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摘要：深水区施工平台的施工工艺一般可以分为：①采用打入钢管桩作为支撑搭设平台；②采用打入的钢护筒和辅助的钢管桩搭设平台；③采用钢浮箱浮运定位搭建平台。本文结合工程特点，提出一种更安全可靠的搭设平台方法，四周插打钢板桩，平台水中基础采用桩基护筒+牛腿，搭设平台，抽水回填基坑。这样可以节省大量钢管桩，又可以确保安全施工。
关键词：深水基础；围堰；钢板桩；施工平台
中图分类号： TU71文献标识码： A
1 引言
目前，我国桥梁建设过程中，深水基础施工平台分为固定施工平台和浮动施工平台两种类型，固定施工平台按构造形式分支架施工平台和围堰施工平台。
支架施工平台，先打钢管桩，待钢管桩与基底连接后，在保证施工水位的高度处，吊装施工平台至钢管桩上连接就位；再下沉钻孔桩钢护筒至设计高程；然后完成钻孔灌注桩的施工；最后拆除钻孔施工平台，拔出钢管。这种钻孔平台的施工方法对于一般深水不大的情况是切实可行的，但是，如果在深水大流速区施工时仍采用这种专用钢管桩搭建施工平台的方法，不仅将大大增加工期、浪费大量的人力物力，而且在施工完后，要搭建钻孔平台的专用钢管桩要拔出来也非常困难。
围堰施工平台即用钢板桩搭建施工环境。
支架施工平台是深水中完成钻孔桩基础施工中的一种简便而有效的方法，它是利用水上设备（民用船舶或工程浮箱）以及军用器材等搭设作业平台进行钻孔桩施工的方法，适用于水流较平稳，波浪小，流速不大，通航压力小的河流中深水钻孔桩基础施工。此方法结构简单、架设较为简单；可充分利用制式器材，方案灵活性大；投入施工快，显著缩短工期；但占用河道，影响通航，钻机过程中晃动大，钻进效率低，而且不能适应大扭矩、大功率的回旋钻机。
2工程概况
京沪高速铁路及沪宁城际铁路跨吴淞江有4座60+100+60m连续梁，其中京沪高速铁路正线、京沪动车进段线、京沪城际动车出段线、沪宁城际铁路，起讫桩号桩号分别为： DK1298＋523.23～DK1298＋744.93；GDJK3+019.029～GDJK3+240.729;YGDJK2+924.992～YGDK3+146.692;HQXDK12+766.934～HQXDK12+988.734。工程线路经过上海市嘉定区江桥镇，跨吴淞江，进入上海市闵行区华漕镇，正线长度220m，梁宽分别为12、12.6、12.6、12.2m。
吴淞江为五级通航河道，来往船只较多，规划河底标高-3.622m，规划河底宽38m，可通行300t的船。为保证通航要求，主墩承台基础置于规划河床线以下。主墩桩基施工需要搭设临时栈桥，将钢板在围堰插打完成，并对围堰内填土，变水上施工为陆地施工，或者搭设钻机施工平台进行钻孔，桩基施工完后在进行钢板桩围堰开展其它工序的施工。
4围堰结构设计及受力计算
4.1 计算依据
根据跨吴淞江桥墩位及河道水位、河床情况、地质资料等做此施工方案。
最高水位+2.59m（百年一遇），常水位0.8m，本计算书均以最高洪水位状态下进行验算和设计，以确保安全。
承台靠近河中心处河床标高-3.0m,承台顶面，承台底标高-10.221m。钢板桩插入深度处于淤泥质粉质黏土。
相关参数取值如下：
土容重均取γ=19KN/m3，浮容重取γ’=9 KN/m3，水容重取γw=10KN/m3，黏性土内摩擦角取φ=25°，据此查朗金理论土压力系数表得Ka=0.406， Kp=2.464。
采用拉森-Ⅳ型钢板桩，其技术规格如下：
4.2 钢板桩入土深度计算
顿恩法计算钢板桩入土深度，计算公式：计算简图如下
1/2γ（Kp-Ka）x2=1/2[(Kaγ’h+γwH)×(2.521+x)]
解得x =6.1m
实际插入深度为9.779m
