桥梁工程锁口钢管桩围堰施工技术

杨津

（河北铁路事业发展中心，河北 石家庄 050000）

0 引言

随着我国铁路桥梁工程项目日益增多，深水桥墩施工越来越常见。桥梁工程锁口钢管桩围堰施工是桥梁整体施工的重要环节。为避免桥梁工程因相关施工问题而导致整体质量受到影响，在桥梁工程锁口钢管桩围堰施工之前，应预先进行地质勘察，了解铁路桥梁工程锁口钢管桩围堰技术应用的难点，处理好围堰开挖和支撑的关系，结合现场实际地质情况制定可行的施工方案，对各个施工环节进行规范性施工，严抓施工质量，在相关施工过程中将变形量控制在合理范围内。

1 工程概况

某铁路桥梁墩采用桩基础，钻孔桩基础采用筑岛平台施工，最终实施围堰方案开挖基坑，但围堰的防水、阻水难度较大，经过多方探讨拟采用锁口钢管桩结构形式的围堰方案，以有效解决基坑桩基及承台施工问题。

2 锁口钢管桩及锁口钢管桩围堰施工特点

2.1 锁口钢管桩的特点

锁口钢管是带有锁口的一种钢管，有各种尺寸及联锁形式，不仅强度高，还可在深水中施工。在施工中，围堰内有纵横向支撑，由许多互相连接的单体构成，其中包含各种尺寸及联锁形式，而每个单体又由许多钢管桩组成，且应用中都能独自抵抗倾覆、滑动和防止联锁处拉裂。

2.2 锁口钢管桩围堰施工特点

在锁口钢管桩围堰施工中，为防止因流速增大引起水流对围堰、河床的集中冲刷，施工前可以在上下游及两岸设测量观测点，保证堰体外坡面有受冲刷危险时及时获取相关参数信息。同时，施工中应控制围堰长和短边方向，按照从上游向下游的顺序进行合龙。黏土中不宜使用射水下沉办法，如发现问题则需立即纠正，避免对施工建设造成影响。

3 锁口钢管桩围堰施工方案

3.1 锁口钢管桩围堰施工方案设计依据

3.1.1 服务年限

桥梁工程采用锁口钢管桩结构形式的围堰方案，部分区域以放坡法为主。在深基坑支护设计时以临时支护为主，服务年限以支护竣工结束后1年时间为计算基准。合理控制基坑安全等级，依据相关标准要求设计，全部区域围堰施工的安全等级要求为一级，具体可依据不同等级分布进行验算，并详细记录相关数据，为后续施工作业的顺利开展奠定良好基础。

3.1.2 参数验算

综合考虑基坑壁（边坡）高度、实际条件、边界特征等，按照支护断面完成围堰开挖深基坑安全等级及参数验算工作。同时，依据工程勘察报告，科学确定施工作业相关指标。该工程地质参数如表1所示。

3.1.3支护结构

根据该铁路桥梁工程锁口钢管桩围堰建设要求，考虑支护结构的整体支护效果，注意分层处理、施工阶段进度与质量控制，组建专业化施工队伍，监管部门要积极参与，全程跟踪管控。同时，控制各放点位置，并逐一校对，做好记录；合理控制钢绞丝强度（1 860N/mm2），截长预留大于700mm张拉长度，沿杆体轴线间隔1.5～2.0m/个，确保整个支护结构的稳定性。

3.2 施工方案

锁口钢管桩中的钢管加工比较简单，能够满足现场施工要求，虽然用钢量高达820t，但可大部分回收并用于支架工程，锁口钢管桩加工和插打都可利用现有设备，平面形状参照桥梁承台系梁的形状布置。该桥梁工程锁口钢管桩围堰总长192m，钢管桩174根，以满足施工要求。锁口钢管桩围堰无缝钢管转角点1-2-3-4-5-6，迎水侧沉入，上层中心标高212.0m，下层围檩在基坑开挖完成并浇筑封底混凝土后拆除，内撑采用强度标准Q345钢管提高荷载，为承台、系梁浇筑腾出施工空间。

4 锁口钢管桩围堰施工要点

4.1 开展工程勘察工作

该桥梁工程在深基坑锁口钢管桩围堰施工中，考虑当地自然环境和地质情况，采取科学合理的锁口钢管桩围堰施工方案，重点对地质、水文条件等进行勘察，深入了解不同施工区域的地质差异，结合实际地质情况准备材料。

4.2 确定最不利工况

分析钢管桩在各工况下的受力情况，在围堰内开挖土石方至上层内撑底部要求标高211.0m，桩底固结在开挖面以下地基中，荷载为开挖面以上土压力和水压力形成的线性荷载，基坑挖至下层支撑底面标高207.0m，上端与上层围檩、内支撑系统铰接。安装上、下层支撑后，基坑开挖至封层，具体挖至封底混凝土层底面标高201.0m，侧向荷载为开挖面形成线性荷载。拆除下层围檩及内撑系统，保留上层围檩、内支撑系统。钢管桩下端固结在封底混凝土中，侧向荷载为封底混凝土顶面以上土压力和水压力形成的线性荷载。

4.3 建立围堰模型

锁口钢管桩围堰采用Midas Civil桥梁结构计算软件整体建模。钢管桩与承台底地基固结，对于灰岩地基固结点位于承台底下1m。内撑与内撑间采用共节点刚性连接方式，围堰荷载按自重系数为1施加，工程在施工中只计算覆盖层土压力，施工荷载按q=45kN/m2考虑，避免施工出现安全问题。

