城市跨河桥梁施工导流和围堰技术的应用

引言：

跨河桥梁承台基坑深度较深，加之地下水系丰富，传统基坑开挖施工模式会导致坑壁稳定性不达标的影响，引发施工安全风险。因此，施工企业引进导流与钢板桩围堰技术，设置科学的围护结构，强化跨河桥梁基坑稳定性。

一、工程概况

某项目横跨河流建设桥梁，桥梁与河道相交，相交角度为 80^∘ °，桥梁全长 180m ，桥面宽 24m ，桥梁主体采用预应力混凝土小箱梁，左右岸堤顶高程分别为 18.45m 、18.55m ，本桥平面位于 R=1000m 的左偏圆曲线上，桥面横坡为双向 1.5% ，纵断面位于R=3000m 的竖曲线上。本桥道路等级为双向八车道，设计速度为 60km/h ，桥梁设计安全等级为一级，合理使用年限为100 年。该区域气象条件复杂，流域内大洪水过程多由几次暴雨洪水叠加形成。年最大洪峰流量多发生在7 月～9 月，少数发生在5 月、6 月或10 月。为了防止水流冲刷基础，保证跨河桥梁结构稳定性，需要在该工程中应用导流和围堰技术。

二、跨河桥梁工程导流设计

（一）桥址断面设计水位

该桥梁工程跨越河段的防洪标准设计为 100 年一遇，河底高程为 20.9m ，100 年一遇对应的洪水水位为 16.67m 。该项目施工日期处于该河道枯水期，河面高程为 13.97m ，河道的水位为 14.65m 。

（二）桥梁围堰混凝土管配置计算

在该跨河桥梁上游部位修建钢板桩围堰，堰顶高程设计为 16.9m ，围堰高程为15.2m^[1]∘ 。经过地质勘察数据显示，该跨河桥梁工程土壤地质以黄黏土为主，为了提升工程结构稳定性，需要设置混凝土管增强基础支护效果，在围堰两侧设置 1200mm×1000mm 定型化护栏。混凝土管过水量与无压圆管均匀流水力计算公式如下：

其中， d 为混凝土管的直径、 为过水断面面积、 x 为湿周、 为水力半径、 为水深对应的圆心角、 为粗糙系数，取值 0.014、 为底坡，取值 0.2% 结合该河道汛期情况与混凝土管覆土厚度，最终决定管径设计为 1.5m 。从而得出单道圆管的过水流量：

该 跨 河 桥 梁 围 堰 采 用 河 道 填 满 埋 管 导 流 的 方 式， 圆 管 过 水 面 积 为 。 过 河 围 堰 设 置 2 道 管 的 过 水 量 为，大于 ，该河道上游最大来水量符合5 年一遇的要求。确定好混凝土管配置参数后，在该工程围堰填土北侧河堤挡墙处设置导流混凝土管，涵管要高出水面 0.05m ，保证河道过水效果，降低过水对断面的影响。

三、跨河桥梁施工导流和围堰技术的应用

（一）测量放样

为了提高测量精度，该工程选用全站仪设备，联合 GPS 定位系统，完成承台土定位作业。利用水准仪确定好高程、钢板桩长度、基坑深度等数据，并通过白灰做好标记，以便围堰施工控制[2]。

（二）钢板桩运输及吊装

钢板桩加工完成后，需要将其运送至施工现场。借助智能技术，对钢板桩运输进行全过程监控，实时查看钢板桩运输情况，了解运输是否对钢板桩造成损伤。钢板桩吊装难度较大，极易发生安装失误的情况。结合该工程钢板桩吊装特点与要求，选择两点吊装方式，单次起吊钢板桩的数量不宜过多，并对锁口进行安全保护，避免吊装碰撞损坏锁口。

（三）基坑开挖

根据该工程地质与围堰施工要求，决定基坑开挖深度为 10m ，开挖采用“机械+ 人工”的施工方式，选用长臂式挖掘机完成基坑土方挖掘，并利用渣土车完成土方转运，为了保证围堰施工安全性，挖掘机和渣土车要与钢板桩保持安全距离 [3]。为了降低桥梁围堰沉降幅度，基坑开挖坚持“先支撑后”方法，安装钢支撑后，通过长臂式挖掘机快速挖掘首层土方，并时刻检查围堰的稳定性。至基坑底标高 20cm 左右，采用人工修整施工模式，避免出现基坑超挖、欠挖的问题，保证基坑整体稳定性。基坑开挖受水的影响较大，施工人员一定要做好基坑开挖排水施工，在基坑对角处各设置一个规格为 50cm×50cm×100cm 的集水坑，确保围堰地基开挖施工安全[4]。

