永定河特大桥13#主墩围堰锁扣钢管桩施工工艺分析

永定河特大桥13#主墩围堰锁扣钢管桩施工工艺分析

侯仁江

中铁上海工程局集团第一工程有限公司 江苏南京 211100

摘要：京雄高速公路项目工期压力巨大，其中永定河大桥主桥施工进度决定项目成败，且重中之重是大桥主墩施工，而围堰又是主墩施工的基础。根据施组倒排的工期，锁扣桩施工不能超过30天。故针对锁扣桩施工过程中施工功效较低、安全质量风险较大的情况，必须采取必要措施予以解决。

关键词：京雄高速公路；钢管桩施工；锁扣桩施工；

一、工程概况

京雄高速公路项目部一分部负责施工的永定河大桥主桥主墩承台围护结构采用锁口钢管桩围堰，围堰结构采用φ820×16mm锁口钢管桩，单个围堰锁口钢管桩共计120根，矩形布置。围堰长32m，围堰宽28.1m。西岸13-2#主墩锁扣钢管桩围堰自2021年10月4日开始施工，于2021年11月5日围堰锁扣桩整体插打到位，历时32天，13-2#墩围堰共120根锁扣钢管桩，平均工效4根/天。由于施工过程中存在以下问题：一是锁扣桩加工质量出现诸多问题，导致现场修复占有时间较长，且增加插打难度，降低功效；二是主桥桥址处地质为胶结状砂卵石地层，卵石层厚度约17-24米，锁扣桩插打难度大，无法一次性打入设计深度，且插打过程中垂直度偏差较大。

二、施工过程

针对锁扣桩施工过程中出现的问题，项目经理组织技术、物资、安质、试验、作业队伍等人员共同讨论研究，一致认为要提高施工功效，降低施工风险，必须提高进场锁扣桩加工质量、 采用双层导向、旋挖机引孔等措施。

1、锁扣桩加工

由于工期紧，锁扣桩全部由专业钢结构加工厂进行加工。一开始由于项目部缺乏相关施工经验，加工厂重视程度不够，加工出来的锁扣桩有很多问题，主要集中在以下问题：

A820主管对接焊不饱满，焊缝检测显示未熔透。对钢管整体受力产生影响，焊缝处为围堰薄弱处。

图1对接焊不饱满         图2焊缝未熔透

解决措施：钢管对接口打45°坡口，内测采用钢衬垫，底部留4-5mm缝隙，保证焊缝饱满，熔透深度不小于原材厚度。

锁扣桩阴阳头对接未打坡口，焊接未熔透，打磨后焊高不2mm，焊缝断裂。阴阳头焊接质量直接影响围堰后期止水效果。

解决措施：阴阳头焊接要与主管一样进行坡口处理；对接焊时，底部留2-3mm间隙，保证焊缝熔透。

锁扣桩整体不顺直，三管（阴阳管+主管）中心不在一条直线上。锁扣桩整体不顺直会造成锁扣桩阴阳头无法契合，会造成阴阳头破损，严重影响止水效果。

图3阴阳头不顺直图4阳头磨损

解决措施：钢管桩的对接焊、阴阳头的对接焊、阴阳头与主管的焊接均在定型胎具上进行；阴阳头与主管焊接采用对称分段焊接，避免钢管受热变形。

2、导向架安装

管桩插打采用双侧双层定位导向架，保证锁扣桩垂直度在0.5%以内。

3、锁扣桩插打：锁口桩采用DZ120振动锤插打，首次插打直边锁扣桩，打完一排桩(5根以上），再进行角桩的插打。若首次插打角桩，会造成角桩容易偏位，影响整体围堰尺寸。

图5锁扣桩首次插打图6锁扣桩第二次插打

锁扣桩第一次插打至导向架顶。一次性将围堰一侧锁扣桩统一打到导向架顶部，然后拆掉上层导向架，对锁扣桩进行第二次振击，直至设计桩底标高或不再进尺为止。

对未达到设计桩底标高且不再进尺的锁扣桩进行引孔处理。引孔采用SR180型旋挖机配合A60cm钻头，利用锁扣桩作为护筒，将内部的密实卵石钻出，再进行振击，一边引孔一边振击，往复如此，直至打至设计桩底标高。

图7锁扣桩引孔及插打图8围堰合龙

4、围堰合龙：锁扣桩插打从围堰的一角开始，由于第一根锁扣桩为后续桩的基础桩，所以需要仔细安装。其余各锁扣桩即可以第一根锁扣桩为基准，合龙口位置选择在起点一侧的另一角位置，其插打顺序示意图可由如下所示。

在整个锁扣桩施打过程中，开始时插一根打一根；每边到剩下最后8-10根时，要先测量角桩与钢管桩之间的距离与角度，然后逐根调整锁扣桩间距，确保围堰能够成功合拢。合拢后再逐根引孔打至设计标高。最后8-10根合拢是围堰施工中的关键一步，直接关系到围堰能否闭合。采用先测量后插打的方式可以便于对围堰合拢口的调整。

永定河特大桥13-2#围堰合龙后，经过与设计坐标对比，合龙角点位置偏差最大为5cm。偏差产生主要原因为锁扣桩在加工过程中不顺直，导致最后几根桩与设计位置有偏差，后续施工将加大锁扣桩的加工控制，保证锁扣的顺直度。

5、锁扣桩施工功效分析

13-2#锁扣钢管桩围堰设计共120根锁扣桩，从南侧水平段开始顺时针方向依次插打，将东南角角桩及其相邻五根桩作为合龙段。每根桩进行2-3插打，可打设至设计标高。

平均每根锁扣桩从吊装到安放至导向架需要0.5小时，第一次插打至导向架顶口（底标高为+26.4m）需要0.5小时，其中有少数锁扣桩插打困难，进行反复拔起插打，最长用时3个半小时。

南侧锁扣桩第一次插打结束后，统一进行引孔及二次插打，引孔采用SR180钻机，每次引孔深度1-1.5m

，第一次进行引孔时间需要1小时左右，因为第一次清基，河床标高为+29m，所以第一次引孔标高至+26m，后续再进行引孔，直至标高插打到位至+22.55m,平均一根锁扣时间需要2.5小时，孔内有大卵石造成引孔困难，最长用时3.6小时。

三、主要成果

通过西岸北侧13-2#墩围堰锁扣桩施工过程发现的这些问题，项目部各对口部门加强了对锁扣桩加工厂加工质量的管控，施工队伍优化了作业人员配置，现场加强了过程监管和合理组织，降低了交叉施工带来的影响。西岸南侧13-1#墩围堰锁扣桩自2021年11月2日开始施工，于2021年11月27日成功，历时26天，且克服了北京空气黄色污染预警和第一场降雪导致的四天停工，比北侧主墩提前6天完成合拢。