锁口钢管桩支护在深水基坑施工中的应用

锁口钢管桩支护在深水基坑施工中的应用

陈建国

中铁八局集团第二工程有限公司

摘要：在当今的深水基坑施工过程当中，锁口钢管桩支护的应用越来越广泛，本文通过分析具体的案例实践，全面阐述锁口钢管柱支护深水基坑施工的应用，以深水基坑施工作为研究对象，讨论其施工的方案选择，引入锁口钢管桩技术，全面分析，提出在技术应用当中应该注意的问题，以更好的实现锁口钢管桩支护在深水基坑施工中的应用，指导实践。

关键词：锁口钢管桩；深水基坑；方案

随着科学技术的发展，对基础建设严格的要求，为实现质量和效益的双重性，解决深水基坑工程施工建设难题，深水基坑支护结构逐渐被应用到实践当中，对其进行深一步的研究具有深远的现实和理论意义。

一、深水基坑支护施工方案选择

在实际的操作过程当中，由于深水基坑支护的特点，被广泛的应用，其中选取多种方案为川南城际铁路沱江特大桥深水基坑施工提供参考，主要包括钢管桩围堰、钢板桩围堰、双薄壁钢围堰等多种选择，而根据实际的情况，经过对比分析，在各种方案当中，以锁口钢管桩围堰来对深水基坑进行施工建造，具有一定的优势。

首先，钢板桩围堰的防水效果较强，结构也相对稳定，操作简单，具有较强的可实施性，但是建造过程总所需的材料成本相对较高，供不应求，钢板桩围堰对地质结构也有要求，成为其应用中的极大阻碍。

其次，双薄壁钢围堰的防水效果较强，结构相对稳定，操作简单，但对于地质要求较高，相对于沱江桥深水基坑岩性变化较大，岩层地区不适用，水下爆破困难。无法正常沉入，基底岩隙堵漏质量难以控制，成为应用到此桥深水基础处理的最大障碍。

相对比以上几种方案，锁口钢管桩围堰从止水效果、安全性、工期和成本上都具有优势，在施工中所应用到的机器设备简便，易操作，从而能够降低成本，节约资源。

二、锁口钢管桩的设计方案

2.1锁口钢管桩的设计

钢管桩截面的设计，围堰承受力量的主要工具是钢管桩，钢管桩的截面设计直接影响到整个施工的质量，尤其在深水基坑中承担深水应力集中点在锁扣与管桩连接处，为了确保工程建设的安全性，根据相关的技术指标要求，在钢管桩的截面设计和施工中，必须严格把控其尺寸的精确性和准确度并且保证锁扣的焊接质量，必须经过拉拔试验合格后才能用于工程施工。依据《钢结构设计规范》的相关标准，在以结构稳定的前提条件下，保障能够应对岩层中出现的特殊岩体，使其能够插打到足够的深度，还要将钢管自身的厚度充分考虑，以适当的厚度来支撑围堰的压力。

钢管桩的支点设计。当钢管桩在被锤入或引孔进入深水岩层之后，在钢管桩之中的岩体承受一定的压力，锁扣在空间上相邻锁扣钢管桩之间有一定活动距离，桩位的垂直度需一直监控，因此在围堰内，需要施工钢围檩来平衡水压力对整个围堰水平压力。钢围檩的水平支撑时可以将钢管桩接触点所形成的细微变化不予考虑。

2.2主要的施工流程

2.2.1锁口钢管柱支护在深水基坑施工过程中，主要遵循以下的施工流程，从施工的初期准备阶段，依次经过钢栈桥搭设、插打深水平台、安装导向架、锤入钢管桩、开挖深基坑、寻找支撑点、开挖到位、封底混凝土、处理渗水缝、浇筑承台和墩身，最后实现钢管柱的拔出，一系列的流程化处理保障了整个施工过程的高效化。

2.2.2重点环节

锁口的设计。钢管桩锁口设计的截面形式一般有四种，包括即O-C型、T-C型、T-L型及C-C型，锁口是否能够有效的止水是衡量围堰质量好坏的重要标准，只有锁口的强度达到一定的标准，才能发挥锁口的止水功能，将各个钢管桩形成一个牢固的整体，使各个锁口之间实现高效的嵌合。

锁口钢管桩插打设计。插打方式的选择，在插打之后钢管桩之间能否实现无缝的接合，以及各个钢管桩的垂直度是否达标，都是施工当中需要严格把握的问题，每个环节都需要做到实时关注，及时调整方案。

2.2.3施工中的技术设计

第一，锁口钢管桩的设计。锁口钢管应当采用φ720×10mm的螺旋管两侧分别加焊I18字型钢及φ180×8直缝钢管形成锁扣钢管桩单体实现连接，在连接的过程中，必须做到顺直对接，保持水平等的状态，对于钢管桩的延长做好事先的连接，以保障其质量。

第二，锁扣钢管桩施工

1、插打围堰钢管桩准备工作

桩基础施工完成，拆除钢护筒。在钻孔平台牛腿上接长牛腿横梁与平台面板分配梁，梁端纵梁连通，钢管桩紧贴纵梁插打，保证其垂直度。并在钻孔桩施工时记录的地质情况指导施工。