安全系数1.6，安全。
4.3 各工况中钢板桩及围檩受力验算
围堰内填芯施工钢板桩围堰工况分析。
围堰合龙后，填土之前，在围堰外安装外围檩，
外箍靠水面为[20a定位架，顶口为[10外箍，将围堰内填土至与河岸平，工况分析如下：
工况一：
围堰插打完毕后，要进行土石方回填，变水上施工为陆地施工，此时围堰的最不利荷载工况为，土石方回填至设计标高时，回填的土石对围堰向外的压力与围堰外水压力的合力为钢板桩的荷载，回填土内摩擦角φ=18°，Ka=0.528， Kp=1.804，则如下图所示。分析得：
受力图弯矩图
据此图计算
M=70kN·m
σ=70×103/2037×10-4=34.4MPa<200MPa
安全系数：200/34.4=5.8
受力满足要求
工况二：
桩基施工完成后，进行开挖作业，开挖至第一层内围檩位置（+1.3m），安装第一层围檩，此时围堰主要承受围堰外水压力（水位按最高通航水位+2.59m计算）。此时内围囹还未安装， 受力图
围堰受力为该过程最不利状态受力情况如右图。
由此图与工况一受力图对比，此情况比工况一受力小，且围檩截面为40×40双室钢箱，钢板桩跨径也小，故其安全性好于工况一，可不作计算。
工况三：
第一层围檩及内支撑施工完毕，继续挖基坑至第二層围檩位置（标高-2.2m，为砼围檩的底面标高），此时内围檩砼未浇筑，围堰受力为该过程最不利状态受力情况如下图。
其中，q为车辆荷载，按2辆20T汽车同时在现场，作用面积为20m2,则
q=40*10/20=20KN/m2
受力图 弯矩图
最大弯矩：M=169.3kN·m
σ=169.3×103 / 2037×10-6 = 83.1Mpa＜[σ]=200MPa
安全系数：200/83.1=2.4
受力满足要求。
第一层围檩受力F=207.4kN/m2
围檩为圆形，其轴向压力为207.4*11.55=2395kN
压应力σ压=F/A=2395*103/（0.0194+0.0036*2）=104.13MPa
容许压应力=200MPa，安全系数=200/104.13=1.92
此工况持续时间不长，同时围檩有内支撑保护，可以确保其受力稳定。
工况四：
第二层围檩及内支撑施工完毕，基坑开挖至第三层围檩位置（标高-4.7m，为砼围檩的底面标高）此时内围檩砼未浇筑，围堰受力为该过程最不利状态
结构力学求解器求得：
M=220kN·m
σ= M/W=220×103/(2037×10-6)=108MPa＜[σ]=200 MPa
安全系数：200/108=1.85受力满足要求
此时，砼围檩受力为402.2kN/m,
围檩为圆形，其轴向压力为402.2*11.75=4726kN
压应力σ压=4726*103/1=4726kN/m2=4.73MPa
钢筋砼围檩抗压安全系数=23.6/4.73=4.9
由于施工精度，考虑围檩受20cm的偏心力矩，围檩采用φ=1.2m的圆形截面，通过偏心构建计算软件进行配筋计算得，配φ20的钢筋15根即可满足要求。如下偏心构件受力计算图。
受力图弯矩图
按等效截面计算换算成矩形截面πd4/64=bh3/12：得正方形边长为1.05m，施工中围檩做成1.1m正方形截面
工况五：
第三层围檩及内支撑施工完毕，基坑开挖至下层承台顶面下1m位置(标高-7.221m),此时内围檩砼未浇筑，围堰受力为该过程最不利状态。
结构力学求解器求得：
受力图 弯矩图
最大弯矩：M=269.5kN·m
σ=269.5×103 / 2037×10-6 =132.3Mpa＜[σ]=200Mpa
安全系数200/132.3=1.51受力满足要求。
此时，砼围檩受力为590kN/m,
围檩为圆形，其轴向压力为590*11.75=6932.5kN
