鎖扣鋼管樁在橋梁圍堰施工中的應用

段祺章

（中鐵十六局集團第二工程有限公司，天津 300000 ）

1 桃江水庫大橋工程簡介

桃江水庫大橋起訖里程DK077+966.370～DK078+373.510，全長413.14m。橋梁中心里程DK78+167.0055，DK77+006.5～DK78+307.8 處跨越桃江水庫，河流與線路大里程夾角為115 度。全橋孔跨布置為：1-32m+1-24m 簡支梁簡支梁+（60+100+60）m 連續梁+1-32m 簡支梁-1-24m 簡支梁+1-32m 簡支梁+1-24m 簡支梁，橋址位于桃江水庫大壩上游3 公里，屬于庫區水位范圍內，水面開闊，跨越點位置河面寬約316m，橋址兩側為植被茂密的丘陵。百年設計水位為174.53m。設計水位174.53m，測時水位174.38m。橋址范圍內水域有通航要求，通航等級為Ⅷ級。桃江水庫大橋是本標段重難點工程。

2 桃江水庫大橋圍堰施工總體方案

桃江水庫大橋圍堰施工總體方案充分基于施工難點進行了綜合考慮，總體來說桃江水庫大橋圍堰施工的難點主要集中在以下兩個方面，分別是：

難點1：大橋的2#墩河床覆蓋層較薄，一側承臺裸露在河床外，覆蓋1.8米粉質粘土；圍堰項目的鎖扣固定難度較大，稍有不慎會引起重大的安全事故。

難點2：根據設計計算封底混凝土2m，開挖深度基巖約4m，工程量（約3000 方）大，圍堰項目的水下部分不允許使用爆破的方式，會影響項目工期。

綜合考慮到以上兩個施工難點，項目組制定了如下的總體施工方案，1#～8#墩位于桃江水庫內，根據現場環境和地質情況，各承臺擬采用的圍護形式。2#-7#承臺施工采用鎖扣式鋼管樁圍堰，圍堰內基坑開挖采用水下吸泥作業方式（機械開挖），承臺封底采用水下封底，待封底混凝土強度達到強度后，進行抽水、承臺施工，承臺為一次澆筑。圍堰圍護樁必須在主橋墩柱露出水面方可拆除，具體如表1 所示。

表1 桃江水庫大橋圍堰施工總體方案表

3 桃江水庫大橋圍堰的施工步驟

桃江水庫大橋圍堰的施工步驟結合項目的施工難點和總體方案，項目組制定了“五步走”的方案，具體來說桃江水庫大橋圍堰的施工步驟可以分為五步，分別是：

第一步：調整鉆機擺位，避開鎖扣鋼管樁輪廓線，并預留一定施工空間；為保證樁基的施工，采用由外到內的澆筑順序；準備足夠的工字型鋼和厚鋼板，封閉孔位作為運輸車輛通道。

第二步：根據鎖扣鋼管樁位置測量放線，間距5-8m 做個點；采用標線畫出中線，沿中線向外側1.5m，內側1.2m，做好拆除橋面切割線；沿標線拆除縱向的反扣槽鋼，切割橫向的分配梁工字鋼；由外向內逐跨逐節拆除承重貝雷梁。

第三步：根據鎖扣鋼管樁外邊線測量放線，間距5-8m 做個點；沿邊線向外側預留2cm，做好管樁施打的導向架；采用吊車在8m 的支棧橋上，施打鎖扣鋼管樁，同時拆除橫向承重梁；采用220 型小型旋挖機進行逐樁引孔至設計標高，振動錘再逐根復打；集中加工6m 鋼筋籠，逐根下放，進行鋼管樁固結段澆筑（兩端預留3 根調節樁）。

第四步：由里到外灌注基樁，撤離鉆孔樁機，清理平臺；根據鎖扣鋼管樁位置拆除第一片承重貝雷梁（3m）；測量放線安設導向架；振動錘（DZ120）插打管樁，180 小型旋挖引孔，再復打；集中加工6m 鋼筋籠，逐根下放，進行鋼管樁固結段澆筑（兩端預留3 根調節樁）；單邊調整合龍后，進行合龍段樁清孔，安放鋼筋籠，澆筑固結段混凝土。

第五步：根據鎖扣鋼管樁位置拆除平臺橋面系和承重貝雷梁；測量放線安設導向架；振動錘（DZ120）插打管樁，180 小型旋挖引孔，再復打；采用角樁同步合龍法合龍，即角樁前后各3 根樁先鎖扣合龍，再循環施打；調整合龍后，引孔復打到位，集中加工6m 鋼筋籠，逐根下放，進行鋼管樁固結段澆筑。

按照以上的施工步驟，桃江水庫大橋圍堰工程順利實施，同時項目對提前對于項目過程中可能遇到的風險進行了風險預案準備，形成了風險風險預防及對策措施表，如表2 所示，從表中可以看到，桃江水庫大橋圍堰施工風險主要集中在四個方面，分別是鎖扣鋼管樁施工、抽水清淤、圍堰漏水和圍堰拆除，項目組對于每一種類型的施工風險都提前準備了對策措施，并且形成了系統性的措施表。

