客专桥梁深水基础锁口钢管桩施工技术
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摘要：本文以盘锦至营口客运专线盘锦特大桥工程为实例，详尽地论述了在深水条件下，采用锁口钢管桩围堰进行基础承台施工的主要工序过程，特别强调了锁口钢管桩围堰工艺的特点、适用范围、工艺原理、钢管桩的加工制做、工艺流程及操作要点等，可对类似工程的施工起到一定的借鉴作用。
Abstract: this article take the merchant to Yingkou passenger dedicated line merchant big bridge engineering as an example, discussed in detail in the deep water conditions, the lock steel pipe pile cofferdam foundation pile caps for the construction of the main processes, with particular emphasis on the lock steel pipe pile cofferdam process characteristics, application scope, process principle, steel pipe piles of manufacture, process and key operation, etc., for the similar construction play a certain reference.
Keywords: guest designed; Bridge; Deep foundation; Pipe pile; technology
中图分类号：U445文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
1.前 言
盘锦至营口客运专线盘锦特大桥跨双台子河主河道（32＋48＋32）m连续梁主墩36#墩、37#墩位于主河道，两墩均位于主河道V型坡上，是连续梁下部施工的重点和难点。根据双台子河主墩处地质质料可知，第四系覆盖层较厚，主要岩性为填土、黏性土、粉土、淤泥质黏性土、淤泥、砂类土及碎石类土等，覆盖层厚度一般为10.0～60.0m。软土层厚度一般10.0～15.0m，主要分布在地层的上部。
37#墩平台标高为3.535m，承台底标高为-9.438 m，设计开挖深度14 m。由于河道内地下水丰富、承台埋深大、承台底位于粉砂层等。阶段性工期紧张，常规的钢板桩支撑施工难度大，主墩基础安排在枯水期施工，采用锁口钢管桩围堰施工的形式，相对比较安全便捷。
2.工艺特点
（1）截面刚度大，使围堰内支撑减少，可适用于深进埋承台或其它深基坑的施工。特别是对于地下水丰富的南方地区深基坑施工，在保证基坑稳定及止水方面的发挥的效果十分显著。
（2）锁口钢管桩虽然一次性投入大，但属设备式投入，可以重复周转使用，是比较经济的。
（3）能实现较快的施工进度，适用地质条件广。锁口钢管桩制作、加工、运输、插打及拔除方便快捷，工艺简单，所需设备少；适用于各种复杂地质地层，如地层下水量丰富、有障碍物、密集孤石、片石堆积等。
3.适用范围
（1）适用于深进埋承台或其它深基坑的施工，特别是对于地下水丰富的南方地区深基坑施工。
（2）深度超过8米的基坑围堰支护采用该施工工法更经济。
4.工艺原理
（1）在钢管两侧用角钢和钢板焊接成阴阳锁口构成锁口钢管桩。锁口钢管桩沿着承台周围逐根插打并利用锁口相互咬合，合拢成型后填塞锁口以封闭隔水；承台顶以上逐级抽水逐级加设围囹和支撑，围堰内抽水后填筑（或开挖）到承台底位置后灌注垫层（或封底）混凝土，实现承台施工无水作业。
（2）锁口钢管桩利用本身强度、下端嵌固地层的被动土压力和上端围囹支撑来平衡水和土、石产生的侧压力，同时起到防水、止水的作用。桥梁工程常用的矩形水中承台的锁口钢管桩围堰的基本结构如图1所示；
图1 锁口钢管桩围堰的基本结构
5.锁口钢管桩围堰的设计
（1）施工中首先要解决的是锁口的设计，由于该工点地下水位高、地下水含量丰富，若锁口设计不合理，则围堰止水效果不明显，甚至导致整个围堰体系失效。设计中钢管采用φ426mm，壁厚8mm的螺旋焊缝钢管，锁口采用10号工字钢和二根＜75×75×8等边角钢组合，工字钢与角钢在钢管的外壁对称焊接。工字钢的焊接必须顺直，两角钢的对口处必须平齐。钢管桩的加长、锁口与钢管的连接均预先焊接，保证焊缝通常，防止漏水。
