管工管型锁口钢管桩围堰施工技术

管工管型锁口钢管桩围堰施工技术

黄忠睦

中铁上海工程局集团有限公司上海市200000

摘要：管工管型锁口钢管桩围堰成桩效果好，堵水效果良好，围堰为钢管与钢管连接，安全系数高，不需大型机械设备，进出场方便，安装与拆除施工速度快，还可以多次循环利用,工效高。

关键词：咬合封闭空间止水循环快速

引言：：

近年来，沉井、拉森钢板桩围堰、双壁钢围堰在跨江跨河等深水基础或深基坑施工中应用相当广泛。由于沉井工序繁杂，需大型场地进行预制沉井节段，还需大型机械设备进行拼装，耗费大量时间及财力；双壁钢围堰虽然堵水效果好，但制作及拼装过程复杂，不论是桥位拼装还是浮运，工期周期长，并且施工完成后未能全部拆除，成本造价过高。为克服深水基础施工中这三者存在的不足，管工管型锁口钢管桩围堰应运而生。

1.工程概况

南宁铁路枢纽新南宁邕江四线特大桥主跨（72+2×128+72）m连续梁20#～22#号桥墩基础位于邕江水中，现施工常水位水深约5.3～13.8m，河床覆盖层较厚，30m内地质大致情况是第一层覆盖层粘土厚1.5m，第二层细圆砾土厚10m，第三层泥岩夹泥质粉砂岩夹褐煤20m。施工水位+63.85m,百年一遇流速2.1m/s。其中20#、22#桥墩采用管工管型锁口钢管桩围堰是本桥施工关键工序之一,工艺流程图见图1。

图1工艺流程图

2.工艺综述

施工准备后在加工场进行锁口钢管桩及导向架的加工制作，运送至桥位处，精确测量定位导向架，采用汽车吊配合振动锤振动钢管桩下沉达到设计深度。钢管桩全部插打封闭成型后，进行围堰内部河床覆盖层开挖，将承台与封底范围内覆盖层全部挖除，并采用吸泥机进行浮碴清理，水下浇筑封底砼。待封底砼等强后抽水至支撑标高处,安装内支撑后再继续抽水，至下一层内撑处先安装内支撑，完毕后再抽水到封底砼顶面，对有渗水的钢管桩锁口内进行粘土封堵止水，清基后进行承台施工，承台施工完成后进行围堰拆除。具体结构见图2-1、2-2。

图2-2立面图

3.工艺原则

所有钢管桩通过锁口结构自上而下相互咬合，最后封闭成型。钢管桩导向架要求精确定位。锁口钢管桩的插打要求控制好垂直度及满足设计深度，合拢处钢管桩确保锁口的咬合。管桩施工后具有良好的止水效果，必要时在锁口间进行填充粘土。

4.操作要点

4.1施工准备

（1）焊接工艺制定、试件制作、试验、工艺评审等。

（2）承台范围内的钻孔桩施工完成。

（3）钢管桩插打的水上施工平台搭设完成，或者打桩船已经就位。

（4）现场核实地质资料并进行测量定位。

4.2锁口钢管桩、导向架加工

1锁口钢管桩加工

材料进场后进行验收，在加工场内进行钢管桩焊接等强接长工作，钢管桩的插打过程中注意同一截面最大焊接数目为50%。

接长后的钢管两侧分别焊接焊接φ168mm（δ10mm）钢管和I20a工字钢作为钢管桩锁口。φ168mm钢管与I20a工字钢自钢管桩顶部至底部以上50cm，长度15.5m。φ168mm钢管与φ630mm钢管间两侧采用竖向加劲板加固，与联接的钢管满焊，自钢管桩顶部每30cm设置一道。钢管桩底部至以上50cm梆焊δ10mm钢板，作为补强圈，防止搭设时底部刃角卷起。锁口钢管结构见图4.2-1。

图4.2-1锁口钢管桩构造平面图

2导向架加工

为保证锁口钢管桩插打位置准确和保证其垂直度，施工前需设导向架。导向架净间距65cm，采用I45a工字钢制作。钻孔桩完成后，拆除围堰范围内的钢平台，在锁口钢管桩插打轮廓线内安装导向架。导向架顶面与钢平台顶平，共设上下两道，每道为两根。导向架外侧与钢平台主梁焊接，上下高差为1m，内侧导向架通过竖向稳定桩打入河床内固定，上下高差为3m。

