济南至潍坊高速公路弥河特大桥地处特殊施工环境，桥梁结构较为复杂，施工难度很高。该段上跨弥河及弥河湿地，施工区域工程地质复杂，中砂卵石层较厚，弥河河底基坑开挖作为该桥梁施工技术中必不可少的一个组成部分，对桥梁结构的质量保证与施工过程中的安全稳定性至关重要。本文以八合同段弥河特大桥河底基坑开挖为例进行探讨。

弥河特大桥位于山东省潍坊市临朐县，跨越城关和东城两个街道。该桥位于分离线上，全长2915m，按右夹角90°布置，共92跨，预制箱梁段共40跨，上部结构35m、40m跨径采用装配式预应力混凝土小箱梁。

一、工程概况

弥河特大桥上跨弥河及弥河湿地，施工区域工程地质复杂，中砂卵石层较厚，采用接力法完成桩基施工；此桥梁准备钢板桩支护开挖施工方式的基坑共4个（13#~16#墩），下部结构全部采用桩基础+柱式墩（系梁），其中桩基直径2m，系梁结构尺寸为长13.5m×宽2m×高1.6m，墩柱直径1.8m。

（一）地形地貌

该桥为跨越弥河、冶源水库东干渠及榆前路而设置。弥河位于山东半岛地区中部，发源于临朐县沂山西麓沂山乡水石屋村附近，由群泉汇集而成。该桥12号至21号桥墩位于河道内，河道有防治与补救专项设计。冶源水库东干渠属冶源水库灌区，渠道总长约36.7km。

（二）地质条件

根据地质资料，桥址处河道主河槽地质情况从顶部开始依次是：卵石层，层底埋深0.7m；粉质黏土层，层底埋深1.7m；粗砂层，层底埋深2.9m，粉质黏土层，层底埋深7m；卵石层，层底埋深7.7m。

根据现场实际情况原河底标高为76m，后筑岛施工填高1m，顶面高程至77m，系梁底标高为71.5m，由于基坑封底需超挖30cm，开挖完成后基底高程为71.2m，需从地面顶下挖5.8m。

（三）钢板桩支护设计

根据施工参数设计钢板桩支护尺寸为长33.1m×宽4m，在桩基外侧预留1m的操作空间。

二、弥河河底基坑开挖施工工艺（方法）

（一）施工准备

1.平整场地、填筑施工平台

用挖掘机、装载机平整场地，并碾压密实。在平台四周挖设排水沟，防止施工平台浸水。为防止震动打桩锤倾覆，在打桩锤履带下方铺设2cm厚钢板。

2.检查振动锤

振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门检查，确保线路畅通，功能正常。需检查液压油路是否通顺、振动锤的油管是否完好，夹板牙齿不能有太多磨损。

3.钢板桩的处理

拉森钢板桩运到工地后，需进行整理。清除锁口内杂物(如电焊瘤渣、废填充物等)，对缺陷部位加以整修。锁口检查的方法：用一块长约2m的同类型、同规格的拉森钢板桩作标准，将所有同型号的拉森钢板桩作锁口通过检查。检查采用卷扬机拉动标准拉森钢板桩平车，从桩头至桩尾作锁口通过检查。对检查出的锁口扭曲及“死弯”进行校正。

确保每片钢板桩的两侧锁口平行，同时尽可能使钢板桩的宽度都在同一宽度规格内。进行宽度检查的方法是：每片钢板桩分为上中下三部分，用钢尺测量其宽度，使每片桩的宽度在同一尺寸内，每片相邻数差值以小于1为宜。对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。对于超出偏差的钢板桩应尽量不用。

对桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等都要做全面检查，并采取相应措施，以确保正常使用。

为保证拉森钢板桩在施工过程中能顺利插拔，并增加拉森钢板桩在使用时防渗性能，每根板桩锁口都须均匀涂以混合油，其体积配合比为黄油∶干膨润土∶干锯末＝5∶5∶3。

装卸钢板桩采用两点起吊。吊运方式采用成捆起吊，成捆起吊通常采用钢索捆扎。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口免受损伤。

钢板桩分层堆放，各层间要垫枕木，垫木间距一般为3~4m，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不超过2m。

（二）钢板桩支护施工工艺流程

桩基施工的内容及流程如下：场地平整→测量放样→施定桩位→安装导向架→插打钢板桩→合龙→基坑开挖、安装内支撑→系梁墩柱施工→回填、拔除钢板桩。

（三）测量放样

根据测量控制点，利用全站仪放出钢板桩支护的四个角点即图中红色点位，并将角点根据横向、纵向各延伸1.5米打设护桩点即图中绿色点位，将绿色护桩点进行拉线确定施打钢板桩的位置，护桩应设置在稳定的基础上。

