简述河内桥墩基坑PC工法钢管桩支护技术

许传财 上海市水利工程集团有限公司

1.工程简介

本桥梁位于青浦区盈港路北侧、青安路西侧。桥梁横跨东大盈港河道，平面为“人”字形，见图1。桥梁上部为异形钢结构，下部共4个墩台，为灌注桩+承台基础结构，其中3个墩台位于陆地上，中心桥墩位于河道中。

图1 桥梁平面位置

中心桥墩基础施工内容包括：

桩基工程：8根Φ1000mm，长35米的钻孔灌注桩；

下部结构工程：其中承台基础长11000mm，宽5000mm，厚度1800mm，承台底标高-2.5m，承台顶标高-0.7m（图2所示）。现场条件：东大盈港河道为通航河道，河道常水位标高为2.6m至2.8m。桥梁西侧的老毛泾河道内有现状泵站一座，需对内河进行防汛排涝。因此，中心桥墩基础施工期间，东大盈港及老毛河泾河口均不能断流。

图2 中心桥墩下部结构剖面

2.基坑支护技术选定

针对钢套箱围堰技术、围堰筑岛技术、PC钢管桩支护技术，本着安全、节约、高效的原则，从工期、水域占用面积、实施难易程度、基坑安全性和工程造价五个方面进行比较分析，河内桥墩基坑采用PC工法钢管桩支护技术更为经济合理，对比分析如表1。

表1 基坑支护技术对比分析

3.基坑PC工法钢管桩支护技术

PC工法钢管桩支护技术通过设置在钢管桩两侧的锁口与拉森钢板桩连续咬合，形成一个整体单排的钢质连续墙体组合结构。

基坑内承台平面尺寸为11m× 5m，四周各留不小于1.5m宽度的施工作业区，结合PC工法钢管桩的尺寸，基坑支护平面尺寸为14.3m＊8.8m。同时在基坑转角位置设置角撑，角撑与基坑周边成45度，角撑支点距基坑转折点2.3m。在距基坑边缘4.3m位置设置两道横向对撑钢管，对撑钢管长度7.4m。根据河道内的常水位及承台结构高程，PC工法桩顶高程比常水位超高1m，即3.8m，基坑开挖底高程-2.6m。基坑深6.4米，基坑内外水头差5.4米，经过计算，选用L=15米，φ630，壁厚14的钢管桩与L=15米的IV型拉森钢板桩组合，桩底高程-11.2米，桩的入土深度8.6m。共设置二道水平支撑，第一道标高约3.8m，第二道标高约0.6米，如图1、2所示。

图1 PC工法钢管桩详图

图2 基坑支护平面、剖面 布置图

3.1 准备工作

人员组织：建立管理组织机构，检查特种作业人员的持证情况，所有人员进行详细的安全技术交底，无证及未经交底的人员，不得进入施工现场。

图3 转角钢管桩详图

机械设备：结合现场条件，以减少航道的占用为目的，本项目采用定位桩式平板船，船上配日力ZX470-5G挖掘机+FV400液压振动锤进行打桩施工。船及机械进场后，检查船舶及机械的设备合格证。其中，振动锤是打拔PC钢管桩的关键设备，需进行专门检查，确保线路畅通，功能正常，夹板牙齿不能有太多磨损。

转角钢管桩的准备：转角钢管桩的两个锁口夹角为90度，与常规的不同，需厂家提前定制好，与常规材料一同进场。

钢管桩及拉森钢板桩变形检查：钢管桩及拉森钢板桩装卸、运输过程中会出现撞伤、弯扭及锁口变形等现象，在插打前要对其进行变形检查。对变形严重的进行校正及锁口检查，对于检查通过的投入使用，不合格的直接退场不用。

涂刷黄油混合物油膏：在桩的锁口内涂抹黄油或混合物油膏，避免施工时泥土挤入，减少插打时锁口间的摩擦及提高PC工法钢管桩之间的止水防渗效果。

3.2 测量控制

利用本工程设置在陆地上的测量控制点，用全站仪测放出基坑的内轮廓线；在PC工法钢管桩插打过程中，用两台经纬仪前方交汇控制桩的垂直度。

3.3 插打PC工法钢管桩

PC工法桩材料用船水上运输至现场，打桩时直接采用机械手从运输船上夹起、振动法（液压长臂振动锤）施工。从西北角的转角钢管桩向东沿轴线逐根插打，最后回第一根桩合龙，形成闭合的长方形支护结构。在插打过程中须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合龙”的施工要点。PC工法钢管桩插打之前，采用4根拉森钢板桩固定，作为插打时的导向架，以控制PC工法桩的平面位置和垂直度。为了确保每一根桩插打准确，第一根转角钢管桩是插打的关键，定位对中和垂直校正后，先以桩身和液压振动锤自重下压，直至进入河床自稳为止，开启振动锤，同时工作臂慢速持续下压，振动锤打入，在下压和振动过程中，两台经伟仪观测垂直度情况，保持“慢速下沉、边沉边测”。

纠偏：PC工法钢管桩采用单根沉桩方式从转角桩开始沿轴线逐根插打，易向一边倾斜，累计误差不易纠正，桩面平直度难以控制。桩身在发生偏斜时需将桩往上拔出1.0～2.0m，再往下沉，如此上下反复振拔数次，可让桩的位置得到纠正。在插打过程中，随时测量监控每根桩的倾斜度，不得超过1%，当偏差过大不能用拉齐方法调整时，可拨起重打或手拉葫芦进行纠正，沉桩标高误差控制在50mm以内。

合龙：为保证合龙时两侧锁口互相平行，以免使用异形桩进行合龙，减少合龙的难度，当两端相距5～8根桩距离时，每一根桩都必须严格按第一根桩“慢速下沉、边沉边控制垂直度”的要求。若桩身存在偏斜，应逐根纠正，减少偏差，调整合龙。

相距最后4～5根桩时，每根桩沉入后立即测量缺口的宽度，控制好距离偏差，力争最后的缺口宽度与拉森钢板桩的宽度一致。如果存在偏差，在准确测量合龙桩的宽度后，加工大小合适的拉森钢板桩。插打前使桩身两侧的锁口分别与沉入的钢管桩锁口阴阳咬合，插打时桩身慢速下沉至设计高程，最后实现合龙。

3.4 后续施工

PC工法钢管桩合龙后，在基坑4个角各设置一个沉降、位移观测点，每天观测一次，在基坑开挖期间每天观测2次。当观测值相对稳定时，可适当降低观测频率，如果累计变化值或日变化值达到报警值，立即停止施工，及时与设计单位沟通，采取相应措施。

4.结语

该桥梁河内桥墩基坑施工采用PC工法钢管桩支护技术，保证了东大盈港的通航及老毛泾泵站防汛排涝要求，同时缩短了工期，基坑整体稳定性好，止水防渗效果明显，经济适用。本工程的顺利实施也为同类型工程项目的施工提供了借鉴。