軟弱地基復合式鋼管樁支護施工技術分析

徐士征 （安徽省路港工程有限責任公司，安徽 合肥 230011）

0 前言

基樁承臺作為重要的承載體，其施工質量和施工工藝一直是工程界關注的重點。在存在軟弱地層的高地下水位基礎承臺施工，或水下基礎承臺施工時，常常需要打設施工圍堰，并在此基礎上進行混凝土澆筑平臺搭設和混凝土澆筑施工，其施工難度高、質量控制難度大，承臺安裝定位難度大，與基樁的協同受力性能難以保證。

蘇滁現代產業園滁州大道跨清流河大橋，位于滁州市，工程范圍內跨清流河、規劃二十二河、規劃二十七河等三處河道，新建四座橋梁：主橋采用跨徑組合為77m+135m+77m的預應力混凝土矮塔斜拉橋，兩側引橋均采用跨徑為30m的預應力混凝土現澆連續箱梁。擬建大橋地段場地地基屬軟弱地基，主橋樁基承臺采用復合式鋼管樁支護施工。

1 技術特點

①在鋼管樁的內側壁設置內撐濾網，并可通過控位內桿控制內撐濾網與鋼管樁的貼合情況，降低了內撐濾網更換的難度；同時，該技術設置了清渣系統，降低了管樁內部廢渣的清除難度；在鋼管樁的樁尖部位設置了樁端填充體，有助于在鋼管樁打設過程中，減小樁尖的損壞。

②導向抱箍外側的控位筋板與導向槽板連接，可為鋼管樁提供橫向約束；同時，該技術在沉樁抱箍的外側設置沉樁壓板，并可通過沉樁拉索對沉樁壓板施加下拉力，實現了鋼板樁靜壓沉樁。

③鋼梁立柱插入鋼管樁內，立柱支撐體不但可對鋼梁立柱的豎直度進行準確控制，而且可以提升鋼梁立柱與鋼管樁的連接強度。

④在門形鋼梁上設置可沿門形鋼梁長度方向滑移的懸掛滑移體，降低了懸掛平臺板橫向移位的難度；同時，該技術可伸縮掛桿由固定連桿和可伸縮連桿組成，可滿足懸掛平臺板高度快速調整的需要。

⑤通過板頂限位筋和橫向撐梁對承臺模板進行初步控位后，通過可調撐桿對承臺模板施加橫向頂壓力，實現承臺模板的準確控位；同時，該技術支模內管可在控位螺桿作用下上下移動，實現了承臺模板支撐位置的動態控制。

2 技術原理

2.1 鋼管樁自平衡沉樁

沿鋼管樁的側壁設置滲水槽孔，在鋼管樁的內部設置內撐濾網，可起到降低沉樁阻力的作用；在支撐平臺板與地基土體之間打設平臺板錨筋，在鋼管樁的外側壁上自下向上依次設置導向抱箍和沉樁抱箍，沉樁施工時，使沉樁拉索穿過拉索轉向鉸后與卷拉機械相連接，通過沉樁拉索對鋼管樁施加沉樁下壓力，并通過導向槽板和導向抱箍控制沉樁方向。

2.2 外置擋土鋼板同步沉樁

在存在軟弱土層的地基土體的鋼管樁外側設置擋土鋼板，在擋土鋼板的兩端沿擋土鋼板的高度方向布設鋼板連接槽，并在鋼板連接槽內設置連接槽密閉體，可滿足擋土鋼板的快速沉放和密閉連接的要求。

2.3 施工作業平臺高效搭設

將鋼梁立柱插入鋼管樁的管腔內，并使立柱撐板及板底套帽與鋼管樁的側壁相接；通過箍側柱撐板與立柱撐板之間的立柱支撐體校正鋼梁立柱的豎直度；在門形鋼梁的上設置可沿門形鋼梁長度方向滑移的懸掛滑移體，并可通過可伸縮掛桿控制懸掛平臺板的高度。

