鎖口鋼管樁圍堰施工

陸湘鈞 張重偉

摘 要：鋼管樁圍堰在不同的施工時期起著不同的作用，作為承臺施工圍堰期，其作用是抵抗基坑四周的土壓力，支護圍堰內開挖后形成的基坑。本文結合南寧外環公路大沖邕江特大橋9#墩承臺鎖口鋼管樁圍堰的實施，就鎖口鋼管樁圍堰的設計及施工進行闡述。

關鍵詞：鎖口鋼管樁；圍堰；技術控制；施工

中圖分類號：TU74文獻標識碼： A

引言：近年來，隨著經濟和社會的發展，我國橋梁工程深水基礎數量越來越多，相應的施工難度越來越大，橋梁基礎工程在復雜地層施工中，能否安全建好深水基礎關系到整個橋梁工程施工的成敗。本文在以往研究的基礎上，通過工程實例對鎖口鋼管樁圍堰施工進行了分析、總結。

1、工程概況

大沖邕江特大橋跨越邕江及湘桂鐵路，是南寧外環公路項目的控制性工程。本橋為高低塔砼梁斜拉橋，該橋9#墩位于邕江南岸，橋塔基礎采用承臺接鉆孔灌注樁基礎。矮塔下設兩個15.6×15.6×5m矩形鋼筋砼承臺。每個承臺下各設9根φ250cm的鉆孔灌注樁，樁長25m。承臺外邊線距岸邊約30m，測量水位61.7m，承臺頂標高61.5m，承臺底標高56.5m。

結合大沖邕江特大橋9 #墩的位置及地質、水文等情況，從施工的工期、方便性及設備情況等各方面分析，為了加快進度完成南寧外環公路整體進度指標、保證工程質量，必須對傳統的圍堰進行創新。根據承臺形式、地質、水文及以往水中施工經驗，我們覺定9#墩水中樁基礎采用筑島圍堰方法施工，承臺施工采用鎖口鋼管樁圍堰開挖施工。

2、鎖口鋼管樁圍堰設計

2.1鋼管樁的選擇

鋼管樁是圍堰受力主要部件。根據《鋼結構設計規范》中鋼管直徑與壁厚比的要求，A3鋼D/t≤100，并且要穿過密集孤面、片石堆積，結合力學計算采用φ529mm，厚度為8mm的鋼管，同時為防止在振動錘作用下造成樁端和樁頭出現破裂現象，對樁端和樁頭進行局部加強。

2.2 鎖口的設計

鎖口形式分為陰隼和陽隼兩種。為保證鎖口有足夠強度，我們對鎖口強度進行反復驗算，決定鎖口陽隼采用10#工字鋼、陰隼采用10#槽鋼并通過加勁板與鋼管樁連接（如圖1所示），工字鋼和角鋼與鋼管樁之間采用CO2電焊機進行焊接。為了鎖口能有空隙進行堵漏，選擇采用“L-T”形鎖口，鎖口空隙堵漏選擇不易透水和易填壓密實的材料。

圖1鎖口構造圖

2.3 筑島及鎖口圍堰設計

9#墩處實測水位為61.7m，根據資料及施工方便，筑島標高為63.0m。筑島圍堰從9#墩岸邊位置開始填筑，筑島外側采用1：2的坡度進行放坡。筑島范圍為縱橋向、橫向橋超出承臺邊10m，整個筑島范圍長74m，寬35.6m。

9#墩承臺尺寸15.6m×15.6m，根據水中圍堰類似經驗考慮長邊方向作業空間為1.5m，短邊方向作業空間為1.0m，從而計算出鋼管樁圍堰設計尺寸為18m×18m，設計承臺底標高為56.5 m，河床地面標高為 58.5 m，目前施工正常水位為61.7 m，鋼管樁圍堰設計頂標高為 64.7m，通過對圍堰結構受力的計算決定鋼管長度為18m。

2.4 圍堰內支撐設計

內支撐設計是圍堰成功的關鍵所在，內支撐主要功能是阻擋支撐圍堰外側壓力的。在設計時應考慮在圍堰內封底砼之前，作用圍堰上的水流力、側壓力等各種荷載應通過鋼管樁傳遞給內支撐上，因此必須對鋼圍堰支護進行受力計算，以確認鋼管樁圍堰的支護形式、數量、長度能滿足開挖過程中的土壓力要求，同時內支撐系統受力要明確、安裝簡單易操作，且方便施工。

根據受力計算書的要求，本橋9#墩圍堰內支撐采用φ529、δ=8mm的螺旋鋼管組成，第一道支撐為鎖口樁頂面往下0.8m位置處，第二道支撐為第一道支撐往下4m位置處。在內支撐與鋼管樁之間采用I56b工字鋼作為分配梁連接。