4.4 支撑体系施工

在加工场地，将钢管桩与锁口钢管、工字钢按设计图焊接成为整体，要求开口竖直、平顺，开口宽度误差不小于2mm。为了保证钢管桩与工字钢及锁口无缝钢管的焊缝质量，无缝钢管ϕ168mm割口处理后与工字钢形成锁口，沿钢管桩纵向50cm设置一道加固钢管肋。

4.5 角撑内撑施工

基坑支护若存在问题，会为后续建设埋下安全隐患，常见病害类型主要分为3个方面，即防护加固工程结构变形、坡面变形及坡体变形。为避免施工问题，要求在角撑梁施工过程中将桩表面浮土清理干净，确保同一标高下的梁顶齐平。基坑凌空面如作业高度大于1.5m安装配套安全网，以构建全面的安全防护体系，内撑梁施工之初首先要设置立柱，保证设计与实际施工情况相同，提高整体施工建设质量。

4.6 合龙

为了确保钢管桩围堰合龙时两侧锁口互相平行，应测量钢管桩底部，计算桩底钢管之间的距离，调整角桩方向，确定下一道施工工序，减少施工过程中出现的合龙偏差。另外，及时调整导向架位置，将合龙位置选择在角桩附近，并不断调整钢管桩锁口与上一面锁口之间的间距，每隔10根桩进行一次校核。

4.7 吸泥清基

在钢管桩锁口围堰施工完后，配合高压射水设备和专业吸泥机进行吸泥，将基底清理干净。该桥梁工程锁口钢管桩围堰施工过程中，共采用了4台吸泥机在围堰四周进行移动吸泥，并在围堰外围布设1台备用吸泥机，以便其他机械出现故障或堵泥时可随时使用。吸泥过程应分层反复地进行，慢慢地提高吸泥管口到水平面，直至吸泥到设计标高方可停止吸泥机工作，然后待围堰水中的泥砂沉淀以后，再进一步进行吸泥作业。

吸泥过程中，在吸泥管和排泥管弯头处非常容易出现堵塞，对此应及时进行处理，避免沙袋、木块等掉入围堰内导致吸泥设备被堵塞。对于一些泥砂比较难吸出的情况，需要采用高压水枪对其进行冲洗，确保泥砂被冲散后能够进行吸泥操作为止。待围堰内的吸泥量达到设计要求后，由专用高压水枪清洗钢护筒上的泥浆，确保基底平整度。

4.8 封底

待基底泥浆清理干净后，进行封底操作，具体采用塌落度为20cm左右的C30水下混凝土，按照相关工艺进行施工，避免浇筑过程中出现混凝土渗漏或封底失效等质量问题。

4.9 围堰堵漏

抽空围堰内的水后，围堰内外会形成水位差，此时采用在围堰内侧布设塑料薄膜的方式进行围堰堵漏，即安排专业潜水工对围堰锁口位置布设一道塑料薄膜，在围堰内水位被抽干下降的过程中，塑料薄膜被紧紧地吸附在围堰锁口缝隙上，从而起到止水的效果。若在施工过程中，出现堵漏失败，应及时采取补救措施，并需要对钢板桩进行防渗漏检测，特别是锁口部位需要每隔1～2m进行松紧试验，确保密实度满足要求。在施工过程中，若出现渗漏且渗漏量较小，则可以等降水以后再进行处理；若渗漏位置在锁口处，则采用黏土或堵漏剂直接封堵；若渗漏量比较大且水位较深，则采用沙袋或堵漏剂进行堵漏。在打入钢板桩之前，可使用锯末和黄油的混合物涂抹在紧锁装置上，起到减小阻力、提高防渗漏的目的。

4.10 钢支撑拆除

支撑拆除可以理解为“倒换”过程，如发现支撑轴力接近设计值，则需要对支撑进行加固或增加新的支撑。钢支撑拆除应随土方回填分段进行，遵循“先下层、后上层；先两端、后中间”的原则，可以在活动端设2台100t千斤顶取出钢楔块，用汽车吊将支撑吊出基坑，相邻支撑不得同时拆除。支撑拆除前应完成传力体系构建，发现异常情况需启动应急预案，及时通知相关部门协商解决，注意相邻支撑内力变化和基坑变形情况。

4.11 质量检测

该桥梁工程根据施工现场的地质情况，选择安全系数较高的围堰对其进行施工。在施工的过程中，注意桥梁工程锁口钢管桩围堰的施工质量控制，做好质量检测，避免施工过程中出现下沉、开裂、渗漏等事故。在围堰底部、中间节点位置和顶部布设3个监测点，定期进行监测，为后续施工建设提供技术指导。通过锁扣钢管桩围堰施工，有效地保证了3号墩的施工安全与质量，不仅缩短了建设工期，还为大桥深大基坑开挖提供了较好的施工范例。

5 结语

合理应用锁口钢管桩围堰施工技术，不仅可以降低桥梁工程围堰施工过程中可能出现的坍塌风险，而且可以为桥梁承台施工提供良好的条件，同时还可以缩短桥梁承台施工工期，提高施工质量。竣工验收结果表明，该铁路桥梁工程质量合格，施工后监测未出现明显质量问题，表明所用施工工艺和施工技术有科学有效，确保了工程整体施工质量，取得了良好的社会效益和经济效益。