锁口桩钢围堰施工技术

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【摘 要】本文论述了在桥梁水中下部结构施工时，锁口钢管桩围堰施工工艺；以某工地为例简要介绍了钢板桩锁口围堰的设计及施工；展望了该围堰推广应用前景。

【关键词】桥梁；水中墩；钢板桩；锁口

一、工程概况

工程位于武汉市江夏区藏龙岛科技园区。藏龙二桥工程大致呈南西-北东向，大桥起点位于中洲岛，横跨汤逊湖湖汊，止于栗庙村杨桥湖大道。本项目路线全长1400m，其中藏龙二桥全长744.5m，大桥两岸道路接线总长655.5m，道路路幅宽47～53m，桥梁宽度27.5m。

本工程的承台为三种类型，尺寸为13.74m×6.25m×2m、6.6m×2.6m×2.5m、11.2m×7.4m×3m，全桥累计有38个承台，共计混凝土4921.3m3。陆上的承台埋深较浅，放坡开挖的形式，清基、验基并浇筑垫层混凝土，绑扎钢筋后立模整体浇筑。水上承台5#墩～12#墩采用钢管桩锁口围堰进行施工。

⑴锁口钢管桩围堰为承台施工的临时围水结构，采用规格相同的φ630×10mm锁口钢管桩，并用一道φ320×8mm钢管作为内支撑。

⑵钢管桩围堰结构

钢管桩围堰由锁口钢管桩、内支撑两部分组成。围堰比承台尺寸外扩860mm，预留承台施工作业时工作面。

二、围堰方案比选

双壁钢围堰结构刚性好，可承受更大的内外水头差，安全渡过洪汛期， 还可以作为钻孔桩施工时的辅助手段，适用于深水，覆盖层较厚的情况下使用，其成本相对较大。因此深水区207至210号墩围堰采用双壁钢围堰。

钢板桩围堰简单易行，成本低廉，技术成熟，但其受水位及地质影响大，围堰合拢后需不同程度止水，因此在200-202，205-206号墩采用钢板桩围堰。其优点为：强度高，容易打入坚硬土层；可在深水中施工，必要时加斜支撑成为一个围笼。防水性能好；能按需要组成各种外形的围堰，并可多次重复使用，因此，被广泛应用。

锁口钢管桩围堰相比钢板桩围堰结构稳定，施工速度快，材料周转率高可重复利用，是钢板桩围堰与钢管桩围堰的有机结合，但其止水难度相对较大，适用于粘土及亚粘土地质。

由于承台轮廓尺寸大且为矩形，不能像圆形围堰那样能自成稳定受力结构抵抗外力。因此，如采用普通的钢板桩围堰，其内撑的密集程度使得施工无法进行，而且由于插打深度和抽水深度较深，内外水侧压力较大，其钢板桩围堰的抗弯模量远远不能满足所需要的截面抵抗矩；如采用钢套箱围堰，则需用大量钢材，大型施工场地，大型运输、起吊设备和拼装平台。由于受通航条件及浮吊设备的限制，大型拖船及浮吊设备难以进入桥墩施工处，因此采用钢套箱围堰也较困难。经过对方案进行反复研究比较，确定了锁口钢管桩围堰方案。

三、锁口桩钢围堰设计

1、钢管桩截面的选择

钢管桩为围堰受力的主要部件。在保证钢管总体稳定的前提下，应能打穿密集孤面、片石和孤石，保证足够的埋设深度。同时还要保证钢管桩的钢管壁厚足以保证能够承受围堰内支撑的重力载荷。

2、钢管桩的支点处理

因钢管桩由振动锤打入地下后钢管桩内土体密实，故围堰内水平支撑对钢管接触点产生的变形可忽略不计。

3、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土的重力时增加厚度，则相应增加基底开挖量；若提高混凝土标号，厚度减少且开挖量减少。所以应尽量提高混凝土标号，减少混凝土厚度。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。

4、围堰内支撑的主要作用

围堰内支撑的主要作用是支撑围堰外侧力压力。在设计时应注意围堰内混凝土封底之前，作用在围堰外侧的土体压力和机械扰动影响。

5、锁口的设计

锁口能否止水是围堰成败的关键之一。为保证锁口能否止水且各钢管桩之间连接牢固，要保证锁口有足够的强度不开裂，同时要保证各锁口便于嵌合，锁口设计如图所示。

四、锁口钢管桩围堰

承台围堰法的施工顺序是：利用分栈桥施工临时定位桩安装吊挂分配梁安装内支撑作为导向插打钢管桩插打钢护筒施工桩基在围堰内清基浇筑垫层混凝土割除多余护筒立模施工承台钢筋、混凝土。

（一）钢围堰下沉

5#号墩河床中心高程为713m左右，河床面内有大量的旧木桩基础及抛填片石，先采用挖泥船对河床面进行清理，清理后河床高程为6m，使围堰落床范围内的河床面基本在一个平面内，刃脚能同时着床，避免河床面的倾斜引起围堰着床下沉时偏移。