2.4 承臺模板支撐動態控制

在承臺混凝土澆筑過程中，支模內管可在控位螺桿作用下上下移動，可動態調整承臺模板的豎向支撐位置；同時，通過螺桿控位栓調整支模內管的伸長值，可實現對承臺模板內支撐強度的動態控制。

3 施工工藝流程

見圖1。

圖1 施工流程

4 工藝控制要點

4.1 施工準備

①主要設備和試驗儀器按時組織進場，其規格和數量滿足現場施工要求，有計量裝置的設備和儀器要經地市級以上的計量監督單位計量標定。

②施工前復核確定鋼管樁截面形狀和材料性能，準備滿足其施工質量和設計要求的鋼筋、鋼板、水泥、砂石等建筑材料。

③施工區域內供水、供電、臨時設施滿足施工要求。

④編制詳細的施工工藝、施工參數、質量控制措施及應急方案，會同設計單位進行工程技術交底，對工程施工過程中的質量控制難點進行分析研究，提出具體的施工技術方案。

圖2 鋼管樁結構示意圖

圖3 濾網橫撐與濾網連接板和榫槽鋼側板連接結構示意圖

圖4 鋼管樁導向沉放結構示意圖

4.2 鋼管樁制備施工

①沿鋼管樁的側壁設置滲水槽孔；在鋼管樁內設置內撐濾網，并在內撐濾網的內側壁上沿環向設置濾網連接板。

②在控位內桿的底端設置排渣槽底板，沿控位內桿的高度方向設置濾網控位隼。

③先向鋼管樁的管腔內填充樁端填充體，再將控位內桿連同排渣槽底板插入鋼管樁的管腔內，并使濾網控位隼插入由隼槽鋼側板和隼槽彈性連筋圍合形成的環形空腔內，下壓控位內桿使隼槽彈性連筋發生彈性伸長變形，同步在濾網連接板的作用下，實現內撐濾網與鋼管樁的貼合連接。

4.3 鋼管樁導向沉放

①將與導向槽板、沉樁拉索和卷拉機械連接牢固的支撐平臺板置于鋼管樁的樁位處。

圖5 導向槽板橫斷面圖

②在支撐平臺板與地基土體之間打設平臺板錨筋。

③在鋼管樁的外側壁上自下向上依次設置導向抱箍和沉樁抱箍，將鋼管置于控位處，并使導向抱箍外側壁上的控位筋板與導向槽板上的筋板導向槽連接；使沉樁拉索穿過拉索轉向鉸后與卷拉機械相連接，通過卷拉機械對沉樁壓板施加下壓力，完成鋼管樁下沉施工。

④在鋼管樁打設完成后，在鋼管樁的兩側分別設置一道橫向撐梁，將鋼管樁連接成一個整體。

圖6 沉樁抱箍橫斷面結構示意圖

圖7 導向抱箍橫斷面結構示意圖

4.4 外置擋土鋼板同步沉樁

①對地基土體中存在軟弱土層的鋼管樁外側增設擋土鋼板，并在擋土鋼板與鋼管樁之間設置樁板補強筋。

②在擋土鋼板的兩端沿擋土鋼板的高度方向布設鋼板連接槽，并在鋼板連接槽內設置連接槽密閉體。

圖8 鋼管樁與擋土鋼板連接結構示意圖

4.5 門形鋼梁布設

①在鋼梁立柱的外側壁上沿鋼梁立柱的高度方向設置2～3道柱周墊環；使鋼梁立柱的外側壁與立柱撐板連接，并在立柱撐板與鋼梁立柱之間設置立柱角撐。

圖9 門形鋼梁布設安裝結構示意圖

圖10 立柱支撐體結構示意圖

②在鋼管樁的頂部設置立柱控位箍，并在立柱控位箍的外側壁上設置箍側柱撐板。

③將鋼梁立柱插入鋼管樁的管腔內，并使立柱撐板及板底套帽與鋼管樁的側壁相接；通過箍側柱撐板與立柱撐板之間的立柱支撐體校正鋼梁立柱的豎直度；在鋼梁立柱的頂端設置門形鋼梁。