（四）钢板桩锤打

该项目使用CX450B-6 油压式打拔桩机，设备设置参数详情可见表一。钢板桩采用单独打桩法，从一角逐步推移至整片，锤打需要连续不间断，确保钢板桩支护与围檩闭合。若在打桩期间出现不合拢的情况，需要确定好不合拢的具体位置，并在其左右两侧抽出10 片位置调整，确保后续打桩合拢。

表一 CX450B-6 油压式打拔桩机参数设置

（五）支撑安装

在该桥梁工程围堰内设置 400mm X 400mm X 13mm X 21mm 的 H 型钢，其与钢板桩紧密连接。同时，为了提升基础支撑效果，在围檩中间部位设置3 根支撑，基坑拐角部位设置8 根支撑，斜支撑与钢板桩呈 45^∘ 夹角。

（六）混凝土封底

在封底混凝土施工需要确定好封底混凝土的厚度：

其中， 为封底混凝土厚度、 为安全系数，取值2.5、 M 为钢板最大弯曲力矩、b 为钢板宽度、 f 为抗拉强度。根据项目施工参数，得出混凝土封堵厚度为 1m 。

三、城市跨河桥梁围堰边坡稳定性分析

（一）SBAS-InSAR 技术原理

SBAS-InSAR 技术是现代化测量技术的一种，该技术能够降低时空与大气延迟对测量数据的影响，具有提高单视复数影像利用率的作用。其使用原理是依据不同空间极限阈值，将获取的影像划分为多个的短基线子集，对短基线子集内的干涉像进行处理，借助最小二乘法计算出各个短基线子集的空间形变与位移情况。

以时间序列 （t₀，t₁，…，t_w） 为例，在获取围堰边坡影像期间，选取其中一幅影像与主影像进行配准，选择合适的时空极限阈值进行干涉配对，最终生成 δM 幅干涉图，其间 M需要满足下方条件：

大气延迟可以采用高低通滤波控制，将 i 幅差分干涉图影像 （r，x） 的相位值设定为δφ_∗（r，x） ，其计算公式如下：

其中 φ（ℓ_d，γ，χ） 、 φ（t_s，γ，x） 分别表示影像 与 t_g 时的相位差， 为围堰边坡雷达波长。假设 ，计算的时间序列相位值公式如下：

N 为未知数，出现在M 方程组中，进而可以将其表示为：

v^′（ϕ）=A⋅ϕ^′

将基线集合设定为 时，借助最小二乘法计算出ϕ值：

（二）数据采集及分析

本次跨河桥围堰边坡检测项目通过 Sentinel-1A 卫星获取边坡稳定性参数，其详情可见表二。采集的 DEM 数据由 NASA 提供，其高程精度控制在 30m 以上，借助采集的DEM 数据模拟跨河桥围堰边坡地形相位，旨在避免数据导入期间产生误差。

表二 Sentinel-1A 传感器参数

本次数据处理借助 ENVI 软件，通过软件 SARscape 模块开展数据影像分析处理，将时间基线设定为 48d，建立多个小基线集合 [5]。数据处理利用最小费用流法，将数据分解等级设置为 1，解缠系数阈值为 0.2，通过 Goldstein 频率域滤波法过滤，最终生成 198对干涉影像，通过影像剔除留下35 对，干涉结果显示图像无明显的条纹变化，说明跨河桥围堰边坡达到稳定性要求。

结束语：

导流和围堰施工效果关乎跨河桥梁整体质量。因此，施工企业要结合项目实际情况，科学设计导流方案，强化围堰技术应用效果，积极做好测量放样、钢板桩运输及吊装、钢板桩锤打、支撑安装、混凝土封底等环节施工质量控制，确保城市跨河桥梁施工质量安全。

参考文献：

[1] 张运俊 . 滨海地区火山凝灰岩地质桥梁深基坑采用片石砼围堰的适用性浅析[J]. 珠江水运 ，2025，（12）：151-153.

[2] 赵骏. 桥梁水中深大基坑钢管桩围堰施工技术研究——以“一点”方厅水院桥梁工程为例 [J]. 运输经理世界 ，2025，（15）：59-61.

[3] 张卓， 张益， 张晋宏， 黄锦盛， 韦显坚， 周书东. 钢板桩围堰填土筑台式河道内桥梁桩基、墩柱、盖梁施工技术研究及应用 [J]. 建筑安全 ，2025，40（04）：69-72.

[4] 林占胜， 于臣， 刘明磐， 夏文达， 宋家辉. 邻近既有桥梁不平衡受力条件下钢管桩围堰支撑结构冗余度分析 [J]. 建筑技术 ，2024，55（22）：2723-2728.

[5] 吴桥 ， 石虎强 ， 王帅 . 跨江河桥梁浅水区埋置式承台施工围护结构应用研究[J]. 公路 ，2020，65（07）：193-198.