障碍清理在施工过程中，当围堰下沉离设计位置1m时，钢围堰开始向下游倾斜，并且倾斜趋势十分明显，现场立即采取了偏重受压和单侧吸泥技术措施，但效果较差。当下沉离设计位置0.16m时，围堰已严重倾斜且不能继续下沉，经水下勘察，发现刃脚处靠近老桥一侧有许多旧木桩基础和石块，阻碍围堰下沉。经过仔细研究分析，最后确定采用小范围水下控制爆破，清除障碍后使围堰下沉到设计位置。

6#号墩钢围堰下沉

6#号墩河床覆盖层较薄，为的强风化花岗岩，岩面为斜坡，围堰靠自重下沉较为困难，并且在强风化岩面上围堰无法生根。为解决这一问题，在6#号墩中心插定位桩，利用浮船及冲击钻在深水河床的岩面开挖出宽215m、深2～3m的环形槽。环形槽中心直径为1515m，环形槽底位于同一水平面上，保证围堰平稳下沉到位，不至于倾斜，刃脚密贴于环形槽底基岩。然后，将钢围堰准确下沉到位，采用围堰刃脚内外侧水下混凝土环形封底，封底混凝土将基岩和围堰底部粘结成整体，且可以缓解压力水在强风化岩石中的渗透，从而起到挡水作用。

（二）钢管桩围堰合拢

精确测量合拢口大小。到合拢口只有一根钢管桩时，测量人员到现场实际测量其上口宽度，水面上口宽度及中间宽度，发现上下口宽度均为0.97m，而实际锁扣钢管桩宽度1.117m，比实际现场大0.147m。

加工异型锁扣钢管桩。经测量人员精确测量锁扣大小，锁扣钢管桩宽度比现场实际宽度大0.147m，经QC小组讨论决定制作异性钢管桩，加工异型锁扣钢管桩直径为0.967m，具体加工方案如下：在锁扣25工字钢割除15cm，再将工字钢焊接在设计钢管桩上面，成而保证锁扣钢管桩宽度为0.967m。

锁口的切割、焊接要严格控制，防止变形，严格控制锁口[14、锁口钢管与面板的相对位置，防止加工误差太大造成安装及调节困难。考虑到侧板安装过程中锁口[14处缝隙可 能会变大，而造成砂浆流失。因此在侧板下插前，在 两槽钢的内侧用85I胶粘贴宽8～10 cm、厚4 mm 的橡胶板，也可在灌筑砂浆时将橡胶板固定在Φ50 mm钢管两侧，随同钢管一起下放。

（三）堰内排水

围堰内排水是利用抽水机进行排水，其排水量应大于围堰内渗水量的2倍以上，抽完围堰内水，要留有1～2台抽水机备用。由于锁口钢管桩的锁口之间连接不紧密，围堰通常会漏水，因此在抽水过程中，通常采用细麻丝、棉条等材料，在锁口钢管桩内侧嵌塞、塞紧，或者用锯末加细煤灰在漏缝外侧周围放入，随水夹带至漏缝处自行堵塞。经大量试验，锁口封水絮凝砂浆选择含 2.5%的UWB絮凝剂作为外加剂，具体配比是：水泥（P.O.42.5）：砂子：水：UWB：FDN=700：700：375 ：17.5：2.8，坍落度16 cm，终凝时间14 h，6 d抗压 强度22.2MPa。

（四）封底

在封底混凝土浇筑前，测量人员在导梁及桩护筒上标出封底混凝土顶面标高，以控制封底混凝土的标高。

封底分为水上封底和水下封底。本项目采用水下封底。水封前需要潜水员找平。找平是为了使石子或砂能够均匀的铺散在围堰底部、

铺垫厚度均等，使混凝土荷载能均匀的分布，避免压力不均造成一部分碎石被挤走产生夹泥。

封底后，若出现漏水现象，首先加多水泵，抽水后检查漏水情况。在低潮的时候用空压机将漏水洞周围凿除，凿除的面积根据漏洞大小而定。打开通水孔，将砂浆或混凝土利用大料斗所凿开的洞里，附钩提起堵头，让混凝土或砂浆一次性瞬间压到洞里，进行养生，强度满足要求后可进行后续施工。

一次封底混凝土强度达到要求后，堵住通水孔抽水，测出封底标高并观察封底的平整度，根据标高算出剩余所需混凝土量，准备好砂浆、泵车、抓斗，进行二次封底，并配合人工进行抹平。保证平整度可便于安装承台模板，使承台模板底口能和封底混凝土精密接触，或尽量控制到最小缝隙，以免外漏承台混凝土。砂浆凝固后割除护筒破桩头，桩头必须嵌入承台20cm左右，以保证承台不会产生横向位移。

五、结束语

本桥在用钢管桩围堰修筑高桩承台施工中，用震动锤震动下沉，并采用阴阳琐口、锁口封水絮凝砂浆堵漏，为成功使用锁口钢管桩围堰的深水基础施工工艺开辟了一条新途径。

参考文献：

[1]韩江特大桥水中基础围堰施工技术，[期刊论文] 《科技与生活》 -2011年5期卜显英

[2]复杂地质条件下锁扣钢管桩深水围堰施工，[期刊论文] 《铁道建筑技术》 -2012年10期周述芳孙飞