（2）钢管桩的支点处理。钢管桩在支点位置处处理不好经常出现压曲，对钢管桩造成影响，进而影响围堰的整体止水效果。钢管桩与围堰支撑的水平圈梁接触处防止钢管压曲办法是：①钢管内加钢环；②填早强砂浆或有圆弧面的木垫块，使集中力变均布荷载。然后按有关公式检算钢环或管壁强度。
（3）基坑开挖：基坑开挖采用长臂挖掘机配合人工清泥，每次开挖深度不超过1.5米，其主要目的是防止开挖深度过大时，围堰内支撑加固速度跟不上开挖速度，在土体压力作用下，及可能造其成围堰倾覆。加固和开挖速度能否协调是确保整个围堰稳定的重要环节。
（4）封底混凝土的厚度：低强度混凝土在抗静水压力和承托承台新鲜混凝的重力时增加厚度，则相应增加基底开挖量；若提高混凝土标号，厚度减小且开挖量减少。所以应尽量提高混凝土标号，减小混凝土厚度。在提高混凝土标号的同时增加钢管桩的埋深或增加横向支撑数量。
6. 锁口钢管桩围堰施工工艺流程
主要施工工艺流程见图2
图2锁口钢管桩围堰施工工艺流程图
7锁口钢管桩围堰施工操作要点
（1）锁口钢管桩的制作
制作过程中必须注意钢管与锁口之间的焊缝必须饱满密实，钢管桩的加长、锁口与钢管的连接均预先焊接，保证焊缝通长，牢固、顺直防止漏水。
（2）锁口管桩打设
钻孔桩施工完毕后，首先用全站仪精确定位承台中心线，同时测出承台的边缘线，平行于承台的边缘线向外1.5m定出钢管桩插打中心线（在确定钢管桩插打位置时应充分考虑施工偏差及下步施工空间的需要）。用钢尺和石灰线在地面弹放出边线和支护桩的角点。按照测量放样的桩位线，用50T履带吊配合DZ90振动锤依次进行打设。打设过程中要控制好每排桩的垂直度，便于打设支撑系统的工字钢围凛，钢管桩垂直度控制在1%以内，保证基坑开挖后的施工面。
（3）土方开挖
锁口钢管桩打设完毕后，分次对基坑进行开挖。首先采用挖掘机将基坑内土体挖至第一道支撑之下1m范围内，待第一道支撑加固完毕后采用长臂挖掘机继续向下开挖至第二道支撑下1m范围内，然后加固第二道支撑，周而复始直至最后一道支撑加固完毕且开挖至承台底面。在超出长臂挖机作业深度后则用履带吊将60小型挖机放入基坑内进行开挖但应注意在工作面小的区域需要人工配合开挖，避免机械对围堰内支撑造成冲撞。如要进行混凝土封底则需要进行适度超挖。应注意如基坑周围土压过大则必须用挖机将四周土体挖出卸载，且基坑内取出的土方应及时外运，不得堆积在基坑四周，防止围堰发生倾覆。
（4）支撑加固
支撑的数量、位置及间距应经过检算来确定。当土方开挖至第一道支撑下便于加固第一道支撑时，先在支撑下方锁口钢管桩出焊接牛腿，焊缝饱满以保证牛腿足够能承受很想支撑及斜撑的重力。支撑打设时，需定出桥位中心线，再向两侧弹放出安装位置。布设牛腿时，各牛腿顶面应在同一水平面上以保证各横撑及斜撑均处在同一水平面上，尽量使各支撑仅受轴向压力而不受扭力。
支撑加固后，工字钢围堰支撑与锁口管之间采用细石砼灌密实，确保支撑系统的整体稳定性。
（5）锁口漏水的处理
若开挖过程中锁口处漏水，可用旧棉絮、锯末等堵塞，也可从口顶部进行压水泥浆处理。
（6）垫层浇筑
基坑挖至设计标高后，需及时进行块石垫层和砼垫层的浇筑，防止凉槽，因锁口钢管之间难免有一定的渗水量，应在坑内挖明沟，集水坑，并用水泵进行明排水，保持基坑无水。
（7）支撑系统拆除
承台墩身施工完毕，待混凝土强度达到设计强度后便可对支撑进行拆除。先对基坑进行回填，回填至支撑位置时拆除回填面上部支撑，不得提前拆除上部支撑，以防围堰倾覆。拆除最后一道支撑后，便可进行钢管桩拔除。
（8）钢管桩拔除
采用50t履带吊（挂震动锤）拔钢管桩时，首先要先向下振动，以使锁口中的水泥浆与锁口分离，然后再向上拔除。待钢管桩拔完后，再回填第一道支撑以上部分的土方。
（9）劳力组织
施工时，根据节点工期和各工序特点，有效组织各工种施工人员，动态调整施工人员，做到作业面、点时时有人、处处有人，互相配合，衔接及时、有序，提高劳动生产率。见劳力组织表1
表1 劳力组织
10机械设备
合理安排吊装、混凝土浇筑时间，既保证本工点设备的使用，也给其他工点创造有利使用条件，提高设备的利用率。见机械设备配置表2
表2机械配置表
8结束语
盘锦至营口客运专线盘锦特大桥跨双台子河主河道（32＋48＋32）m连续梁主墩37#墩深水基础施工的实践证明：锁口钢管桩围堰兼得钢板桩围堰的施工方便、结构简单、可回收利用的优点和双壁钢围堰刚度大、能减少内支撑层数、便于取土的优点，适合用桥梁深水基础基坑开挖施工。经过结构受力及稳定性验算，该方技术满足相关规范要求。证明该支护结构在同等条件下适用，亦为今后类似工程提供借鉴。