压应力σ压=6932.5*103/1=6932.5kN/m2=6.93MPa。钢筋砼围檩抗压安全系数=23.6/6.93=3.4
由于施工精度，考虑围檩受20cm的偏心力矩，围檩按φ1.2m圆形截面计算，
通过偏心构建计算软件进行配筋计算得，配φ20的钢筋15根即可满足要求。如图：
按等效截面计算换算成矩形截面πd4/64=bh3/12：得正方形边长为1.05m，施工中围檩做成1.1m正方形截面
工况六：
第四层围檩及内支撑施工完毕，基坑开挖至下层承台顶面下2.5m位置
(标高-9.721m),此时内围檩砼未浇筑，围堰受力为该过程最不利状态。
受力图 弯矩图
最大弯矩：M=224.9kN·m
σ=224.9×103 / 2037×10-6 =110.4Mpa＜[σ]=200Mpa
安全系数200/110.4=1.81受力满足要求。
此时，砼围檩受力为494.3kN/m,
围檩为圆形，其轴向压力为494.3*11.75=5808kN
压应力σ壓=5808*103/1=5808kN/m2=5.81MPa
钢筋砼围檩抗压安全系数=23.6/5.81=4.1
工况七：
受力图弯矩图
第五层围檩及内支撑施工完毕，基坑开挖至下层承台顶面下2.5m位置(标高-9.721m),此时内围檩砼未浇筑，围堰受力为该过程最不利状态。
最大弯矩：M=295.64kN·m
σ=295.64×103 / 2037×10-6 =45.1Mpa＜[σ]=200Mpa
安全系数200/145.1=1.38受力满足要求。
此时，砼围檩受力为557kN/m,
围檩为圆形，其轴向压力为557*11.75=6544.8kN
压应力σ压=6544.8*103/1=6544.8kN/m2=6.54MPa
钢筋砼围檩抗压安全系数=23.6/6.54=3.61
根据以上六种工况分析知：在最高洪水位情况下，考虑了车辆等施工荷载及土压力、水压力等各种最不利因素，钢板桩墙体能满足受力要求。
4 围堰的施工步骤简述
平台作为施工的辅助设施，平台的类型选择与设计应力要求结构简单、受力明确、施工方便、稳定性好、安全可靠。同时应综合考虑墩位处水文地质、桩基施工及后期双壁钢围堰的拼装、下沉等因素。
4.1搭设施工平台
测量定位，插打中间部位的桩基钢护筒，平台水中基础采用桩基护筒+牛腿，护筒之间设平联，岸上设混凝土条形基础。纵梁为六四军用梁，每2米设置一道横联，密铺2I20型钢作分配梁，10mm厚钢板作桥面。
4.2插打钢板桩围堰
钢板桩采用拉森Ⅳ型钢板桩。钢板桩设计长度24米，插入河床以下约18米，承台底面以下10.78米。
表3：拉森Ⅳ型钢板桩技术规格
4.3 填芯筑岛
1、安装外围檩对围堰进行加固。
2、堰内分层填土（约40cm一层），每层基本找平后再填上一层，采用透水性好的砂土，一边填土，一边抽水，确保堰内外压力基本平衡。
3、拆除钢平台桥面及纵梁。
4、将岛面填筑成中间比周边高1米的隆起，理顺排水，防止岛面积水。
5、围堰填筑成型后，在填土顶面铺一层渣石以增强其承载能力
5 结论
综合以上分析可知，深水基础施工平台搭设，我们应依据现场工程特点来设计搭设施工平台方案。可充分考虑各种因素来组合设计。若在此工程实例中，我们用纯钢管桩搭设，浪费大，水速也不能满足此中方案，用采用钢浮箱浮运定位搭建平台，也不行。采用搭设临时平台，围堰施工，满足施工要求，安全可靠。
6 参考文献
⑴. 张俊义.桥梁施工常用数据手册[S].北京:人民交通出版社:2005.
⑵．汪正荣.建筑施工计算手册[S].北京:中国建筑工业出版社:2007.7.
⑶.交通部第一公路工程总公司.桥涵设计规范[S].北京:人民交通出版社 2005.11.
⑷.孙大权,沈天勇.公路工程施工方法与实例[S].北京:人民交通出版社2005.11.