2、测量定位

在围堰上下游一定距离的河岸陆地上设置控制测量点。在导向梁安装之前，用全站仪测放出围堰的内轮廓线；在钢管桩插打过程中，用两台经纬仪前方交汇法控制锁扣钢管桩的垂直度。

3、振动锤及起吊设备选型配套。

（1）振动锤选型

为了保证施工时锁扣钢管桩能够打入到设计入土深度，事先要对用于沉桩的振动锤规格进行计算选择，要求振动锤的激振力P大于钢管桩的贯入摩阻力，即P/Q＞1.1。

按激振力P＞土的动摩擦阻力R减去钢管桩和振动锤自重G进行选择。

激振力公式（《桥涵》P734）：

式中：L1—钢管桩在不同土层中的入土深度，（软土层3m，卵石层7m）；

U—钢管桩周边长度，K1—土层液化系数，τ1—不同土层的单位摩阻力，τ1=60KPa（淤泥层为0）G—钢管桩自重和振动锤自重。

（2）安装导向架。

测量定出围堰内外框线，在围堰内沿廊线插打导向桩。在导向桩上焊接制作上下导向架，两层定位架高差要大于2m。

（3）插打

先在支栈桥上焊接牛腿横梁并接长平台面板分配梁，梁端纵梁连通。钢管桩紧贴纵梁插打，保证其垂直度。桩位由测量放样在主栈桥上定出中心线，焊接导向架进行桩位导向，首先将导向桩打设到位。拆除导向架在导向桩上安装导向框，导向框分两层，一层位于牛腿横梁上，一层位于距河面2m。插打导向桩时进行试桩，总结工艺参数、设计指标，若与设计施工相比比较困难时，调整合适的方案进行施工。

第三，围檩支撑搭设。应通过精算得出支撑的具体数量、选取位置以及各点间的距离，在搭设第一道围檩时，应在支撑点周围钢管桩初接出牛腿并确保焊接质量，支撑搭设中，对桥位中心线进行精密设计，安置牛腿时，应将各个牛腿顶面设置为同意平面上，各个顶面受力均匀，不至产生变形，在支撑搭设之后，将钢围檩支撑与钢管桩之间的空隙进行密化处理，保障整个施工的安全性。

第四，岩土开挖设计。在实现锁口管桩打设之后，应对其进行岩土开挖，以挖掘机对基坑进行挖取，控制在第一道支撑之下的一米之内，随后对第一道实施加固，再进行下层挖取，同样控制在一米之内，并进行加固，依次直至完成最后的加固工作，一旦监测到深水基坑围堰周围的出现压力过大，则必须立即进行压力处理，防止围堰的坍塌。

第五，锁口漏水处理设计。锁扣止水为钢管桩施工重点，锁扣内填充材料强度适宜才能保证既能承受设计水压又方便拆除时钢管拔出，止水材料以M5砂浆为主，采用锁扣内填筑，合龙后及时填筑M5砂浆，确保砂浆填筑饱满及质量。

第六，垫层浇筑设计。深水基坑的开挖达到设计深度之后，应快速完成砼的浇注。由于各个锁口钢管之间的密闭性很难保障，渗水现象时有发生，挖出集水槽并及时的排水，保障施工过程的无水状态，以确保基坑施工顺利进行。

第七，支撑系统拆卸。在承台墩身建造完毕之后，便可进行对支撑的拆除，首先对最底层围檩支撑进行拆除，再对次层拆除，拆除时要注意减少围堰内外水压力差，避免围堰的崩塌，直至所有的支撑被拆除后，才能对钢管进行拆除。

第八，钢管桩的拆除。在拆除钢管桩时，应当向下震动，是锁口与水泥浆充分分离，之间形成空隙，再进行拔出。

三、锁口钢管桩支护在深水基坑施工中的关注点

首先，在深水基坑的施工过程中，需要对各种数据进行精确的测算，确定出具体的位置，以实现整个系统的稳定和安全性。其次，对围堰工程周围结构物变形进行及时监测，分析四周的岩层情况及水资源的分布，避免在施工中对水资源造成污染，在开挖过程中，针对不同的岩层选取相应的工具和方案。再次，在施工中加强各方面的监测，及时发现问题，寻找解决的对策，对施工过程严格把控。最后，控制好施工的总体时间，做好规划布局，避免深基坑的长期暴露，以降低安全隐患。

四、结论

通过以上分析和阐述，我们知道当今对锁口钢管桩在深水基坑施工中的应用不胜枚举，通过对施工过程进行整体的规划和设计，各大工程建筑都得以顺利完工，在保障速度的同时实现的效率，相比传统的施工安全性更加有保证，成本也相应的有所降低，本文通过对深水基坑施工方案选择、锁口钢管桩的设计方案、锁口钢管桩支护在深水基坑施工中的关注点三方面进行分析总结，力图为锁口钢管桩在深水基坑施工中的应用提供有益的参考，促进今后的施工建设行业走向更好的未来。

参考文献

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