3 鎖口鋼管樁施工要點

3.1施工工藝流程

鎖口鋼管樁加工→現場清理→沉放導向架定位樁→測量定位→沉第一根鋼管樁→其它樁順次下沉→鋼管樁圍堰內挖泥→設置內支撐→鋼管樁圍堰內挖泥→鋼管樁圍堰封底

3.2鋼管樁加工

①為了保證鎖口鋼管樁的質量，安排專人對進場鋼管樁、工字鋼及角鋼進行檢查，并按照鋼管樁設計尺寸制作胎架，以保證鎖口鋼管樁的結構尺寸。

②焊接質量檢查，包括管身、管體和附件的焊接，主要檢查焊縫寬度、深度和飽滿度。焊縫外觀要無氣孔、無焊瘤、無裂縫。

③所有鎖口鋼管樁加工精度、鎖口大小、位置要滿足規范及施工要求，陰隼、陽隼的軸線要在同一條線，陰陽隼與鋼管樁的相貼面要垂直。吊裝點的位置要合理，以免鋼管樁變形。

④試拼檢查，鋼管樁在正式沉入前要先進行試拼，以檢查鋼管樁的加工精度和焊接質量。

3.3鋼管樁的沉放

①沉樁位置及測量控制。鋼管樁利用振動錘振入的過程中容易產生偏移，因此要有可靠的定位系統控制其坐標，鋼管樁沉入時的平面位置主要通過導向架和測量儀器控制。

②制作精確的導向架。導向框由導框樁與導框組成，均為I40工字鋼。導框樁水平間距為5m，導框樁高出圍堰平臺頂面1m，打入5m深。為方便鋼管樁能順利插入導向框，兩導框每邊各放大10mm。導框樁與導框采用焊接連接。測量人員用全站儀放出4個角位置，按照測量放點進行安裝，保證導向架位置準確和兩工字鋼相互垂直。如圖所示

③沉頭三根樁。控制鋼管樁的沉入精度首先要控制好第一根樁，第一根沉放的鋼管樁位于承臺角位置，是加工有兩條陰隼的轉角樁，第一根樁沉放到位后，將導向架與鋼管樁焊接好，再將第二、三根樁依次沉放到位。

④在沉樁過程中要及時用吊線觀察鋼管樁的垂直度，必要時采用手拉葫蘆進行糾偏。鋼管樁必須保證插正、打正，以免影響后面的鋼管樁，插打過程中，在互相垂直的兩個方向進行觀察。整個施工過程中，要始終控制每根鋼管樁的垂直度。當鋼管樁的傾斜度超過1%時，則要進行糾偏，同時一次性糾偏不能太多，以免引起鎖口間卡住，影響下一片鋼管樁的插打。

⑤在沉放過程中，如果發生樁身突然傾斜錯位或貫入度突然增大等現象， 此時應停止沉放，將偏位的樁拔出，分析原因，改變施工方法。

3.4 鋼管樁圍堰堵漏

止水的一般方法是在施工過程中用棉花加粘土混合物填塞接縫。堵漏材料采用現場基坑開挖出來的粘土，外購買棉絮，采用人工的方式將棉絮和粘土混合物塞進鎖口內。

3.5管樁圍堰安裝內支撐及挖泥

圍堰內支撐的施工按“先支撐后降水，分層支撐分層降水”的原則進行，根據本圍堰結構力學設計情況分兩層支撐。圍堰內支撐的順序如下：安裝第一層內支撐→抽水至第二層支撐處→安裝第二層內支撐。采用長臂挖機進行挖泥。

3.6鋼管樁圍堰封底

采用C20高流動性砼，攪拌站集中攪拌供料，運輸罐車運料至現場。采用汽車泵配合漏斗進行，封底砼采用低熱水泥和良好的粗、細骨料，并摻加適量粉煤灰和外加劑。從而保證砼拌和物和易性良好，初凝時間長，坍落度損失小。為了保證封底厚度和封底標高的正確，安排專職測量員進行標高確認。

4.結論

鎖口鋼管樁圍堰不僅承擔了周圍的土壓力，還隔絕了河水的滲透，具有堅固耐用的特點，具有較高的安全系數，大大的降低了基坑開挖的難度。從經濟效益來分析，使用鎖口鋼管樁提高了材料周轉效率，鋼管樁圍堰施工完畢后鋼管可用于索塔下橫梁及主梁0#塊的支架現澆段的支撐。

鎖口鋼管樁圍堰存在著明顯的優點，在南寧外環公路大沖邕江特大橋中得到了成功運用，這種圍堰方式在淺水區域有著良好的應用前景。只要針對不同地理條件對其設計進行進一步研究，將會得到很好的推廣。

參考文獻：

1、中交第一公路工程局有限公司；JTG/TF50―2011 橋涵施工技術規范 ；人民交通出版社；2011.08

2、羅國喜；TC鎖口咬合鋼管樁圍堰施工技術[J]；福建建筑；2012年01期

3、王東亞；劉明明； 橋梁承臺鎖口鋼管樁圍堰施工技術 [J]；科技致富向導；2011年21期