⑸.孙重光,贺晓红. 公路施工材料手册[S]. 北京:人民交通出版社2002.9.
⑹.张鸿,刘先鹏.特大型桥梁深水高桩承台基础施工技术[M].北京：中国建筑工业出版社.2005
⑺欧阳效勇,任回兴,徐伟.桥梁深水桩基础施工关键技术[M].北京：人民交通出版社.2006.8.
关键词：深水基础；围堰；钢板桩；施工平台
中图分类号： TU71文献标识码： A
1 引言
目前，我国桥梁建设过程中，深水基础施工平台分为固定施工平台和浮动施工平台两种类型，固定施工平台按构造形式分支架施工平台和围堰施工平台。
支架施工平台，先打钢管桩，待钢管桩与基底连接后，在保证施工水位的高度处，吊装施工平台至钢管桩上连接就位；再下沉钻孔桩钢护筒至设计高程；然后完成钻孔灌注桩的施工；最后拆除钻孔施工平台，拔出钢管。这种钻孔平台的施工方法对于一般深水不大的情况是切实可行的，但是，如果在深水大流速区施工时仍采用这种专用钢管桩搭建施工平台的方法，不仅将大大增加工期、浪费大量的人力物力，而且在施工完后，要搭建钻孔平台的专用钢管桩要拔出来也非常困难。
围堰施工平台即用钢板桩搭建施工环境。
支架施工平台是深水中完成钻孔桩基础施工中的一种简便而有效的方法，它是利用水上设备（民用船舶或工程浮箱）以及军用器材等搭设作业平台进行钻孔桩施工的方法，适用于水流较平稳，波浪小，流速不大，通航压力小的河流中深水钻孔桩基础施工。此方法结构简单、架设较为简单；可充分利用制式器材，方案灵活性大；投入施工快，显著缩短工期；但占用河道，影响通航，钻机过程中晃动大，钻进效率低，而且不能适应大扭矩、大功率的回旋钻机。
2工程概况
京沪高速铁路及沪宁城际铁路跨吴淞江有4座60+100+60m连续梁，其中京沪高速铁路正线、京沪动车进段线、京沪城际动车出段线、沪宁城际铁路，起讫桩号桩号分别为： DK1298＋523.23～DK1298＋744.93；GDJK3+019.029～GDJK3+240.729;YGDJK2+924.992～YGDK3+146.692;HQXDK12+766.934～HQXDK12+988.734。工程线路经过上海市嘉定区江桥镇，跨吴淞江，进入上海市闵行区华漕镇，正线长度220m，梁宽分别为12、12.6、12.6、12.2m。
吴淞江为五级通航河道，来往船只较多，规划河底标高-3.622m，规划河底宽38m，可通行300t的船。为保证通航要求，主墩承台基础置于规划河床线以下。主墩桩基施工需要搭设临时栈桥，将钢板在围堰插打完成，并对围堰内填土，变水上施工为陆地施工，或者搭设钻机施工平台进行钻孔，桩基施工完后在进行钢板桩围堰开展其它工序的施工。
4围堰结构设计及受力计算
4.1 计算依据
根据跨吴淞江桥墩位及河道水位、河床情况、地质资料等做此施工方案。
最高水位+2.59m（百年一遇），常水位0.8m，本计算书均以最高洪水位状态下进行验算和设计，以确保安全。
承台靠近河中心处河床标高-3.0m,承台顶面，承台底标高-10.221m。钢板桩插入深度处于淤泥质粉质黏土。
相关参数取值如下：
土容重均取γ=19KN/m3，浮容重取γ’=9 KN/m3，水容重取γw=10KN/m3，黏性土内摩擦角取φ=25°，据此查朗金理论土压力系数表得Ka=0.406， Kp=2.464。
采用拉森-Ⅳ型钢板桩，其技术规格如下：
4.2 钢板桩入土深度计算
顿恩法计算钢板桩入土深度，计算公式：计算简图如下
1/2γ（Kp-Ka）x2=1/2[(Kaγ’h+γwH)×(2.521+x)]
解得x =6.1m
实际插入深度为9.779m
安全系数1.6，安全。
4.3 各工况中钢板桩及围檩受力验算
围堰内填芯施工钢板桩围堰工况分析。
围堰合龙后，填土之前，在围堰外安装外围檩，