4.6 澆筑平臺搭設

①在門形鋼梁上設置拉索轉輪、懸掛滑移體和滑移卷拉機；使移位拉索的一端與懸掛滑移體連接，另一端穿過拉索轉輪后與滑移卷拉機連接。

②使懸掛滑移體的滑移體側板與可伸縮掛桿垂直焊接連接，并在可伸縮掛桿的底端設置懸掛平臺板。

③沿懸掛平臺板的周邊設置板周護欄。

④通過連桿緊固栓控制懸掛平臺板的高度，通過懸掛滑移體控制懸掛平臺的橫向位置。

圖11 混凝土澆筑平臺結構示意圖

圖12 懸掛滑移體與門形鋼梁連接結構橫斷面示意圖

4.7 承臺混凝土澆筑

①在門形鋼梁的下表面設置管頂掛板，并通過掛板連接筋將管頂掛板與門形鋼梁連接牢固。

②在管頂掛板的下表面設置支模外管，并在支模外管底端的外側壁上設置外管套箍；將支模內管插入支模外管的管腔內，并在支模內管底端的外側壁上設置內管套管。

③分別在外管套箍的外側壁上設置控位栓撐板，在內管套管外側壁上設置螺桿底撐板，并在控位栓撐板與螺桿底撐板之間設置控位螺桿，通過控位栓撐板上表面的螺桿控位栓，控制螺桿底撐板及內管套管的豎向位置。

④在內管套管的外側沿環向均勻間隔設置3根～4根設置可調內撐桿，并可通過可調內撐桿對模板內壓板及承臺模板施加頂壓力。

⑤承臺模板與橫向撐梁貼合連接或通過錨釘連接，與鋼管樁之間設置板頂限位筋。

圖13 承臺模板支設結構示意圖

圖14 可伸縮掛桿結構橫斷面示意圖

圖15 可調撐桿結構示意圖

⑤承臺模板支設完成后，進行承臺混凝土澆筑施工，并在承臺混凝土澆筑過程中，通過螺桿控位栓調整支模內管的伸長值，實現承臺模板內支撐位置的動態控制。

5 質量安全保障措施

①將控位內桿連同排渣槽底板插入鋼管樁的管腔內，并使濾網控位隼插入由隼槽鋼側板和隼槽彈性連筋圍合形成的環形空腔內，下壓控位內桿使隼槽彈性連筋發生彈性伸長變形，同步在濾網連接板的作用下實現內撐濾網與鋼管樁的貼合連接；樁端填充體采用中粗砂或碎石，高度為0.5m～1m。

②鋼管樁插打前應探明施工區域地質情況，根據開挖深度及地質情況確定鋼管樁打入深度及間距，防止土體使鋼管樁傾覆。

③在鋼梁立柱的外側壁上沿鋼梁立柱的高度方向設置2～3道柱周墊環，柱周墊環采用橡膠板切割而成，沿鋼梁立柱側壁布設，橫斷面呈等腰梯形。

④水下混凝土灌注工作應持續進行，自開始灌注至全部灌注完畢，中間不得停止作業或間斷作業，拆除導管應盡量縮短時間，并事先做好夜間照明和防雨措施，并時刻保證混凝土運輸車的暢通無阻。

⑤懸掛滑移體的滑移體側板與可伸縮掛桿垂直焊接連接，并在可伸縮掛桿的底端設置懸掛平臺板；可伸縮掛桿由固定連桿和可伸縮連桿組成，橫斷面呈“U”形，并使可伸縮連桿嵌入槽內，與固定連桿通過連桿緊固栓連接。

6 結束語

“軟弱地基復合式鋼管樁支護施工”技術在此工程中得到了應用，克服施工難點，鋼管樁打設定位準確，使混凝土澆筑施工方便，并可降低軟弱土影響的鋼管樁支護樁基承臺支模體系，社會經濟效益顯著，可為類似項目指導施工。