表2 桃江水庫大橋圍堰施工風險預防及對策措施表

下面我們對于桃江水庫大橋圍堰施工過程中的鎖扣鋼管樁圍囹支撐安裝、鎖扣鋼管樁鋼支撐安裝和基坑開挖三個施工過程進行詳細的論述。

3.1 鎖扣鋼管樁圍囹支撐安裝

鎖扣鋼管樁圍囹支撐是圍護樁安全穩定主要受力構件，按總體要求，抽水施工階段鋼支撐的安裝工期約12 天。首先測量放線標出鋼圍囹安裝標高和托架的安裝位置。然后進行圍囹托架安裝，在鎖扣鋼管上直接焊接型鋼三角托架，連通水管控制頂面水平同面。具體的鎖扣鋼管樁圍囹支撐安裝可以分為五個步驟，分別是：

第一步：

安裝頂面第一道圍囹，架設焊接四角的角撐；

第二步：

第一道支撐復檢合格后，進行基坑抽水至第二道圍囹下50cm，安設三角牛腿，安放圍囹，架設對撐和角撐；

第三步：

第二道支撐復檢合格后，進行基坑抽水至第三道圍囹下50cm，安設三角牛腿，安放圍囹，架設對撐和角撐；

第四步：

第三道支撐復檢合格后，進行基坑抽水至第四道圍囹下50cm，安設三角牛腿，安放圍囹，架設對撐和角撐；

第五步：

第四道支撐復檢合格后，進行基坑抽干水，測量復測封底混凝土標高，人工清理鑿平封底混凝土面，根據設計承臺底面高程進行墊層找平。

3.2 鎖扣鋼管樁鋼支撐安裝

作為橋梁大橋圍堰施工過程中的至關重要的一個環節，鎖扣鋼管樁鋼支撐安裝同樣也是需要系統的開展研究，在桃江水庫大橋圍堰的施工過程中，項目組進行了細致的歸納總結，明確了鎖扣鋼管樁鋼支撐安裝的八個安裝步驟，分別是：

第一步：每節段分層抽水至支撐架設的高度后，立即放出支撐位置線。

第二步：清理沖孔樁的表面，焊接鋼牛腿，并拉線加設鋼板調整鋼管樁平面作為鋼圍囹的支撐面。

第三步：按圍囹間寬度在地面組拼對接成整體鋼支撐，微調采用特制鋼楔。

第四步：用汽車吊放鋼支撐到牛腿上，采用手工電焊的方式進行電焊。

第五步：鋼支撐斜撐處，斜撐端部與鋼管樁接觸處應緊密結合，斜撐處鋼圍囹采用斜切鋼管與角撐角度一致，頂部加設封頂鋼板再與圍囹固結。

第六步：根據設計要求做到先撐后抽水降水，和抽水降水密切配合，工序搭接要穩妥；

第七步：安裝時，腰梁、端頭、各軸線要在同一平面上，為確保平直，圍囹、對撐、角撐安裝必須進行平面高程控制。

第八步：整個施工過程中和基坑監測同步進行。

3.3 基坑開挖

根據設計和現場河床踏勘，河床為裸露的紅砂巖層（300kpa）。設計承臺底標高為44.579m，河床標高約46.3m，承臺下臥基巖約1.75m，經計算設計封底混凝土厚為2m（42.5m）。棧橋平臺標高為63.5m，常水位標高57.2m，設計施工水位標高58.8m，水下巖石開挖難度極大，開挖方式是決定開挖成敗的第一要素。如果沒有層間水，偏安全考慮，2#增設鋼筋混凝土圈梁進行干挖基坑（20cm 墊層），3#抽沙清到硬地澆筑找平墊層。

第一步：

首先拆除縱向[20 槽鋼，再拆除1.2m 橫向I22 工字鋼，采用WD150 小型旋挖機孔孔交叉開挖基巖至封底混凝土標高下5cm，由一邊到另一邊開挖到位；

第二步：

由外向內逐段開挖，每段之間交叉不小于20cm，保證開挖不留死角，直至開挖道圍堰邊，整個過程與監測過程同步進行。

第三步：

潛水員進行基底找平和護筒等邊角清理，基底石塊采用吊籃清理到位；

第四步：

采用高壓射水和吸泥機進行基底清理。

4 結語

桃江水庫大橋圍堰的施工經過項目組總體方案設計和施工步驟的細化，按照既定的目標保質保量的順利完成了項目，同時對于鎖扣鋼管樁在橋梁圍堰施工中的應用，項目組也是進行了歸納總結，形成了系統性的認識，詳細分析了鎖扣鋼管樁在橋梁圍堰施工中的應用，首先論述了桃江水庫大橋圍堰施工中的總體方案和施工步驟，然后重點針對圍堰施工過程中的鎖扣鋼管樁圍囹支撐安裝、鎖扣鋼管樁鋼支撐安裝和基坑開挖三個施工過程進行了詳細的論述。