鎖扣鋼管樁圍堰施工

馬云超，王巨星，張少純

(黑龍江省龍建路橋第五工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150070)

1 項目概況

國道綏化至沈陽公路(G203)肇源至松原段建設項目肇源松花江特大橋續建工程ZS01A標段，本標段設特大橋1座，即肇源松花江特大橋，橋孔布置為2×(3×40)+(75+5×120+75)+9×(4×40)+2×(3×40)m，主橋上部結構采用預應力混凝土半剛構-連續箱梁，引橋上部結構采用預應力混凝土簡支轉連續t梁，下部采用薄壁墩、柱式墩，基礎采用鉆孔樁基礎。橋中心里程K1+414.5，主橋中心里程K0+694.5，交角90°，全橋橋長2 678 m。

2 方案選擇

如今國內大多數項目都會使用的圍堰方法分為雙壁鋼套箱圍堰，鎖扣鋼管樁圍堰以及鋼板樁圍堰。鋼板樁不僅重量輕，施工方便快捷，還可循環使用，可是鋼板樁的柔度很大，側向的剛度較小，而且很容易產生形變。插打鋼板樁將會比插打鎖扣鋼管樁更加艱難。而且在其施工期間很容易會導致脫開掉落，防水止水的效果也不是很理想，存在相比較大的安全事故隱患。所以，應該增加筑島圍堰里面的支撐與保護作業。根據實際施工插入的施工經驗，底層土壤想穿透很難，應該使用90型震拔機。拉森鋼板樁的柔性強，振動錘不能增加，很難打入足夠深度的土體。雙壁鋼套箱的施工流程繁瑣，工期跨度大。其主要施工工藝流程為生產廠家接到訂單開始進行加工制造，施工場地的砌塊電焊連接與安裝，利用機械設備沉入河床再進行吸出泥土或者是吸出淤泥，清除底面雜物以及封閉混凝土的施工，最后再進行拆裝等等。工廠制造，施工現場安裝連接，沉底等施工工藝的工期時間消耗多，跨度大，而且需要在施工平臺拆裝以后即能夠來進行組裝的作業，所以從時間角度的跨度也比較長。待水中承臺的施工結束以后，雙壁鋼套箱圍堰的拆裝也不會很順利很麻煩，必須得有專業的潛水人員輪班攜帶專業設備進行水下拆除，工期需用耗時較長。

從施工技術原理上來說，鎖扣鋼管樁的筑島圍堰方式主要由支撐和鋼管相結合組成。另外，還有子母口和封底混凝土以及一些其他附屬結構，因為存在著超高精細的子母口，所以可大大的提升圍堰整體的穩固程度。現在的大橋特大橋深水樁基施工的時候，應先做帶鎖口的鋼管樁，然后進行沉管安裝。經過封底混凝土的施工處理以后，才可以進行最后的承臺的實施階段。鎖管樁圍堰設置承重主體結構，即采用630 mm規格的鋼管。此時需要兩端焊接150 mm的小鋼管。嚴格控制內徑，應短于小鋼管，標出小鋼管軸線，然后沿線路切割一道接頭，接頭寬度不應小于工字鋼板厚度。將鋼管深度設置為7.5 m，其中應含有淤泥層2 m，鋼管應進入砂層。圍堰尺寸為17.46 m×17.269 m，對周邊水位進行分析。鋼支撐安裝需設置3根圍檁，需采用牛腿作為支撐結構，增強鋼支撐牢固性。

經實際勘探，地質為10#墩河床下20 m范圍內的細砂層，中砂層，粉質粘土。本地質條件適用于鎖扣鋼管樁逐個插入土中。根據上面來說，本項目此單項工程放棄采納使用拉森鋼板樁圍堰工藝與雙壁鋼套箱圍堰施工工藝，轉而選擇使用鎖扣鋼管樁圍堰施工工藝。

3 施工工藝

3.1 施工順序

工程測量人員放樣；加工清潔鎖扣鋼管樁；搭建、支設導向框；鎖扣鋼管樁定點復測；插打鋼管樁連接封閉：安設焊接一層圍檁和內部的支保；吸，挖，水下混凝土封底，分層使用泵車澆筑，分層支撐；殘鉆孔樁樁頭，現澆承臺的一層混凝土，承臺與鋼管樁間灌砂，圈梁施工；施工承臺二層混凝土以下水位與墩柱的施工；拆除鎖扣鋼管樁。

