锁扣钢管桩围堰施工

2021-01-07马云超王巨星张少纯

黑龙江交通科技 2021年8期

马云超，王巨星，张少纯

(黑龙江省龙建路桥第五工程有限公司，黑龙江哈尔滨 150070)

1 项目概况

国道绥化至沈阳公路(G203)肇源至松原段建设项目肇源松花江特大桥续建工程ZS01A标段，本标段设特大桥1座，即肇源松花江特大桥，桥孔布置为2×(3×40)+(75+5×120+75)+9×(4×40)+2×(3×40)m，主桥上部结构采用预应力混凝土半刚构-连续箱梁，引桥上部结构采用预应力混凝土简支转连续t梁，下部采用薄壁墩、柱式墩，基础采用钻孔桩基础。桥中心里程K1+414.5，主桥中心里程K0+694.5，交角90°，全桥桥长2 678 m。

2 方案选择

如今国内大多数项目都会使用的围堰方法分为双壁钢套箱围堰，锁扣钢管桩围堰以及钢板桩围堰。钢板桩不仅重量轻，施工方便快捷，还可循环使用，可是钢板桩的柔度很大，侧向的刚度较小，而且很容易产生形变。插打钢板桩将会比插打锁扣钢管桩更加艰难。而且在其施工期间很容易会导致脱开掉落，防水止水的效果也不是很理想，存在相比较大的安全事故隐患。所以，应该增加筑岛围堰里面的支撑与保护作业。根据实际施工插入的施工经验，底层土壤想穿透很难，应该使用90型震拔机。拉森钢板桩的柔性强，振动锤不能增加，很难打入足够深度的土体。双壁钢套箱的施工流程繁琐，工期跨度大。其主要施工工艺流程为生产厂家接到订单开始进行加工制造，施工场地的砌块电焊连接与安装，利用机械设备沉入河床再进行吸出泥土或者是吸出淤泥，清除底面杂物以及封闭混凝土的施工，最后再进行拆装等等。工厂制造，施工现场安装连接，沉底等施工工艺的工期时间消耗多，跨度大，而且需要在施工平台拆装以后即能够来进行组装的作业，所以从时间角度的跨度也比较长。待水中承台的施工结束以后，双壁钢套箱围堰的拆装也不会很顺利很麻烦，必须得有专业的潜水人员轮班携带专业设备进行水下拆除，工期需用耗时较长。

从施工技术原理上来说，锁扣钢管桩的筑岛围堰方式主要由支撑和钢管相结合组成。另外，还有子母口和封底混凝土以及一些其他附属结构，因为存在着超高精细的子母口，所以可大大的提升围堰整体的稳固程度。现在的大桥特大桥深水桩基施工的时候，应先做带锁口的钢管桩，然后进行沉管安装。经过封底混凝土的施工处理以后，才可以进行最后的承台的实施阶段。锁管桩围堰设置承重主体结构，即采用630 mm规格的钢管。此时需要两端焊接150 mm的小钢管。严格控制内径，应短于小钢管，标出小钢管轴线，然后沿线路切割一道接头，接头宽度不应小于工字钢板厚度。将钢管深度设置为7.5 m，其中应含有淤泥层2 m，钢管应进入砂层。围堰尺寸为17.46 m×17.269 m，对周边水位进行分析。钢支撑安装需设置3根围檩，需采用牛腿作为支撑结构，增强钢支撑牢固性。

经实际勘探，地质为10#墩河床下20 m范围内的细砂层，中砂层，粉质粘土。本地质条件适用于锁扣钢管桩逐个插入土中。根据上面来说，本项目此单项工程放弃采纳使用拉森钢板桩围堰工艺与双壁钢套箱围堰施工工艺，转而选择使用锁扣钢管桩围堰施工工艺。

3 施工工艺

3.1 施工顺序

工程测量人员放样；加工清洁锁扣钢管桩；搭建、支设导向框；锁扣钢管桩定点复测；插打钢管桩连接封闭：安设焊接一层围檩和内部的支保；吸，挖，水下混凝土封底，分层使用泵车浇筑，分层支撑；残钻孔桩桩头，现浇承台的一层混凝土，承台与钢管桩间灌砂，圈梁施工；施工承台二层混凝土以下水位与墩柱的施工；拆除锁扣钢管桩。

