锁口钢管桩围堰施工

陆湘钧 张重伟

摘 要：钢管桩围堰在不同的施工时期起着不同的作用，作为承台施工围堰期，其作用是抵抗基坑四周的土压力，支护围堰内开挖后形成的基坑。本文结合南宁外环公路大冲邕江特大桥9#墩承台锁口钢管桩围堰的实施，就锁口钢管桩围堰的设计及施工进行阐述。

关键词：锁口钢管桩；围堰；技术控制；施工

中图分类号：TU74文献标识码： A

引言：近年来，随着经济和社会的发展，我国桥梁工程深水基础数量越来越多，相应的施工难度越来越大，桥梁基础工程在复杂地层施工中，能否安全建好深水基础关系到整个桥梁工程施工的成败。本文在以往研究的基础上，通过工程实例对锁口钢管桩围堰施工进行了分析、总结。

1、工程概况

大冲邕江特大桥跨越邕江及湘桂铁路，是南宁外环公路项目的控制性工程。本桥为高低塔砼梁斜拉桥，该桥9#墩位于邕江南岸，桥塔基础采用承台接钻孔灌注桩基础。矮塔下设两个15.6×15.6×5m矩形钢筋砼承台。每个承台下各设9根φ250cm的钻孔灌注桩，桩长25m。承台外边线距岸边约30m，测量水位61.7m，承台顶标高61.5m，承台底标高56.5m。

结合大冲邕江特大桥9 #墩的位置及地质、水文等情况，从施工的工期、方便性及设备情况等各方面分析，为了加快进度完成南宁外环公路整体进度指标、保证工程质量，必须对传统的围堰进行创新。根据承台形式、地质、水文及以往水中施工经验，我们觉定9#墩水中桩基础采用筑岛围堰方法施工，承台施工采用锁口钢管桩围堰开挖施工。

2、锁口钢管桩围堰设计

2.1钢管桩的选择

钢管桩是围堰受力主要部件。根据《钢结构设计规范》中钢管直径与壁厚比的要求，A3钢D/t≤100，并且要穿过密集孤面、片石堆积，结合力学计算采用φ529mm，厚度为8mm的钢管，同时为防止在振动锤作用下造成桩端和桩头出现破裂现象，对桩端和桩头进行局部加强。

2.2 锁口的设计

锁口形式分为阴隼和阳隼两种。为保证锁口有足够强度，我们对锁口强度进行反复验算，决定锁口阳隼采用10#工字钢、阴隼采用10#槽钢并通过加劲板与钢管桩连接（如图1所示），工字钢和角钢与钢管桩之间采用CO2电焊机进行焊接。为了锁口能有空隙进行堵漏，选择采用“L-T”形锁口，锁口空隙堵漏选择不易透水和易填压密实的材料。

图1锁口构造图

2.3 筑岛及锁口围堰设计

9#墩处实测水位为61.7m，根据资料及施工方便，筑岛标高为63.0m。筑岛围堰从9#墩岸边位置开始填筑，筑岛外侧采用1：2的坡度进行放坡。筑岛范围为纵桥向、横向桥超出承台边10m，整个筑岛范围长74m，宽35.6m。

9#墩承台尺寸15.6m×15.6m，根据水中围堰类似经验考虑长边方向作业空间为1.5m，短边方向作业空间为1.0m，从而计算出钢管桩围堰设计尺寸为18m×18m，设计承台底标高为56.5 m，河床地面标高为 58.5 m，目前施工正常水位为61.7 m，钢管桩围堰设计顶标高为 64.7m，通过对围堰结构受力的计算决定钢管长度为18m。

2.4 围堰内支撑设计

内支撑设计是围堰成功的关键所在，内支撑主要功能是阻挡支撑围堰外侧压力的。在设计时应考虑在围堰内封底砼之前，作用围堰上的水流力、侧压力等各种荷载应通过钢管桩传递给内支撑上，因此必须对钢围堰支护进行受力计算，以确认钢管桩围堰的支护形式、数量、长度能满足开挖过程中的土压力要求，同时内支撑系统受力要明确、安装简单易操作，且方便施工。

根据受力计算书的要求，本桥9#墩围堰内支撑采用φ529、δ=8mm的螺旋钢管组成，第一道支撑为锁口桩顶面往下0.8m位置处，第二道支撑为第一道支撑往下4m位置处。在内支撑与钢管桩之间采用I56b工字钢作为分配梁连接。

