明挖隧道穿越河道钢板桩围堰倒边施工技术研究
——以佛山乐从镇英雄河为例

宾城华

(中铁十二局集团第二工程有限公司，太原 030000)

1 明挖法钢板桩倒边施工概念

明挖法倒边施工是指在隧道施工过程中将需要下穿的道路或河流等分成两期施工，待第一期围护-开挖-主体结构-还建等施工完成并具备通流或通路的条件后再进行二期施工。采用明挖法倒边施工是不影响道路或河流正常使用的常用方法。

2 明挖钢板桩围堰倒边施工的优点与不足

隧道明挖下穿河道的施工方法较多，必须结合现场的实际情况(河道宽度、河道用途及河道周边环境情况等)来对施工方法加以改进。由于英雄河地理位置特殊，而且为当地重要的景观及排洪河道，隧道明挖施工前无法进行迁移和断流。

优点：直接造价低，不影响河道正常使用，钢板桩可重复利用，对河道污染小，施工安全可靠。不足：工期长，不能保证钢板桩接缝的防水效果。

3 施工工艺和施工安全措施

3.1 施工工艺原理

利用钢板桩围堰倒边施工的原理。在明挖隧道穿越英雄河的施工过程中，采用钢板桩围堰，沿中心里程将河道分成东西两侧，先后施工河道两侧的隧道主体结构，施工过程中未影响河道的正常使用。先施工河道东侧隧道主体结构，河道西侧为过水区，待河道东侧完成还建后，倒边施工河道西侧隧道主体结构。钢板桩打插和围堰回填的交替进行，减少了水流对回填土的冲刷，钢板桩外侧吨袋反压保证了围堰的整体稳定性，并有效减少了水流对围堰的冲刷。

3.2 施工工艺流程

图1 施工工艺流程图Fig.1 Construction process flow chart

3.3 施工工艺要点

3.3.1 测量放样

通过测量放样对河道、周边建筑进行测量，确定管钢板桩打设位置、回填高度，为恢复河道做准备。

3.3.2 钢板桩围堰与主体结构施工

钢板桩由河边向河中间插打。从河边可向河道内打设8 m，南北两侧钢板桩各完成8 m，回填砖渣、石块。回填宽度两侧各10 m，作为插板机作业平台，顺序由东向西插打钢板桩、回填作业平台。回填至围堰西侧边沿后，插打西侧钢板桩。为确保回填效果和减少对河道污染，本项目采取的是自两边对称向中间合拢。

英雄河为乐从镇主要景观及排洪河道，每天都要进行河水的更新，确保河道周边居民有一个良好的居住环境。若使用传统先填土再打插钢板桩的方式，水流会带走大量泥土，不仅达不到预期的回填效果，还污染了河道。故针对英雄河的特殊情形，施工过程中采取了钢板桩打插与围堰回填交替施工的方式：第一步，对岸边施工操作半径范围内的钢板桩使用钢板桩打插机；第二步，回填钢板桩已施工完成范围内的河道；第三步，施工围堰剩余钢板桩；第四步，围堰剩余部分回填及平台压实。钢板桩打插与围堰回填交替可以有效减少河水对回填土的冲刷，不仅提高了回填效率，还减少了对河道造成的污染。

在一期U型槽施做完成后，提前施做与中间隔水墙相连的二期围堰钢板桩，避免将一期U型槽清理的土在英雄河西侧填筑围堰时再次回填。

3.3.3 河道还建施工

在河道施工段的主体结构完成施工后，破除河道内地下连续墙至U型槽底板底标高，U型槽延至地连墙外侧1 m，地连墙外侧的底板做成凸榫形，防止河水渗入主体结构。

A.U型槽中间钢筋混凝土隔水墙破除。中间隔水墙的破除施工应尽量避开雨雪季节。应在已还建的U型槽上填筑一个作业平台，以供钢板桩打插机、吊车、挖机和其他设备操作。中间隔墙破除时，可在迎水侧施做砂袋-黏土围堰，大砂袋采用吊车吊放，错缝放置，接缝较大处采用小砂袋填充。砂袋与隔水墙之间采用黏土回填压实。回填由中间向两侧进行，并在黏土与隔水墙之间事先插入1 cm厚的钢板，目的是在挡水墙破除过程中确保后方土体的稳定性，相邻钢板之间要留有20 cm的搭接长度。B.河道清理和钢板桩拔除。一期U型槽完成还建之后，要将U型槽北侧(临近神州桥)的钢板桩拔除。由于桥上钢板桩打插机无法作业，为避免再次在已经还建的U型槽内回填作业平台，施做U型槽之前，应在河道挡水墙和钢板桩中间预留出一个3 m宽的机械作业通道，便于长臂挖机可以在一期U型槽东西两侧将北侧河道清理干净。拔除南侧钢板桩，完成河道清理作业。等到回填河道西侧时再拔除河道中间的钢板桩。二期U型槽还建完成之后，由于北侧(临近神州桥)无法为钢板桩打插机、长臂挖机等机械提供作业平台，故而充分利用破除隔水墙时在U型槽内所填筑的平台来完成钢板桩拔除和河道清理作业。

4 施工安全与质量保障措施

4.1 施工安全保障措施

第一，施工前对所有作业人员进行安全培训教育和书面交底。第二，在钢板桩施工过程中安排专人指挥，并在现场设置警戒线，非作业人员禁止入内。第三，钢板桩打插过程中，应将套栓住钢板桩的钢丝绳系在钢板桩打插机上。第四，钢板桩打插司机、吊车司机、挖机司机及其他特种作业人员均应进行岗前培训，持证上岗。第五，边坡开挖时，应采取必要的坡面防护措施。第六，规范氧气乙炔的使用方式，使用时，氧气乙炔间隔不能小于5 m，而且乙炔严禁倒地使用。第七，健全的组织保证措施是实现安全质量控制的重要因素。在各分项工程作业前，都应组织防洪演练，应急物资应准备充足，并合理安排人员对现场进行巡视，确保各工序能够顺利完成。

4.2 施工质量保障措施

第一，测量放线。围堰施工时应保证必需的过水断面，并保证两侧浆砌片石河堤不受破坏。第二，钢板桩沉桩施工前应先试桩，试桩数量不小于10根。第三，在插打过程中，随时测量监控每块桩的斜度，保证其斜度不超过2%。若偏斜过大不能用拉齐方法调正时可拔起重打，钢板桩接缝应采用捻缝处理。第四，钢板桩围堰四周均采用优质黏土回填压实，防止河水渗入基坑内。第五，砂袋-黏土围堰填筑时，砂袋要堆码密实，大砂袋错缝处可利用小砂袋填充，要采用低含水量的黏土，保证填筑的密实性。第六，挡水墙破除后，剩余的混凝土和钢筋不允许高出还建U型槽底板。

5 施工监测

明挖法钢板桩围堰穿越河道施工是一项风险性较大的系统工程，必须在施工过程中做到动态监测和信息化处理，从而确保围堰及周边环境的安全。

监控目的。对现场实际情况进行监测，对数据结构进行对比分析，以达到指导施工的目的。通过监测可以确保钢板桩的施工质量，明确围堰的稳定情况、明挖基坑围护体系的受力变形情况、周边构筑物及管线的安全情况。

主要监控项目。A.河道水位。B.河堤、道路等周边环境的水平及竖直位移。C.基坑外围的地下水位。D.围护结构的水平及竖直位移。E.地表沉降。F.基坑底部的隆起。G.钢板桩受力后的水平挠度。H.支撑体系的轴力。I.开挖边坡的稳定性。