外箍靠水面为[20a定位架，顶口为[10外箍，将围堰内填土至与河岸平，工况分析如下：
工况一：
围堰插打完毕后，要进行土石方回填，变水上施工为陆地施工，此时围堰的最不利荷载工况为，土石方回填至设计标高时，回填的土石对围堰向外的压力与围堰外水压力的合力为钢板桩的荷载，回填土内摩擦角φ=18°，Ka=0.528， Kp=1.804，则如下图所示。分析得：
受力图弯矩图
据此图计算
M=70kN·m
σ=70×103/2037×10-4=34.4MPa<200MPa
安全系数：200/34.4=5.8
受力满足要求
工况二：
桩基施工完成后，进行开挖作业，开挖至第一层内围檩位置（+1.3m），安装第一层围檩，此时围堰主要承受围堰外水压力（水位按最高通航水位+2.59m计算）。此时内围囹还未安装， 受力图
围堰受力为该过程最不利状态受力情况如右图。
由此图与工况一受力图对比，此情况比工况一受力小，且围檩截面为40×40双室钢箱，钢板桩跨径也小，故其安全性好于工况一，可不作计算。
工况三：
第一层围檩及内支撑施工完毕，继续挖基坑至第二層围檩位置（标高-2.2m，为砼围檩的底面标高），此时内围檩砼未浇筑，围堰受力为该过程最不利状态受力情况如下图。
其中，q为车辆荷载，按2辆20T汽车同时在现场，作用面积为20m2,则
q=40*10/20=20KN/m2
受力图 弯矩图
最大弯矩：M=169.3kN·m
σ=169.3×103 / 2037×10-6 = 83.1Mpa＜[σ]=200MPa
安全系数：200/83.1=2.4
受力满足要求。
第一层围檩受力F=207.4kN/m2
围檩为圆形，其轴向压力为207.4*11.55=2395kN
压应力σ压=F/A=2395*103/（0.0194+0.0036*2）=104.13MPa
容许压应力=200MPa，安全系数=200/104.13=1.92
此工况持续时间不长，同时围檩有内支撑保护，可以确保其受力稳定。
工况四：
第二层围檩及内支撑施工完毕，基坑开挖至第三层围檩位置（标高-4.7m，为砼围檩的底面标高）此时内围檩砼未浇筑，围堰受力为该过程最不利状态
结构力学求解器求得：
M=220kN·m
σ= M/W=220×103/(2037×10-6)=108MPa＜[σ]=200 MPa
安全系数：200/108=1.85受力满足要求
此时，砼围檩受力为402.2kN/m,
围檩为圆形，其轴向压力为402.2*11.75=4726kN
压应力σ压=4726*103/1=4726kN/m2=4.73MPa
钢筋砼围檩抗压安全系数=23.6/4.73=4.9
由于施工精度，考虑围檩受20cm的偏心力矩，围檩采用φ=1.2m的圆形截面，通过偏心构建计算软件进行配筋计算得，配φ20的钢筋15根即可满足要求。如下偏心构件受力计算图。
受力图弯矩图
按等效截面计算换算成矩形截面πd4/64=bh3/12：得正方形边长为1.05m，施工中围檩做成1.1m正方形截面
工况五：
第三层围檩及内支撑施工完毕，基坑开挖至下层承台顶面下1m位置(标高-7.221m),此时内围檩砼未浇筑，围堰受力为该过程最不利状态。
结构力学求解器求得：
受力图 弯矩图
最大弯矩：M=269.5kN·m
σ=269.5×103 / 2037×10-6 =132.3Mpa＜[σ]=200Mpa
安全系数200/132.3=1.51受力满足要求。
此时，砼围檩受力为590kN/m,
围檩为圆形，其轴向压力为590*11.75=6932.5kN
压应力σ压=6932.5*103/1=6932.5kN/m2=6.93MPa。钢筋砼围檩抗压安全系数=23.6/6.93=3.4
