复杂地质条件下锁口钢管桩与钢筋混凝土支护桩组合围堰的应用

邓锐

摘 要：道桥施工中面对复杂地质条件应用锁口钢管桩和钢筋混凝土支护桩组合围堰有助于解决道桥施工中存在的诸多问题。文章以广西百色竹洲大桥为例，对其桥墩施工中复杂地质条件下钢筋混凝土支护桩与锁口钢管桩组合围堰的设计、施工应用进行了分析研究。

关键词：复杂地质条件；支护桩；锁口钢管桩；组合围堰；施工应用

我国地域面积广阔，众多地区地质条件复杂，在进行道桥工程施工中需要考虑到当地的复杂地址条件设计合理的施工方案，锁口钢管桩和钢筋混凝土支护桩组合围堰的应用有助于解决面对复杂地质条件下道桥施工中存在的诸多问题。下面我们以广西百色竹洲大桥为例对其应用锁口钢管桩和钢筋混凝土支护桩组合围堰的情况进行分析研究。

1 广西百色竹洲大桥工程概况

广西百色竹洲大桥5#、6#墩承台为3500×1350×400cm矩形承台，承台砼设计标号为C30。5#墩位于西岸，承台底面标高为104.942m，承台顶标高为108.942m，6#墩位于东岸，承台底面标高为104.182m，承台顶标高为108.182m，墩位处水面平均标高为114.3m，为水中承台。广西百色竹洲大桥施工条件之复杂是工程建设中的一大难点与亮点，竹洲大桥本身是深受其强潮影响的地区，自然条件方面受多种因素影响变量较多，比如风力方面受热带季风气候影响，施工区域经常伴有小型龙卷风出现，水流方面，作为水系众多地区，水流速度平均2.42米/秒，最大水流速度高达5-6米以上，而且经常伴有潮流紊乱的状况，且左右岸受冲刷情况都较为严重，桥墩施工区域地质条件十分复杂，尤其是南岸桥墩施工区域不仅滩涂广布，且还分布有地下溶洞、含水层等，可以说复杂的地质条件给桥墩施工工作带来了巨大的难度。

面对如此复杂的地质条件，大桥支护方式的选择必须十分慎重，我们以5#号桥墩的修建为例，其周围的水文状况、地质条件以及围堰开挖深度、承台的平面尺寸都决定了要选择钢筋混凝土支护桩组合的围堰类型。桥墩下河床淤积覆盖着诸如淤泥、淤积沙土等流质土壤，可塑性差，抗压性差，且含水量高，河床岩层凹凸不平以深受水流侵蚀的弱风化掩面为主，硬度高，脆性大，不少地区还存在着少量的溶槽发育和填充性溶洞，在失去外力作用后平衡失控会编程流动状态，且施工地面气度大，施工地点多位于江边土丘与河滩上，由于平均开挖深度在10以上，所受的侧压力也较大。面对这种情况，结合施工现场地质情况和适用条件进行综合考虑，适用锁口钢管桩和钢筋混凝土支护桩组合围堰成为了最佳选择，在二者之间设置高压旋喷桩、诸如防水砂浆来达到止水效果。这种设计虽然一次性经济投入较大，但是属于设备式投入可反复使用，并且对于施工区域内复杂的地质条件有很好的适应性，诸如密集孤石、片石堆积、河滩土地、水下底层有障碍物等区域，且二者联合有助于加快施工速度，无论是制作、加工、运输、吊插、下沉等都十分方便灵活，工艺简单，所需设备少，并且根据施工需求能够组装成各种形式的围堰，尤其对于大体积承台的施工应用效果好[1]。

2 组合围堰施工设计

根据广西百色竹洲大桥桥墩复杂的体制条件和水文状况选择了锁口钢管桩与钢筋混凝土支护桩进行组合围堰设计，钢筋混凝土支护桩的设计施工和锁口钢管桩的设计施工应用情况如下。

2.1 钢筋混凝土支护桩的设计和施工

支护桩的施工设计要以最坏的情况为参考进行受力分析，严格考虑支护桩单独防洪、抗滑情况下的受力情况，可采用m法进行计算确定支护桩的中心间距以及桩后间隙设置，确定高压旋喷桩的合理设置情况，确保其能够满足抗滑力的设计要求[2]。

