锁口钢管桩围堰施工方法与技巧研究

张凯

摘 要：随着国内铁路建设的发展, 基坑支护技术已成为地基基础领域的一个难点和热点。锁口钢管桩围堰与双壁钢围堰和钢板桩围堰比较，即具有围水、挡护特性，又利用了钢管圆形截面的受力特点，简化了结构，同时造价低、安装速度快。本文对锁口钢管桩围堰施工工艺进行了研究。

关键词：锁口钢管桩；围堰施工；施工工艺

桥梁墩台常处于地表水以下，水流流速很大，为保证水下基础在无水或静水条件下进行施工，常采用围堰施工法。施工围堰属于临时性结构，其结构形式和材料要根据水深、流速、地质情况、通航等要求进行选择。

对于承台轮廓尺寸大且为矩形的桥墩，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。锁口钢管桩围堰施工方法克服了以往传统施工方法的缺点，该方法围堰的截面强度、刚度大，支撑简单方便、施工速度快，并且无需使用大型水上起重设备和大量钢材。

一、锁口钢管桩施工工艺特点

锁口钢管桩围堰施工主要包括钢管桩制作，钢管桩插打，围堰内土方开挖，封底混凝土浇注，支撑安装及围堰内抽水，钢管桩拆除。

施工方法，其特征在于依照下列步骤进行：①加工钢管桩:在螺旋管上分别加工出母扣和公扣；②沿着承台四周从头将钢管柱互相连接成整体的钢管柱，并一根根提吊就位，然后通过机械助沉至设计位置；③锁口灌浆；在公扣和母扣的锁口处内衬布袋，并向袋内灌装浆体；④设置围堰内支撑；⑤封底混凝土浇注。

具有如下的优点和积极效果：连接灵活，可用于多种形式的围堰拼装；截面强度、刚度大，支撑简单方便；加工简便，无须大型机具设备，不要大型浮运设施，并且可以与桩基施工同步进行；操作方便，不受深水和淤泥的限制；具有足够的刚性，可满足机械助沉的刚度和强度。密封性强。

二、锁口钢管桩、导向架加工

1、锁口钢管桩加工

进行验收，合格后才能使用。单根管桩长度为18m，螺旋管每节长度一般为12m，在加工厂内进行钢管桩焊接接长工作。焊接时，除了保证桩与桩的满焊以外，还应注意桩与桩之间连接块的焊接，连接块共4块，连接块焊缝与钢管间焊缝需断开。

接长后的钢管两侧分别焊接焊接φ200mm，δ10mm钢管和I20b工字钢作为钢管桩锁口。钢管与工字钢自钢管桩顶部至底部以上50cm，长度20m。φ200mm钢管与φ600mm钢管间两侧采用竖向加劲板加固，采用δ10mm钢板制作，与联接的钢管满焊。

2、导向架加工

导向架有横梁和竖向稳定桩两部分组成，均采用I40工字钢制作。钢管桩打设时利用两根横梁夹住钢管桩，防止其偏位并保证垂直度。横梁净间距60cm，外侧每6m设置一根竖向稳定桩，桩长12m。横梁设置在其顶部以下55cm处。