3 锁口钢管桩施工要点

3.1施工工艺流程

锁口钢管桩加工→现场清理→沉放导向架定位桩→测量定位→沉第一根钢管桩→其它桩顺次下沉→钢管桩围堰内挖泥→设置内支撑→钢管桩围堰内挖泥→钢管桩围堰封底

3.2钢管桩加工

①为了保证锁口钢管桩的质量，安排专人对进场钢管桩、工字钢及角钢进行检查，并按照钢管桩设计尺寸制作胎架，以保证锁口钢管桩的结构尺寸。

②焊接质量检查，包括管身、管体和附件的焊接，主要检查焊缝宽度、深度和饱满度。焊缝外观要无气孔、无焊瘤、无裂缝。

③所有锁口钢管桩加工精度、锁口大小、位置要满足规范及施工要求，阴隼、阳隼的轴线要在同一条线，阴阳隼与钢管桩的相贴面要垂直。吊装点的位置要合理，以免钢管桩变形。

④试拼检查，钢管桩在正式沉入前要先进行试拼，以检查钢管桩的加工精度和焊接质量。

3.3钢管桩的沉放

①沉桩位置及测量控制。钢管桩利用振动锤振入的过程中容易产生偏移，因此要有可靠的定位系统控制其坐标，钢管桩沉入时的平面位置主要通过导向架和测量仪器控制。

②制作精确的导向架。导向框由导框桩与导框组成，均为I40工字钢。导框桩水平间距为5m，导框桩高出围堰平台顶面1m，打入5m深。为方便钢管桩能顺利插入导向框，两导框每边各放大10mm。导框桩与导框采用焊接连接。测量人员用全站仪放出4个角位置，按照测量放点进行安装，保证导向架位置准确和两工字钢相互垂直。如图所示

③沉头三根桩。控制钢管桩的沉入精度首先要控制好第一根桩，第一根沉放的钢管桩位于承台角位置，是加工有两条阴隼的转角桩，第一根桩沉放到位后，将导向架与钢管桩焊接好，再将第二、三根桩依次沉放到位。

④在沉桩过程中要及时用吊线观察钢管桩的垂直度，必要时采用手拉葫芦进行纠偏。钢管桩必须保证插正、打正，以免影响后面的钢管桩，插打过程中，在互相垂直的两个方向进行观察。整个施工过程中，要始终控制每根钢管桩的垂直度。当钢管桩的倾斜度超过1%时，则要进行纠偏，同时一次性纠偏不能太多，以免引起锁口间卡住，影响下一片钢管桩的插打。

⑤在沉放过程中，如果发生桩身突然倾斜错位或贯入度突然增大等现象， 此时应停止沉放，将偏位的桩拔出，分析原因，改变施工方法。

3.4 钢管桩围堰堵漏

止水的一般方法是在施工过程中用棉花加粘土混合物填塞接缝。堵漏材料采用现场基坑开挖出来的粘土，外购买棉絮，采用人工的方式将棉絮和粘土混合物塞进锁口内。

3.5管桩围堰安装内支撑及挖泥

围堰内支撑的施工按“先支撑后降水，分层支撑分层降水”的原则进行，根据本围堰结构力学设计情况分两层支撑。围堰内支撑的顺序如下：安装第一层内支撑→抽水至第二层支撑处→安装第二层内支撑。采用长臂挖机进行挖泥。

3.6钢管桩围堰封底

采用C20高流动性砼，搅拌站集中搅拌供料，运输罐车运料至现场。采用汽车泵配合漏斗进行，封底砼采用低热水泥和良好的粗、细骨料，并掺加适量粉煤灰和外加剂。从而保证砼拌和物和易性良好，初凝时间长，坍落度损失小。为了保证封底厚度和封底标高的正确，安排专职测量员进行标高确认。

4.结论

锁口钢管桩围堰不仅承担了周围的土压力，还隔绝了河水的渗透，具有坚固耐用的特点，具有较高的安全系数，大大的降低了基坑开挖的难度。从经济效益来分析，使用锁口钢管桩提高了材料周转效率，钢管桩围堰施工完毕后钢管可用于索塔下横梁及主梁0#块的支架现浇段的支撑。

锁口钢管桩围堰存在着明显的优点，在南宁外环公路大冲邕江特大桥中得到了成功运用，这种围堰方式在浅水区域有着良好的应用前景。只要针对不同地理条件对其设计进行进一步研究，将会得到很好的推广。

参考文献：

1、中交第一公路工程局有限公司；JTG/TF50―2011 桥涵施工技术规范 ；人民交通出版社；2011.08

2、罗国喜；TC锁口咬合钢管桩围堰施工技术[J]；福建建筑；2012年01期

3、王东亚；刘明明； 桥梁承台锁口钢管桩围堰施工技术 [J]；科技致富向導；2011年21期