钢筋混凝土支护桩的设计流程如下：先对施工区域进行场地平整，清除杂物，确保施工面无障碍物，然后根据施工要求和现场地质情况制作和合理埋设钢护筒，然后根据施工要求比例制作混凝土泥浆，在确保钻机就位的情况下，实施冲击钻孔工作，确保成孔与终孔，然后做好清孔工作之后将制作好的钢筋笼进行下放，在水下实施混凝土灌注工作，完成支护桩的施工。需要注意的是，钢筋混凝土支护桩施工中对于混凝土泥浆的比例要严格把控，确保其达到特殊地质条件下的各种性能指标，同时要严格控制成孔和成桩质量，做好施工各个环节的管控[3]。同时，支护桩施工中要加强对施工区域土样、岩样的收集和辨识，以确保钻孔桩的设计要求能够切实满足大桥施工需求。

2.2 锁口钢管桩的设计与施工

锁口钢管桩的设计要考虑到施工中各种不利情况进行综合计算分析，对水压力、土压力等做好检查与计算以确定选择何种孔径的锁口钢管桩展开开挖支护工程。设计中需要切实考虑多个问题，比如围堰在广西地区特殊地质条件和水文条件下对各种水流、风力和波浪作用下的抗倾覆性能，锁口在复杂受力环境中的抗破坏能力，注浆止水需求下封底混凝土的强度与厚度以及锁口形式等，围堰内开挖支护工程的制成应力情况以及安全性等。围堰设计过程中要收集各种资料以提供切实数据展开抗倾覆性的检查计算工作，做好围堰各设计参数的计算，确定施工顺序，出具围堰总图，确定锁口形式，钢管直径与平面布置情况，做好围堰侧压力计算，减少施工误差。具体设计中有多个要点需要注意，比如围堰受力的关键部件钢管桩的截面选择就十分重要，要切实考虑其折减系数、径厚比值根据施工规定选择截面积合适的钢管桩，做好钢管桩的支点处理，封底混凝土的厚度要兼顾厚度与削减弯矩值参数之间的关系进行合理计算选择[4]。考虑到围堰主要功能是支撑围堰外侧压力要确保设计时能够承受横向和纵向区域负荷。锁口作为围堰能否止水的成败关键要保证锁口强度和堵漏功能等。

具体施工过程中，锁口钢管桩要从加工制作环节开始严格把握，加强公母扣强度，在插打时，确保其平面位置的准确度和垂直度满足要求，对于施工区域围堰范围较大的情况要确保将误差控制在最小，尤其是封口位置的间距误差要严格控制由此才能保证锁口止水的良好效果。锁口灌浆时要使用不透水油布灌注低标号砂浆来保障止水性能，砂浆配比要注意，灌注速度要施工，随时注意灌浆过程中防水布袋、灌注速度、浆体稠度等变化，一旦发生异常情况立即实施补救措施。旋喷桩施工时想要保障围堰高度止水性能就必须确保钢筋混凝土支护桩之间间隙的土地固化工作，通过试桩、校检各项参数来保证旋喷桩施工质量，施工时各个流程要注意按照规程严格操作。施工中还有不少事项需要严加注意，比如浆体的配合比拌制，连续灌浆施工，浆液泵送前管道的湿润、水泥浆的灌浆压力控制和喷入量控制等，这些都关系到锁口钢管桩的施工质量和进度，需要在工程实施过程中严格管控。

3 结束语

对于地质条件较为复杂的施工区域，组合围堰的施工中开挖支护以及止水历来是施工重难点，根据施工需求和地质条件选择合适围堰方式能够有效降低工程难度，锁口钢管桩与钢筋混凝土支护桩的应用能够显著改善这个问题。

参考文献

[1]刘龙，邓永丰.复杂地质条件下的人工挖孔桩施工技术措施[J].内蒙古科技与经济，2010（1）.

[2]文永胜，方颜空，吕力行.复杂地质条件下的台阶爆破技术研究[J].矿业工程，2010（1）.

[3]代建兵.深水基础施工锁口钢管桩围堰的止水试验[J].中国新技术新产品，2010（3）.

[4]季朝将，蒋军，林德建.锚索在加固深基坑支护结构中的应用[J].低温建筑技术，2010（3）.