3.2 鎖扣鋼管樁加工制造

鎖扣鋼管樁一般都經過生產商家制作，本項目則直接購買制作完成的鋼管，再經由現場的加工區來進行子、母鋼管和其他的一些必要與輔助附件的焊接加裝。加工所用的場地一般應建立在江河兩側岸邊的鋼筋加工場地，應將原材全部集中在一起來進行成品的加工。每一根的鎖扣鋼管樁改裝、加裝完畢之后，要依照施工的實際情況及時調節變截面的距離。連接鎖扣鋼管樁應該在施工的現場操作，連接鎖扣鋼管樁的時候選則電焊連接，一定要保證連接口靠近沖刷線。

3.3 鎖扣鋼管樁的運輸

鎖扣鋼管樁選用大型專用運輸汽車，固定要穩固，載至工程前線場地，裝車卸車的時候鎖扣鋼管樁應該選擇兩個點吊裝的方式，起吊的方法為單吊，要確保鎖扣母頭時刻受到保護，切勿因疏忽大意使鎖扣發生形變。鎖扣鋼管樁需要平整碼放在鋼筋預制場地上，在碼放之前要壓實。

3.4 導框的設置

在鎖扣鋼管樁的插打過程里，為了嚴謹的確保插打鎖扣鋼管樁中央軸線的方位坐標在指定的位置上，且需要前期加工的專門用來定位的定位架來對鎖扣鋼管樁進行限位。在已經建設完畢的鋼棧橋或者鋼制的施工平臺的鋼管樁上，需要每一次相距若干米后現場臨時的焊接牛腿，在焊接好的牛腿上安裝若干條C型鋼確保定位效果，沿著C型鋼的外檐使鎖扣鋼管樁向一個方向插打。

4 插入鎖扣鋼管樁

樁基的施工完成以后，將鉆機等設備機械撤場，將水上施工平臺清理干凈。在鎖扣鋼管樁施工之前，需要測量人員使用測量工具放出具體的位置，施工時要把握好圍堰的兩端鎖扣鋼管樁的方位，定位好圍堰鋼管的轉角點，機械與設備提前進場后檢驗震拔機是否正常工作。將鎖扣鋼管樁運抵工程現場，在由工程人員進行詳細的檢測后來將鎖扣鋼管樁焊接加工，焊接加工先使用點焊，點焊結束以后用滿焊填充，要求焊縫飽滿，無焊渣，焊縫的厚度因水壓影響不應小于3～4 mm，加工完成后抽2～4根短鎖扣鋼管樁由實驗人員進行試驗，如果鎖扣鋼管樁的樁體出現了彎曲，斷裂，扭曲等形變缺陷，應當選擇重新更換。

插打鎖扣鋼管樁一般采用大型履帶式起重機與90型震拔機相結合的方式施工，該設備能滿足鋼管樁插入和大長度的拔出。在25 t輪式起重機的作用下，鎖扣鋼管樁可以遲緩的順利吊裝。當抵達設計的位置時，鋼絲繩可以緩慢地再次松懈開，然后落在河床表面。將鎖扣鋼管樁先落到河床底部，然后利用全站儀等測量儀器來觀測垂直度。達到標準后，可用振動錘擊至規定深度。單次振動時間從12～15 min，每次插入操作應該直接到位，期間不能有中斷。有時鋼管樁會碰到地下的種種雜物，此時可正好恰當的減小土層縱深，但應小心不能影響圍堰的整體的功能。

5 吸挖作業

鋼管樁插打結束后在內部清理淤泥采用泥漿泵設備或者使用高壓水。不可將其直接傾倒進水域中，會有很大可能造成嚴重的環境污染。使用泥漿泵將底部殘留淤泥送到船上或者平臺上，選翻斗車運送到提前選擇好的指定地點。可能會碰到小部分由固體組成的地層，這時候泥漿泵就不能繼續工作，應該切換成用抓斗來進行清淤作業。這種機器通常分為斗體和主體這兩大部分。抓斗選擇帶齒的抓斗方便下斗。挖出后將用翻斗車運送到達指定的地點。在進行清淤作業時，應該有測量人員在現場隨時待命，使用專業的測量儀器測出高程，為了預防持力層塌陷，設計底高程，應該在大于適當高度時立即暫停使用高壓水沖刷。當底部高程處于2 m之上時，不應該繼續噴水。在進行開挖的期間，一定要小心施工，使機械設備遠離鋼管樁小心施工，以免觸碰并損壞鎖扣鋼管樁，以及圍堰內支撐和其它連接件。當用機械挖到坑底部時，要小心施工以免將基底部的持力土層的結構破壞。如果實際挖開之后，地下水的實際狀況和土層的地質結構和設計地質勘察資料有著根本上明顯的區別，或出現異常現象或不明物體時，要立即暫停繼續下挖，并且馬上進行相關的處理措施后再向相關部門匯報，經過現場勘察同意后，即可繼續挖掘。

