰是桥梁深水基础施工中应用广泛的一种临时围护形式，也是最常用的 一种板桩围堰。钢板桩围堰与双壁钢围堰、钢套箱等相比，具有结构简单、插打比较 容易、施工周期短、可重复使用、成本较低和易于质量控制等优点，在深水基础施工 中最受施工单位的欢迎。

钢板桩适用于砂类土、半干硬性黏性土、碎石类土等土层，并可打入风化岩面， 一般采用钢板桩围堰时，要求钢板桩埋入土体的入土深度(即基坑开挖后钢板桩的桩 尖在基坑底面以下的深度)必须达到最小入土深度要求，以满足钢板桩围堰在基坑开 挖以及基础施工过程中的自身结构安全，不发生“踢脚”和管涌现象，满足围堰的抗 滑移、抗倾覆、抗浮以及基坑底抗隆起、抗涌砂等稳定性要求。

很多情况下，即使钢板桩的最小入土深度满足要求，当基坑底面以下的土层为较 强透水性土层或者不透水层厚度不大时，需要采取水下开挖方法，先挖除基坑底面以 下一定厚度土层，再灌注同样厚度的水下封底混凝土，以满足围堰抗浮和基坑底抗隆 起、抗涌砂等要求。

当基坑底面以下的土层为较弱土层时，要求钢板桩必须有很大的入土深度，才能 确保钢板桩围堰结构的稳定。即使这样，钢板桩围堰结构的内力、变形仍然很大，常 常不能满足周围环境的要求。同时也需要对较弱土层换填一定的厚度，才能进行桥梁 低桩承台的施工。如果由于岩层埋深较浅或者基坑底面以下为密实的大漂石等地质因 素、场地等条件的限制，导致钢板桩的入土深度受到约束而不能满足要求，也达不到 进行水下混凝土封底的最小高度时，采用钢板桩围堰进行深水基础施工的风险很大， 目前一般只能改为采用双壁钢围堰进行施工。双壁钢围堰需要经过专门的设计、合适 场地进行加工制作、围堰的基坑水下爆破及挖泥船挖泥整平、大型船舶运输或浮运双 壁钢围堰节段至现场、布设复杂的锚碇系统、水上浮吊进行拼装与接高、注水沉放、 着床定位、清基并灌注水下封底混凝土等较多的施工程序，才能形成双壁钢围堰，再 进行桥梁的钻孔灌注桩及承台基础施工。

虽然双壁钢围堰能承受较大水压，保证基础全年施工安全渡洪，但双壁钢围堰的 材料用量大，回收利用率小，施工程序及水上船机多，水上施工的安全风险多，成本 较钢板桩围堰高出较多，另外由于形成双壁钢围堰的施工周期长，往往使桥梁深水钻 孔灌注桩丧失了黄金季节的枯水期施工机会而不得不在河流的汛期进行施工，加大水 上施工风险，甚至会由于洪水的到来而停工，延误了工程的工期。特别是，当原施工 方案采用钢板桩围堰进行桥梁深水低桩承台的施工，但在桥梁钻孔灌注桩施工完毕后， 插打钢板桩时发现由于地质勘察资料未能真实反映实际的地质情况，岩层埋深变浅、 岩面标高起伏变化大，导致钢板桩的入土深度不能满足方案的设计要求，再改变为双 壁钢围堰施工方案时，此时双壁钢围堰的施工难度和代价将会比一开始就确定采用双 壁钢围堰方案大得多，甚至可能会影响到已经成桩的钻孔灌注桩的质量本身。

因此，需要研发一种钢板桩围堰结构，在钢板桩的入土深度受到约束而不能满足 要求时，可以进行桥梁深水低桩承台的施工，而不必改为采用成本较高的双壁钢围堰 方案进行施工，节省围堰作为临时工程的周转钢材用量，确保钢板桩围堰的质量与安 全稳定性，保证工程以较低的成本和最小的施工风险来施工桥梁深水低桩承台，扩大 深水钢板桩围堰施工技术的应用范围。

发明内容

本发明的目的正在于解决围堰的钢板桩入土深度不能满足正常入土深度要求的 技术难题，提出一种新的钢板桩围堰结构及其施工方法。

本发明的另一目的在于提供一种应用上述施工方法建造深水单壁钢板桩围堰结 构并进行低桩承台及桥墩水下部分施工的方法。