三、钢管桩插打

测量定位后，先插打导向架，导向架应与钢平台分配梁及主梁牢固焊接。利用导向架控制钢管桩平面位置及垂直度。

1、钢管桩吊运及堆放

装卸钢管桩采用两点吊。吊运方式采用单根起吊，并注意保护锁口阴阳头，以防止锁口变形。管桩堆放在平坦夯实的场地上，承载力满足堆放重量要求。并且，还应注意以下几点：

⑴ 堆放的顺序、位置、方向、平面布置等应考虑到以后的施工便利；

⑵ 钢管桩要按型号、规格、长度、施工部分分别堆放， 并在堆放处设置标牌说明；

⑶ 钢管桩应分层堆放，堆放层数不超过3层， 各层间要垫设枕木，垫木间距控制在3～4 米，且上、下层垫木控制同一垂直线。

2、钢管桩插打

⑴ 打桩机械选择

打桩机选择满足锁口钢管桩插打、拔除工作要求。结合现场地质情况，打桩机选择50t履带吊，配合DZ60型振动锤施工。

⑵ 钢管桩施工

① 钢管桩打设：用振动锤夹具夹起钢管桩缓慢吊起，移至设计桩位后，慢慢放松吊机钢丝绳，直至桩落于地面，确定桩位与桩的垂直度满足要求后，开动振动锤振动，直至将桩打至设计深度。每次振动持续时间不宜超过10～15min，时间过长则振动锤易遭到破坏，太短则桩难以下沉。每根桩的下沉应一气呵成，不可中途停顿或中断较长时间，以免桩周围土恢复造成下沉困难。在打桩过程中，为保证钢管桩的垂直度，用两台全站仪在无导向架限位的两个方向加以控制。为防止锁口中心线平面位移， 在打桩进行方向的钢管桩锁口处设卡板， 阻止管桩位移。同时在导向框上预先计算出每块管桩的位置， 以便随时检查校正。开始打设前两根钢管桩时，位置和方向确保精确，以便起到样管导向作用，每打入1m测量一次。并且，在打至预定深度后立即采用钢筋与导向框焊接固定。在水中插打钢管桩应自下游向上游搭设。② 钢管桩插打顺序：由各边中部向两端插打钢管桩，分别在角桩处合拢。打桩方式的选择，根据现场实际情况和钢管桩的设计，选择单桩打入法，以一根钢管桩为一组， 逐根插打， 直至钢管桩插打完毕。

四、基坑开挖及支撑安装

锁口钢管桩插打完毕后，采用高压射水等方法将砂土冲起，抽出基坑，运输车运至弃土场。待基坑开挖至一定深度时，即安装内支撑，安装完毕后方可继续开挖。

1、内支撑结构

内支撑有圈梁及托架和支撑钢管组成。托架横梁和牛腿采用[20槽钢，挡块采用[10槽钢制作，托架沿钢管桩四周布置；圈梁为三根I45a工字钢制作，对撑点处设置60cm×60cm×3cm钢板；斜撑处设置60cm×90cm×3cm钢板；支撑为φ600mm，δ10mm钢管。顺桥向布置两道对撑，承台四角各布置2道斜撑。

2、内支撑安装

沿钢管桩四周每隔一定焊接[20槽钢托架，焊缝必须满焊，高度不小于5mm。托架错开钢管支撑位置，安装完成后吊装工字钢梁，并与钢管桩有效焊接，四周安装完毕后形成封闭的圈梁，钢管斜撑及对撑岸边下料完成后采用平板车运至现场，与工字钢圈梁上钢板满焊，完成支撑体系安装。

五、封底混凝土施工与基坑抽水

基坑开挖至承台底以下2m时，立即对基底进行测量，务必保证基坑底最高位置低于承台底2m。确认后，对封底范围内钢护筒和锁口钢管桩壁进行清洗，保证封底混凝土与钢护筒和锁口钢管桩有效连接。封底混凝土采用C20高性能混凝土，封底厚度为2m，混凝土采用导管法灌注。导管顶部各设置一个料斗，底部设置一钢护筒，从承台两对角向中心环绕浇注，直至完成整个围堰内封底混凝土施工。施工过程中，在钢管桩围堰上设置测量悬线控制封底混凝土浇注高程。导管毎次移动距离不大大于导管有效半径的1/2。混凝土浇注完成后留置同条件养护试块。

封底混凝土达到设计强度后，采用四台潜水泵进行围堰内抽水。抽水过程中注意对锁口钢管桩及支撑体系的变形监控，若变形较大，应立即停止抽水并及时采取加固措施。

六、栏杆及爬梯安装与支撑体系拆除

栏杆采用钢管制作，沿围堰四周设置。立柱高2m，间距2m，横杆设置3层，自围堰顶部以上分别30cm，90cm，120cm高度各设置一道，采用5cm×5cm密目网维护。基坑内沿承台四边中心位置各设置一个爬梯，兼做人形通道或疏散通道，爬梯立柱采用角钢制作，踏脚板间距21cm，采用合适的角钢制作。

锁口钢管桩拆除顺序为先拆除底层支撑体系，在拆除首层支撑体系，最后拆除钢管桩。承台浇注完毕后，待混凝土满足拆模要求，及时拆除模板并分层回填夯实。先解除钢管支撑与工字钢圈梁的联系，吊出围堰。再依次拆除工字钢圈梁，最后拆除托架。

参考文献

[1]杨克龙. 锁口钢管桩围堰在桥梁基础施工中的工程实践[J]安徽建筑, 2011,(02)

[2]夏志华. 新型锁口钢管桩围堰设计与施工[J]. 铁道技术监督, 2009, (11)