钢管（板）组合锁扣桩在深水承台施工中的应用

方昂，徐健 （安徽省公路桥梁工程有限公司，安徽 合肥 231600）

1 工程背景

亳州市蒙城县S305桥梁布跨为9×40m+（80+145+80）m+10×40m，全长1072.5m。主桥上部为80+145+80m三跨变截面连续钢构桥，下部为双薄壁墩接承台和群桩基础，引桥上部为40m预制组合T梁，下部为桩柱式双排桩基础，桥台为肋板式桥台；10#、11#墩共设8个承台。单个承台整体尺寸为11m×19m×4.5m（横桥向×顺桥向×竖向），桩基采用15根直径1.6m的钻孔灌注桩基础。

图1 10#、11#墩单幅承台平面图

2 围堰形式的确定

在工程实践中，钢板桩的截面形式有以下四种：U型、Z型、直线型、组合型。其中U型钢板桩在加工、制作、安装等方面都优于其他三种形式，所有在实际施工中应用最为广泛。

图2 钢板桩的截面形式

钢板桩制作方便、可重复利用，具有较好的经济效益，但其刚度较小，导致钢板桩无法在基坑较大的工程中应用。为解决这一问题，组合钢板桩支护结构形式（钢板桩与H型钢、钢管桩交叉组合）将会得到广泛应用。这种组合的结构形式，不仅满足刚度的要求，在一定程度上也降低了施工成本，同时也有较好的止水效果，根据现场多种情况综合分析：深水承台施工的围堰形式采用钢板、钢管组合锁扣桩，组合形式如图3所示。

图3 钢管、钢板桩组合形式

围堰结构：钢板桩选用IV型，采用组合锁扣桩加内部支撑结构围堰。钢管（板）桩采用Φ710×10型锁扣桩，桩长30m。

围檩内支撑设计4层。第一层围檩采用2HN600×200型钢，对撑和斜撑采用2HN600×200型钢；第二层围檩采用2HN700×300型钢，对撑采用2HN700×300型钢和Φ710×10钢管，斜撑采用2HN600×200的型钢；第三层围檩采用3HN700×300型钢，对撑采用2HN700×300型钢，斜撑采用2HN600×200和2HN700×300型钢。第四围檩采用3HN700×300型钢，对撑和斜撑采用2HN700×300型钢。平面布置图如图4所示。

图4 钢围堰平面布置图

3 组合钢管桩围堰施工

3.1 测量放线

为保证钢管、钢板组合锁扣桩施打位置准确无误，应加强承台控制点的保护，插打钢管（板）组合锁扣桩前需设导向架及导向框，插打过程中测量人员现场测量控制，保证位置、垂直度符合设计、规范要求。

3.2 导向架及导向框

①在支栈桥上焊接牛腿横梁并接长平台面板分配梁，与梁端纵梁连通。桩位由测量放样在主栈桥上定出中心线，焊接导向架并将导向桩打设到位。利用导向框插打第一根钢管桩，第一根钢管桩插打至持力层停止，然后进行第2根钢管桩插打，完成第一阶段钢管桩插打。

②将第一阶段钢管桩引孔继续第二阶段插打至设计标高。

图5 引孔示意图

3.3 钢管（板）桩的检验、吊装、堆放

3.3.1 检验

钢管（板）桩运到工地后，先清理锁扣杂物，对缺陷部位加以整修。

3.3.2 吊运

装卸宜采用两点吊，吊运时应注意保护锁口免受损伤。吊运方式有两种：成捆起吊和单根起吊。

3.3.3 堆放

堆放地点要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上。

3.4 钢管（板）桩打设

钢管（板）桩采用80吨的履带吊配合150型振动锤打入施工，插打钢管（板）桩围堰顶标高为26m，打桩前要逐根检查钢管（板）桩，剔除不符合要求的钢管（板）桩，在钢管（板）组合锁扣桩的锁口内涂油脂，以方便打入拔出。