（四）施打定位桩

为保证钢板桩插打位置的准确性，先施打定位桩，即起始点角点钢板桩施工步骤如下：

（1）理顺油管及电缆，打桩机夹取钢板桩，锁口抹上润滑油。

（2）夹钢板桩至打桩地点，在钢板桩下部挂设钢丝绳，利用钢丝绳的拉力，保证打入钢板桩的垂直度和准确性。

（3）靠振动锤与桩自重压桩至设计高度。 

（4）按照该工序施打另外三个角点的定位桩。 

（五）安装导向架

利用已经打设好的定位桩和护桩拉线，安装导向架，导向架采用H40型钢，导向架长32.75m，宽3.65m，安装在已经打设好的钢板桩内侧，并与打设好的钢板桩进行临时固定，在安装完成后用I12型钢在导向架内侧4个角点打入4根2m的限位桩，要求导向架焊接牢固，位置固定不发生位移。

（六）插打钢板桩

按照已经施工完成的定位桩和导向架开始插打钢板桩，钢板桩施工采用450H打桩机施工，按照定位桩的施工工序夹取钢板桩，在钢丝绳加人工辅助的条件下进行钢板桩插打，从1号定位桩向两侧对称插打施工。插打时，钢板桩下侧背紧靠导向架，边插打边缓慢下放。严格控制好钢板桩插打的垂直度，采用两台全站仪从两个相互垂直的方向同时控制，确保其垂直度。在插打过程中，钢板桩下端受土挤压，钢板桩锁口之间缝隙较大，上端总会产生远离第一片钢板桩方向的倾斜。因此，每打三片钢板桩就要用垂球吊线检查其垂直度，确保钢板桩垂直度控制在0.5%以内，超过此限度值时应采取措施予以纠偏，在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l～2m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。一次性纠偏不能太多，以免锁口卡住，影响下一片钢板桩插打。当钢板桩偏移太多时，只能采取倒链多次纠偏的方法逐步减少偏移量。每次插打完五片钢板桩并经纠偏后，将钢板桩点焊固定于导向架上，减少累计偏移位移，利于钢板桩合龙。

钢板桩插打时，坚持“插桩正直、分散纠偏、有偏即纠、调整合龙”原则。

（七）合龙

1.合龙前的准备

在即将合龙时，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（是增加钢板桩，还是钢板桩插打时向外绕圆弧）。

2.合龙时桩的调整处理

为了便于合龙，合龙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，合龙应选择在角桩附近（一般离角桩4~5片），如果距离有差距，可调整合龙边相邻的一边离导向架的距离。为了防止合龙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。

（八）基坑开挖（钢支撑安装）

钢板桩插打施工完成后，将导向架拆除，采用长臂挖掘机进行基坑开挖，根据现场实际情况采用干挖法进行施工。每一个基坑的挖方量为794.4立方米，基坑开挖深度自地表下挖6m左右，挖方土由自卸汽车运输至指定地点堆放。

从地表往下开挖两米时，施做钢围檩和钢支撑，钢围檩和钢支撑均采用H40型钢，钢围檩和钢支撑施工步骤如下：

1.测量放线

在钢板桩角桩位置按标高测放出围檩标高，按四角围檩底面标高拉线将围檩底面位置在钢板桩上标出，以便焊接牛腿安放围檩。

2.牛腿焊接

牛腿采用三根∠10等边角钢组成的托架，角钢之间采用双侧焊接，每道焊缝长度不小于10cm。托架竖直向角钢与钢板桩采用上下端焊接形式，双侧焊接，每道焊缝长度不小于10cm。焊接时确保钢板与桩身连接垂直，在钢板桩内侧长向焊接、安装16处牛腿。牛腿设置必须牢固，同一面的围檩牛腿焊接完成后，安装围檩型钢。

3.围檩就位

围檩H钢提前在加工场内焊接连接，型钢接长拼接采用焊接法，外附钢板材质均采用Q235，焊缝质量满足2级焊缝要求。接长后的型钢应顺直无弯曲现象，然后将接好的H钢放置于牛腿之上，H钢底面紧靠钢板桩，接触面间隔5片钢板桩焊接一处，焊缝长度不小于20cm。焊接宽度方向12根钢支撑，钢支撑采用H40型钢，钢支撑与围檩焊接牢固。

钢围檩和钢支撑施工完成后，继续进行基坑开挖，随时测量基底标高，避免超挖，由于需要施工50cm基础垫层，需开挖至系梁底往下50cm位置作为基坑底面，待基坑挖至底面20～30cm时改用人工开挖。机械操作视觉盲区较多；存在基坑内支撑分布较密、施工面狭窄、机械施工效率较低、开挖难度大的特点。开挖过程中应注意以下几点：

①采取分层分段对称开挖，开挖过程中避免碰撞内支撑。开挖中要严格遵循“分层开挖、严禁超挖”及“大基坑小开挖”的原则。

②基坑开挖过程中应由专人指挥，挖掘作业需配一名专职指挥人员，负责开挖作业的安全，特别是挖机操作手无法观察到的部位，必须随时跟进指挥。

③边角和桩基附近采用小型挖机配以人工清除，用吊机吊料斗将挖除土方运出基坑。

基坑土方开挖时，采取分层、分段对称进行，在开挖过程中掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点，遵循“竖向分层、纵向分段、先支后挖”的施工原则，先行确定行走路线，依次分层开挖。