由于施工精度，考虑围檩受20cm的偏心力矩，围檩按φ1.2m圆形截面计算，
通过偏心构建计算软件进行配筋计算得，配φ20的钢筋15根即可满足要求。如图：
按等效截面计算换算成矩形截面πd4/64=bh3/12：得正方形边长为1.05m，施工中围檩做成1.1m正方形截面
工况六：
第四层围檩及内支撑施工完毕，基坑开挖至下层承台顶面下2.5m位置
(标高-9.721m),此时内围檩砼未浇筑，围堰受力为该过程最不利状态。
受力图 弯矩图
最大弯矩：M=224.9kN·m
σ=224.9×103 / 2037×10-6 =110.4Mpa＜[σ]=200Mpa
安全系数200/110.4=1.81受力满足要求。
此时，砼围檩受力为494.3kN/m,
围檩为圆形，其轴向压力为494.3*11.75=5808kN
压应力σ壓=5808*103/1=5808kN/m2=5.81MPa
钢筋砼围檩抗压安全系数=23.6/5.81=4.1
工况七：
受力图弯矩图
第五层围檩及内支撑施工完毕，基坑开挖至下层承台顶面下2.5m位置(标高-9.721m),此时内围檩砼未浇筑，围堰受力为该过程最不利状态。
最大弯矩：M=295.64kN·m
σ=295.64×103 / 2037×10-6 =45.1Mpa＜[σ]=200Mpa
安全系数200/145.1=1.38受力满足要求。
此时，砼围檩受力为557kN/m,
围檩为圆形，其轴向压力为557*11.75=6544.8kN
压应力σ压=6544.8*103/1=6544.8kN/m2=6.54MPa
钢筋砼围檩抗压安全系数=23.6/6.54=3.61
根据以上六种工况分析知：在最高洪水位情况下，考虑了车辆等施工荷载及土压力、水压力等各种最不利因素，钢板桩墙体能满足受力要求。
4 围堰的施工步骤简述
平台作为施工的辅助设施，平台的类型选择与设计应力要求结构简单、受力明确、施工方便、稳定性好、安全可靠。同时应综合考虑墩位处水文地质、桩基施工及后期双壁钢围堰的拼装、下沉等因素。
4.1搭设施工平台
测量定位，插打中间部位的桩基钢护筒，平台水中基础采用桩基护筒+牛腿，护筒之间设平联，岸上设混凝土条形基础。纵梁为六四军用梁，每2米设置一道横联，密铺2I20型钢作分配梁，10mm厚钢板作桥面。
4.2插打钢板桩围堰
钢板桩采用拉森Ⅳ型钢板桩。钢板桩设计长度24米，插入河床以下约18米，承台底面以下10.78米。
表3：拉森Ⅳ型钢板桩技术规格
4.3 填芯筑岛
1、安装外围檩对围堰进行加固。
2、堰内分层填土（约40cm一层），每层基本找平后再填上一层，采用透水性好的砂土，一边填土，一边抽水，确保堰内外压力基本平衡。
3、拆除钢平台桥面及纵梁。
4、将岛面填筑成中间比周边高1米的隆起，理顺排水，防止岛面积水。
5、围堰填筑成型后，在填土顶面铺一层渣石以增强其承载能力
5 结论
综合以上分析可知，深水基础施工平台搭设，我们应依据现场工程特点来设计搭设施工平台方案。可充分考虑各种因素来组合设计。若在此工程实例中，我们用纯钢管桩搭设，浪费大，水速也不能满足此中方案，用采用钢浮箱浮运定位搭建平台，也不行。采用搭设临时平台，围堰施工，满足施工要求，安全可靠。
6 参考文献
⑴. 张俊义.桥梁施工常用数据手册[S].北京:人民交通出版社:2005.
⑵．汪正荣.建筑施工计算手册[S].北京:中国建筑工业出版社:2007.7.
⑶.交通部第一公路工程总公司.桥涵设计规范[S].北京:人民交通出版社 2005.11.
⑷.孙大权,沈天勇.公路工程施工方法与实例[S].北京:人民交通出版社2005.11.
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