①送桩：打桩机吊起钢管（板）组合锁扣桩移动至桩位附近。

②定位：钢管（板）桩下端系缆风绳，采用履带吊起吊，当钢管（板）桩接近垂直状态时，利用缆风绳控制就位，就位误差控制在±50mm内。

③垂直度校正：利用2台全站仪在两个方向控制垂直度，垂直度控制在1%内，如垂直度超过1%，应当拔起重新施打。

④打桩：单桩逐根连续施打，每块钢管（板）桩自起打到结束中途不停顿，桩顶标高控制在±50mm内。

⑤钢管（板）桩插打至设计标高后，立即与定位横梁进行焊接。

⑥施打过程中，须遵守“插桩正直、分散即纠、调整合龙”的施工要点。

3.5 合龙施工

在即将合龙时，要先插后打，待全部合龙后，再逐根打到设计深度。

3.6 围檩、内支撑施工

钢管（板）桩施打完毕后安装第一层围檩支撑，然后抽水，采用长臂挖机（配合吸砂设备）进行基坑开挖，基坑内采用水泵排水，做到基坑角部不遇任何松土堆及其他障碍物，如碰到地下障碍物应及时清除掉，应分层、分区、对称连续开挖。

按施工图纸将土体挖到第二层内支撑以下50cm，然后放出中心线及安装线，进行第二层围檩支撑安装。先安装围檩再焊接牛腿，后进行斜撑焊接安装，做到先撑后挖要求；按照上述方式进行第三层、第四层围檩施工，继续开挖至封底底部，浇1m厚封底混凝土。

3.7 围堰拆除施工

承台施工完成并达到设计强度后，及时进行体系转换，即在承台和围堰之间回填砂土，然后进行墩身施工，逐层拆除围檩，最后拔除钢管桩。

拔桩时，先锤击振动首根钢管（板）组合锁扣桩，先将所有钢管（板）桩均拔高1～2m，使其松动后，再依次拔除。

4 钢管（板）组合锁扣桩围堰施工中的防漏水措施

①钢管（板）组合锁扣桩在运到现场后，派专人清理索口间杂物及变形情况，应及时调正索口变形的钢管（板）组合锁扣桩；

②在锁口内涂抹油膏（重量配合比为沥青：黄油：滑石粉：干锯末 =4∶6∶10∶1）可有效防止钢管（板）组合锁扣桩的漏水；

③在施打钢板（管）桩时，应严格控制其垂直度，从而保证锁扣密贴；

④钢管（板）组合锁扣桩围堰在抽水后若存在较小的漏水现象，在漏水处溜下一袋填充物（木屑干细沙拌合物），在水头压力差的作用下，填充物会被吸入接缝的漏水处，可有效地减少漏水量；若抽水后漏水现象较为严重，则将旧棉被或土工布裁剪成长条状，对漏水处进行堵塞。

5 施工质量控制

①在拼接钢管（板）组合锁扣桩时，两锁扣端头间缝隙≤3mm，断面上的错位≤2mm，使用新钢管（板）桩时，要有其机械性能和化学成分的出厂证明文件。

②对组拼的钢管（板）组合锁扣桩两端要平齐，误差≤3mm，钢管（板）组合锁扣桩组上下一致，误差≤30mm，全部的锁口均要涂防水混合材料，使锁口嵌缝严密。

③桩身要保持垂直，每组板桩在水平和竖直方向的倾斜度不超过5‰。确保围堰能顺利合龙。

④在使用拼接接长的钢管（板）组合锁扣桩时，相邻桩的拼接接头上下错开至少2m。

⑤在接长焊接时，相邻焊缝高度差不得小于1m；焊接时要采取控制变形措施，焊后两对角线误差不大于2mm；直线度、平面度不大于2.5mm。

⑥对围堰进行位移和应力监测。日常施工期，1次/d，每天观测一次；当钢围堰监测值相对稳定时，可适当降低监测频率，1次/3d，每3天观测一次。

6 结论

钢管（板）组合锁扣桩围堰在S305项目上成功应用，充分利用了组合锁扣桩围堰截面刚度强、抗弯性能好的特性，围堰施工完成后其沉降、变形均符合设计及规范要求，止水效果明显，但在施工过程中，应该严格控制锁扣钢管桩的施工工艺，保证工程质量达到既定要求，这对今后在深水环境下的桥梁施工作业具有一定的借鉴意义。