3.2 锁扣钢管桩加工制造

锁扣钢管桩一般都经过生产商家制作，本项目则直接购买制作完成的钢管，再经由现场的加工区来进行子、母钢管和其他的一些必要与辅助附件的焊接加装。加工所用的场地一般应建立在江河两侧岸边的钢筋加工场地，应将原材全部集中在一起来进行成品的加工。每一根的锁扣钢管桩改装、加装完毕之后，要依照施工的实际情况及时调节变截面的距离。连接锁扣钢管桩应该在施工的现场操作，连接锁扣钢管桩的时候选则电焊连接，一定要保证连接口靠近冲刷线。

3.3 锁扣钢管桩的运输

锁扣钢管桩选用大型专用运输汽车，固定要稳固，载至工程前线场地，装车卸车的时候锁扣钢管桩应该选择两个点吊装的方式，起吊的方法为单吊，要确保锁扣母头时刻受到保护，切勿因疏忽大意使锁扣发生形变。锁扣钢管桩需要平整码放在钢筋预制场地上，在码放之前要压实。

3.4 导框的设置

在锁扣钢管桩的插打过程里，为了严谨的确保插打锁扣钢管桩中央轴线的方位坐标在指定的位置上，且需要前期加工的专门用来定位的定位架来对锁扣钢管桩进行限位。在已经建设完毕的钢栈桥或者钢制的施工平台的钢管桩上，需要每一次相距若干米后现场临时的焊接牛腿，在焊接好的牛腿上安装若干条C型钢确保定位效果，沿着C型钢的外檐使锁扣钢管桩向一个方向插打。

4 插入锁扣钢管桩

桩基的施工完成以后，将钻机等设备机械撤场，将水上施工平台清理干净。在锁扣钢管桩施工之前，需要测量人员使用测量工具放出具体的位置，施工时要把握好围堰的两端锁扣钢管桩的方位，定位好围堰钢管的转角点，机械与设备提前进场后检验震拔机是否正常工作。将锁扣钢管桩运抵工程现场，在由工程人员进行详细的检测后来将锁扣钢管桩焊接加工，焊接加工先使用点焊，点焊结束以后用满焊填充，要求焊缝饱满，无焊渣，焊缝的厚度因水压影响不应小于3～4 mm，加工完成后抽2～4根短锁扣钢管桩由实验人员进行试验，如果锁扣钢管桩的桩体出现了弯曲，断裂，扭曲等形变缺陷，应当选择重新更换。

插打锁扣钢管桩一般采用大型履带式起重机与90型震拔机相结合的方式施工，该设备能满足钢管桩插入和大长度的拔出。在25 t轮式起重机的作用下，锁扣钢管桩可以迟缓的顺利吊装。当抵达设计的位置时，钢丝绳可以缓慢地再次松懈开，然后落在河床表面。将锁扣钢管桩先落到河床底部，然后利用全站仪等测量仪器来观测垂直度。达到标准后，可用振动锤击至规定深度。单次振动时间从12～15 min，每次插入操作应该直接到位，期间不能有中断。有时钢管桩会碰到地下的种种杂物，此时可正好恰当的减小土层纵深，但应小心不能影响围堰的整体的功能。

5 吸挖作业

钢管桩插打结束后在内部清理淤泥采用泥浆泵设备或者使用高压水。不可将其直接倾倒进水域中，会有很大可能造成严重的环境污染。使用泥浆泵将底部残留淤泥送到船上或者平台上，选翻斗车运送到提前选择好的指定地点。可能会碰到小部分由固体组成的地层，这时候泥浆泵就不能继续工作，应该切换成用抓斗来进行清淤作业。这种机器通常分为斗体和主体这两大部分。抓斗选择带齿的抓斗方便下斗。挖出后将用翻斗车运送到达指定的地点。在进行清淤作业时，应该有测量人员在现场随时待命，使用专业的测量仪器测出高程，为了预防持力层塌陷，设计底高程，应该在大于适当高度时立即暂停使用高压水冲刷。当底部高程处于2 m之上时，不应该继续喷水。在进行开挖的期间，一定要小心施工，使机械设备远离钢管桩小心施工，以免触碰并损坏锁扣钢管桩，以及围堰内支撑和其它连接件。当用机械挖到坑底部时，要小心施工以免将基底部的持力土层的结构破坏。如果实际挖开之后，地下水的实际状况和土层的地质结构和设计地质勘察资料有着根本上明显的区别，或出现异常现象或不明物体时，要立即暂停继续下挖，并且马上进行相关的处理措施后再向相关部门汇报，经过现场勘察同意后，即可继续挖掘。