4.3钢管桩吊运及堆放

装卸钢管桩采用两点吊。吊运方式采用单根起吊，并注意保护锁口阴阳头，防止锁口变形。管桩堆放在平坦加固的场地上，堆放前对场地地基土进行压实处理，压实度不小于90%。堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑施工方便。

4.4钢管桩施工

（1）打桩机械选择

打桩机满足锁口钢管桩插打、拔除工作要求。结合现场地质情况，打桩机选择25t汽车吊结合DZ90振动锤形式。

①钢管桩打设

用振动锤夹具夹起钢管桩慢慢放松吊机钢丝绳，对入导向架内，确认桩身垂直度满足要求后，开动振动锤振动，直至将桩打至设计深度。每根桩的下沉不可中途停顿或中断较长时间，以免桩周围土恢复造成下沉困难。钢管桩结构咬合见4.4-1。

4.5基坑开挖与封底砼施工

钢管桩施工完成后，在保证围堰内水位与江水位一致的情况下，即可进行基坑开挖。基坑开挖采用长臂挖掘机进行开挖，然后剩余用吸泥机进行吸泥，确保围堰范围内。基坑开挖至承台底以下1.5m时，进行封底砼施工。封底砼采用C20砼，厚度为1.5m。采用两台QY-25吊机分别吊装两根导管，导管顶部各设置一个料斗，从承台两对角向中心环绕浇注，直至完成整个围堰内封底砼施工。

施工过程中，在钢管桩围堰上设置测量悬线控制封底砼浇注高程。导管每次移动距离不大大于导管有效半径的1/2。

4.6支撑安装

1）内支撑结构

内支撑由围檩、牛腿托架和支撑钢管组成。牛腿托架采用[20槽钢，托架上设挡块，采用[20槽钢制作，托架沿钢管桩四周布置，间距4m；围檩由三根I40a工字钢制作，并于两端设63cm×70cm×1cm钢板以焊成整体；斜撑处设置63cm×100cm×1cm钢板；对撑为φ800mm，δ10mm钢管。顺桥向布置两道对撑，承台四角各布置2道斜撑。为保证支撑整体受力，纵横向围檩采用电焊连接，并于交角处加设三道10mm的加劲三角形钢板，钢板边长为50cm，另钢围檩背面与锁口钢管桩间必须密贴，若有缝隙应加焊钢板。内支撑布置详见图4.6.-1。

图4.6-1内支撑布置平面图

2）内支撑安装

沿钢管桩四周每隔4m焊接[20槽钢托架，焊缝必须满焊，高度不小于6mm。托架必须错开钢管支撑位置。托架安装完成后吊装工字钢梁，并与钢管桩有效焊接。四周安装完毕后形成封闭的圈梁。

4.7栏杆及爬梯安装

在围堰四周的平台位置处应设置栏杆，并挂密目网，以防止平台上物体坠落堰内。

4.8基坑抽水

封底砼达到设计强度后，采用四台潜水泵进行围堰内抽水。然后将封底砼内的泥沙杂物等清理干净，以便进行承台施工。

4.9围堰拆除

承台浇注完毕后，待砼满足拆模要求，及时拆除模板然后依次拆除钢管支撑与围檀，吊出围堰，再利用振动锤逐根拔除钢管桩，完成锁口钢管桩围堰拆除。

5.结束语

管工管型锁口钢管桩围堰围技术存在以下特点：受力结构，刚度好，安全性高。在深水基础与深基坑中，通过相邻钢管之间的锁口咬合，形成封闭空间，辅助填充不渗水的粘土措施，在深水基础中有效进行止水或挡土。锁口钢管桩围堰克服了拉森钢板桩围堰接头不严密容易漏水的现象，大大提高了止水的效果。

管工管型锁口钢管桩围堰围施工适用于基坑支护结构，尤其是软弱土层如淤泥质土、流砂层等深基坑支护结构的设计与施工，提供了一定的参考与借鉴作用。

参考文献：

[1]《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2012)

[2]《建筑结构加固工程施工质量验收规范》GB50550-2010

[3]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）

[4]《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）。