浅谈海域环境下锁扣式钢管桩围堰施工技术

武可利

（甘肃省交通厅工程处，甘肃 兰州 730000）

1 工程概况

中石油某海水取排水工程主要包括海水取水泵房、引水管、取水头、排水管、排水口、海水制氯车间以及电控间等建筑物，合同总价为7686万元，计划工期15个月。

2 围堰施工技术

2.1 钢围堰构造及布置形式

本工程钢管桩围堰采用锁扣钢管桩加内部支撑结构。采用φ630mm×12mm的螺旋管两侧分别加焊I20字型钢及φ168mm×12mm无缝钢管形成锁扣钢管桩单体，利用搭建好的钢栈桥，逐根打入锁扣钢管桩，直至合拢。外圈施作一圈加固桩，同内侧钢管桩连在一起，在围堰钢管桩内侧设置4圈4I45a工字钢围檩（围檩搁置在牛腿上，牛腿设置间距为间隔6根钢管桩），围檩中心标高分别为2.5m、-4.00m、-9.00m、-13.8m处，第一层围檩间设置2道φ630mm×12mm螺旋管纵向内支撑，斜支撑采用2I40a工字钢及H50型钢；第二层围檩间设置2道φ1000mm×12mm螺旋管纵向内支撑，2道φ630mm×12mm螺旋管横向内支撑，斜支撑采用2I40a工字钢及H50型钢；第三层围檩间设置2道φ820mm×12mm螺旋管纵向内支撑，2道φ630mm×12mm螺旋管横向内支撑，斜支撑采用2I40a工字钢及H50型钢。围堰桩长暂定为33m，钢管桩需进入海床20m，实际桩长根据地质情况确定。

2.2 施工要点

2.2.1 钢管桩加工

施工主要材料：φ630mm×12mm螺旋管、I20工字钢及φ168mm×12mm无缝钢管、H型钢。钢管桩型钢出厂必须附有相应材料检验、试验合格证书、成品出厂合格证，每节钢管桩的质量要求：焊缝饱满、无沙眼或漏焊现象。在钢管桩堆料场上架立两排中心间距为90cm，长度15～30m的I20a工字钢，工字钢顶面为同一水平面，利用25t起重机协助，根据设计的钢管长度将钢管桩及型钢锁扣焊接拼长成型，最后在各节接头位置用四块200mm×150mm×12mm钢板均匀地将钢护筒接头焊接加强。为了减少吊装过程成型钢管桩的变形，根据每根管桩总长度L计算，采用两点法进行吊装，钢管桩拼接质量要求：倾斜度不超过1%，节与节之间不允许出现错节，其平整度允许误差为2mm。

2.2.2 钢管桩检查

钢管桩加工成型后，先进行整理。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。检查包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、平整度和锁口形状等内容。

锁口检查：用一块长约2m的同类型、同规格的钢管桩作标准，将所有钢管桩做锁口通过检查。采用卷扬机拉动标准钢管桩平车，从桩头至桩尾作锁口通过检查。对于检查出的锁口扭曲及“死弯”进行校正。

2.2.3 钢管桩等材料运输

钢管桩加工场地配备25t汽车吊进行吊装及拼装工作，钢管桩主要采用平板车运送。钢管桩运输不得多层重叠运输，只能二层运输，而且装卸过程必须小心轻放，不得从车上直接卸落地面。钢管桩在加工厂装车后，沿钢栈桥运输到沉桩位置。

2.2.4 围檩及支撑安装

围檩及支撑用履带吊抬吊，手动葫芦辅助就位安装。在已搭建好的钢栈桥管桩上，每隔12m临时焊接1条牛腿，用吊车进行两点吊法把拼好的4I45工字钢架立在牛腿上，用电焊机焊接，牛腿与围檩间要满焊连接，焊缝高度为10mm，把牛腿、围檩、满焊成一个整体，围堰围檩焊接好后，架立φ820mm×12mm的横撑，起吊横撑也采用两点起吊法。依次安装牛腿—围檩—横撑形成一个整体。为保证沉桩轴线位置的正确，利用安装好的围檩作为定位架进行限位。

2.2.5 钢管桩插打

钢管桩采用80t履带吊进行插桩，采用架高38m左右（扣除估计的插桩入土深度及考虑振动锤的高度）自行式打桩架配备振动锤进行打设，以利于钢管桩垂直度控制。

2.2.5.1 具体沉桩步骤

所有钢管桩围堰施工设备和材料均通过便道和已搭设好的栈桥进入现场。首先80t履带吊车进入栈桥，履带吊停置在需要沉埋的钢管桩的位置，震动锤及钢管桩用平板拖车运至吊后方，履带吊吊钩将桩采用两点起吊（吊口跟锁扣的位置相反，禁止两点设置在锁扣位置上），吊立，然后拉入拢口，合拢机械手，测量控制，通过调整桩架的垂直度来调整钢管桩垂直度。钢管桩平面位置（根据导向架进行设置）及垂直度调整完成后，开始压锤，依靠钢管桩及打桩锤的重量将其压入土层，测量复测桩位和倾斜度，偏差满足要求后，开始沉桩，直至达到设计标高。

2.2.5.2 具体沉桩顺序

根据海域施工环境风力及海浪方向，先打设次迎风浪面一侧内部钢管桩，再打主迎风浪面内部钢管桩，2个内部钢管桩加1个外部加固支护钢管桩3个为1组，每组完成后方能进行下一组施工。这样施工能够充分抵挡外力海浪的冲击力，保证围堰的整体性。

2.2.5.3 具体沉桩控制

钢管桩的最终桩尖标高由入土深度控制，若钢管桩无法施打至设计标高，及时汇报、分析原因，拿出解决办法，直至钢管桩的入土深度，满足设计要求和已证明钢管桩达到了设计承载力。另外一种情况是达到了设计入土深度，但钢管桩还是急速下沉，要以振动力电流来复核。钢管桩震动下沉时，利用导向架进行钢管桩的定位及垂直度调整与控制，钢管桩的下沉不可一味求快，尤其是刚开始下沉时应边震边调，尽可能地保证钢管桩的垂直度。钢管桩紧靠定位架套入前一根的锁口内，也可用经纬仪校核钢管桩垂直度的情况下插桩。

2.2.6 围堰变形观测

锁扣钢管桩的变形观测，采用全站仪进行监测。位移观测基准点数量不应少于两点，且应设在影响范围以外。监测项目在基坑开挖前应测得初始值，且不应少于2次。基坑监测项目的监控报警值应根据监测对象的有关规定及支护结构设计要求确定。

3 结语

该工程自2012年11月开始施工，2013年4月份施工结束，在施工中成功的运用了“海域环境下锁扣式钢管桩围堰施工技术”，确保了施工质量和工期，通过该技术的运用，积累了复杂地质水文及周边环境条件下，围堰施工成型的施工经验和技术措施，形成了良好的经济效益、社会效益、环保和节能效益。对今后类似工程起到很好的示范和借鉴作用，具有广泛的应用前景和推广价值。