6 圍檁施工及支架安裝

在完成了最后的合并后，應通過電焊將鋼制托焊到鎖扣鋼管樁上，作為圍護設置的支護結構。在起重機的作用下，檁條鋼材在與鋼管樁處于緊密結合狀態時，可進行運輸作業，在緊密度不佳時，應加設小鋼板。

牛腿施工中應有測量人員給予準確的標高來控制牛腿焊接的位置，放樣出所有的牛腿高程，測量人員檢查各牛腿的高差，并將其抄平，把安裝圍檁出現的誤差給降到最低。在支架的安裝過程里一定要時刻注意整個圍堰的外觀有沒有形體上的變化。如果子母口出現漏水的情況，立即使用棉條，木楔等物來堵住出水口。

7 堵水過程

鎖口鋼管樁準備施工前，需要針對子母口仔細清理。在保證潔凈程度達到要求后，選擇砂漿進行充填作業，并且在其中加入符合比例的膨脹劑。子母口最下面應焊上一個小隔板，有阻攔小石子等垃圾的作用，要注意電焊的方法，以保證鋼管樁的穿透深度。在動工的時候鎖邊易于出現跑偏現象，導致邊灌漿邊漏漿等困難。在這方面，必須用漿液填充鎖口，從而發揮堵水的作用。采用此方法時，如仍有肉眼可見的滲漏，需在子母口來灌澆，所用原材為細石混凝土。

8 封底混凝土水下施工

在挖到設計的高程之后，先要使用沖水設備沖刷鎖扣鋼管鋼管樁，最后再讓專業的潛水人員佩戴專業的潛水設備下到水里進行底部基面的整平與清理工作。盡可能將底部的鎖扣鋼管樁用水流把黏住的泥沙等，用以保障封底的密封程度達到標準。選擇片石或者碎石，作為填筑用的材料，圍堰應填筑回填， 滿足底標高要求。底封采用泵車和吊

車配合施工，導管采用水下灌注樁導管，在澆筑前應該由現場技術人員對導管進行嚴格的預緊檢查，并且進行導管的止水的試驗。下入導管后，導管位于最下端的出口處應該距離底部40～60 cm。當它被降低和固定時，一般選用C20標號的水下混凝土來作為封底混凝土，塌落度一般應處于100～180 mm。為了確保好混凝土和易性達到高質量要求，要準備好級配優良的粗骨料與細骨料，配合好水泥與粉煤灰的比例。混凝土不應該在現場配制，應在攪拌站用專業設備攪拌出，混凝土運輸車待命，而后由其運輸至現場，并利用混凝土導管來進行灌注，底部混凝土必須一次澆筑。封底混凝土的灌注順序基本是：首先在下游處澆筑，其次在上游處進行澆筑。第一批的混凝土澆筑時，先用集料斗存放材料。料斗填滿后，第一批混凝土澆筑。第一批混凝土澆筑完畢后，混凝土導管應該將埋設深度保證在0.6～0.8 m之間。澆筑過程應該是先灌注完一邊后再將另一邊灌注，灌注的過程中需要現場技術人員或者測量人員全程參與，實時使用測繩或者探桿來進行高度監控和封底混凝土的膨脹度，并按照施工規范正規正確的指導現場施工人員來把混凝土導管的埋設深度調整到位，還應該時刻與實驗室方面進行協調溝通，進而監控好坍落度。混凝土澆筑結束，測量導管及導管中心標高，護筒周邊及鋼管樁墻標高，保證好最后的高程能達到圖紙上的設計要求。封底混凝土頂面高程應該確保在設計的高程下面20 cm，因為灌注后的封底混凝土不可能絕對的滿足設計高程，可以預留20 cm在封底混凝土達到強度后。再進行抽水和找平。

9 拆除鎖扣鋼管樁

圍堰基坑回填施工完成后，應立即拆除鋼管樁。本環節應按以下方法進行：一，鋼管樁頭處理采用振動錘，持續時間1～2 min。起吊過程中應充分考慮吊車荷載。鋼管樁抗性過大，在控制各環節時間時可以選擇間歇振動的方式，單次振動時間為15 min。單振錘工作時間為1.5 h，如有無法上拔等特殊情況，需暫停打樁作業，此時可適度下拔，再上拔。

10 結 論

通過以上內容，對于橋梁工程來說，鎖扣鋼管樁的施工圍堰技術非常主要，能夠非常明顯的提高工程施工的質量。具有加工簡單，安全性能好，工期短，成本低等優點。項目所用材料可重復利用，材料周轉率良好，減少對環境的污染。總而言之，該技術擁有著非常優良的實際使用前景，值得用來更加廣泛的應用。