6 围檩施工及支架安装

在完成了最后的合并后，应通过电焊将钢制托焊到锁扣钢管桩上，作为围护设置的支护结构。在起重机的作用下，檩条钢材在与钢管桩处于紧密结合状态时，可进行运输作业，在紧密度不佳时，应加设小钢板。

牛腿施工中应有测量人员给予准确的标高来控制牛腿焊接的位置，放样出所有的牛腿高程，测量人员检查各牛腿的高差，并将其抄平，把安装围檩出现的误差给降到最低。在支架的安装过程里一定要时刻注意整个围堰的外观有没有形体上的变化。如果子母口出现漏水的情况，立即使用棉条，木楔等物来堵住出水口。

7 堵水过程

锁口钢管桩准备施工前，需要针对子母口仔细清理。在保证洁净程度达到要求后，选择砂浆进行充填作业，并且在其中加入符合比例的膨胀剂。子母口最下面应焊上一个小隔板，有阻拦小石子等垃圾的作用，要注意电焊的方法，以保证钢管桩的穿透深度。在动工的时候锁边易于出现跑偏现象，导致边灌浆边漏浆等困难。在这方面，必须用浆液填充锁口，从而发挥堵水的作用。采用此方法时，如仍有肉眼可见的渗漏，需在子母口来灌浇，所用原材为细石混凝土。

8 封底混凝土水下施工

在挖到设计的高程之后，先要使用冲水设备冲刷锁扣钢管钢管桩，最后再让专业的潜水人员佩戴专业的潜水设备下到水里进行底部基面的整平与清理工作。尽可能将底部的锁扣钢管桩用水流把黏住的泥沙等，用以保障封底的密封程度达到标准。选择片石或者碎石，作为填筑用的材料，围堰应填筑回填，满足底标高要求。底封采用泵车和吊

车配合施工，导管采用水下灌注桩导管，在浇筑前应该由现场技术人员对导管进行严格的预紧检查，并且进行导管的止水的试验。下入导管后，导管位于最下端的出口处应该距离底部40～60 cm。当它被降低和固定时，一般选用C20标号的水下混凝土来作为封底混凝土，塌落度一般应处于100～180 mm。为了确保好混凝土和易性达到高质量要求，要准备好级配优良的粗骨料与细骨料，配合好水泥与粉煤灰的比例。混凝土不应该在现场配制，应在搅拌站用专业设备搅拌出，混凝土运输车待命，而后由其运输至现场，并利用混凝土导管来进行灌注，底部混凝土必须一次浇筑。封底混凝土的灌注顺序基本是：首先在下游处浇筑，其次在上游处进行浇筑。第一批的混凝土浇筑时，先用集料斗存放材料。料斗填满后，第一批混凝土浇筑。第一批混凝土浇筑完毕后，混凝土导管应该将埋设深度保证在0.6～0.8 m之间。浇筑过程应该是先灌注完一边后再将另一边灌注，灌注的过程中需要现场技术人员或者测量人员全程参与，实时使用测绳或者探杆来进行高度监控和封底混凝土的膨胀度，并按照施工规范正规正确的指导现场施工人员来把混凝土导管的埋设深度调整到位，还应该时刻与实验室方面进行协调沟通，进而监控好坍落度。混凝土浇筑结束，测量导管及导管中心标高，护筒周边及钢管桩墙标高，保证好最后的高程能达到图纸上的设计要求。封底混凝土顶面高程应该确保在设计的高程下面20 cm，因为灌注后的封底混凝土不可能绝对的满足设计高程，可以预留20 cm在封底混凝土达到强度后。再进行抽水和找平。

9 拆除锁扣钢管桩

围堰基坑回填施工完成后，应立即拆除钢管桩。本环节应按以下方法进行：一，钢管桩头处理采用振动锤，持续时间1～2 min。起吊过程中应充分考虑吊车荷载。钢管桩抗性过大，在控制各环节时间时可以选择间歇振动的方式，单次振动时间为15 min。单振锤工作时间为1.5 h，如有无法上拔等特殊情况，需暂停打桩作业，此时可适度下拔，再上拔。