基坑挖至设计标高后，立即施工垫层，垫层为C30混凝土，厚度为0.3m，垫层施工必须在渗水抽干后进行，垫层的作用：一是作为钢板桩围堰的底层支撑，平衡围堰外侧的主动土压力和水压力，保证围堰的安全；二是对基底及时进行封堵，防止地下水管涌；三是为承台系梁施工提供干处作业面。施工过程中将垫层与钢板桩接触面上的泥土清理干净，做好密封防水，防止渗水导致钢板桩后侧掏空，坑底四周设排水沟、集水坑，用水泵排除降雨积水，基坑排出的水应以水管或水槽远引。

基坑开挖后安装人员上下专用爬梯，在基坑边缘线以外1m设置四面封闭围护及警示牌。

（九）施工过程中测量监控

为了科学地预测基坑支护的稳定和周边环境的变化，及时预报和提供准确可靠的变形数据，因此建立基坑支护施工变形与沉降观测网。

水平位移、沉降观测：每1d观测一次，下部结构施工完成后且土方回填完毕后、基坑外土体或支护桩侧向位移稳定、观测即结束。

观测频率可根据观测结果进行适当的调整，即观测结果较为稳定时，减少观测次数；当观测结果变化较大或遇暴雨异常情况时，应加密观测次数，并根据结果及时采取适当措施。

根据《建筑基坑工程监测技术规范》监控预警指标为：基坑支护结构稳定后的最大水平位移已大于30mm，或其水平位移速率已连续三日大于3mm/d；地面最大沉降值已大于30mm。

（十）钢板桩防渗堵漏措施

拉森Ⅳ型钢板桩防渗能力较好，施打钢板桩前，对钢板桩槽口采取往槽内塞黄油沫掺锯木的止水施工方法。基坑抽水后，当锁口不密而产生漏水现象时，采用湿棉絮进行塞缝。

对桩缝较宽的可采取麻丝根掺黄油塞缝止水，还可以采取用粉煤灰、锯木沫、膨胀水泥于围堰外沿桩角撒放的综合处理办法，以达到止水的目的。

（十一）基坑回填、钢板桩拔除

待下部系梁、墩柱施工完成后进行基坑回填，将回填土均匀分层回填，每层按照50cm控制，回填过程中需对称回填防止对墩柱造成偏压，每层填完后用长臂挖机压实，填土至距顶部2m时，将围檩和钢支撑拆除，按此要求一直填至顶部开始拔除钢板桩。

按与钢板桩施打顺序相反的次序拔桩，拔桩起点应离开角桩5根以上开始拔除，钢板桩拔除时先用打拔桩机夹住拉森钢板桩头部振动1min~2min，使拉森钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对钢板桩的摩阻力，然后慢慢地往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拨，如此反复可将桩拔出来。

对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，对钢板桩逐根试拔，易拔桩先拔。起拔时用向下振动少许。待锁扣松动后再拔起。拔桩产生的桩孔，可用振动法、挤实法和填入砂石法及时回填。

（十二）钢板桩围堰施工质量控制要点

1.内支撑施工

内支撑起主要的骨架作用，受力大而集中，主要从以下几个方面进行管控。

（1）围檩安装

围檩采用H型钢，基坑支护内净尺寸长度方向超过12m，H型钢需要接长，满焊后采用2块钢板帮焊，钢板厚度及尺寸见设计图纸。顺桥向和横桥向围檩接触处采用双层三角筋板防滑移。内支撑围檩与钢板桩之间的空隙采用钢板楔块楔牢。

（2）内支撑下放

内支撑采用现场拼装，拼装过程中要严格控制拼装精度，内撑拼装完成后要进行平面和高程测量，每层内支撑不少于6个点。

2.钢板桩施工

钢板桩同时起支撑和止水作用，水中墩施工时尤其需注意从以下两个方面重点管控。

（1）钢板桩槽口清理

使用的钢板桩往往不是第一次投入使用，为保证止水效果，对锁口要进行清理，清除锁口内残留的泥砂和焊渣等杂物，涂抹黄油润滑。

（2）钢板桩沉入

钢板桩沉入前先施作定位架，钢板桩顺着定位架逐根沉入，主要是保证垂直度和锁扣连接，沉入到位后对桩顶10cm范围内锁口焊接，防止另一根桩施工时位置错动。

三、结语

弥河特大桥跨越弥河、冶源水库东干渠及榆前路及城关和东城两个街道，为济潍高速公路项目全线最长的桥梁。施工过程中对基坑开挖、监测、回填等工作高度重视，通过优化施工方案，优化资源配置，多次进行安全技术交底，加强现场组织调度，提前筹划，科学部署，不断强化现场安全质量管控，保质保量完成了工程建设。