谈河道内深基坑施工技术

刘 亮 徐 冉

(中交二航局六分公司，湖北 武汉 430014)



谈河道内深基坑施工技术

刘 亮 徐 冉

(中交二航局六分公司，湖北 武汉 430014)

结合工程实例，对某铁路大桥深基坑工程中采用钢板桩围堰施工的情况做了介绍，阐述了其具体的施工工艺，指出钢板桩具有承载力强、水密性好、施工环保、可回收反复使用等优点，是我国目前最常用和最为经济的深基坑施工方法之一。

深基坑，钢板桩，基坑开挖，内支撑体系，封底混凝土

1 工程概述

某铁路大桥(75+3×120+75)m预应力混凝土连续梁桥里程为DK159+370.722～DK159+880.162，为预留边滩河道疏浚规划条件。N001号～N005号墩最大开挖深度为16.47 m，最小为14.77 m，平均为15.72 m。

2 工程地质

(75+3×120+75)m预应力混凝土连续梁桥N001号～N005号墩所处洞庭湖区域内，覆盖层上部以黏土、淤泥质粉质黏土为主，厚度15 m～26 m；其下以砂类土为主，底部有薄层圆砾土，砂类土厚度2 m～10 m，砂类土顶面高程0 m～-4 m。

3 钢板桩围堰设计

锁扣钢管桩围堰尺寸为28.08 m×18.72 m，单根钢管桩为φ1 000 mm×12 mm，L=27 m钢管，桩身焊接锁扣。钢管桩设置四道支撑，封底浇筑C25混凝土2.8 m厚。钢管桩围堰支护详见图1。

4 施工工艺

4.1 施工准备

钻孔桩施工结束后，放出基坑中心位置、水平边线和高程控制点。基坑顶面四周，作好防、排水工作，防止雨水及其他地表水流入基坑内。在基坑四周设栏杆，挂密目网，封闭施工现场，并悬挂警示标志。

4.2 锁扣钢管桩施工

4.2.1 锁扣钢管桩导向架施工

为了精确控制钢管桩的打入后的平面位置，设置导向架，导向架由定位桩与导梁组成。φ600 mm(壁厚8 mm)钢管桩做定位桩，在钢管桩上焊接牛腿，安装槽28作导梁。定位桩与导梁连接采用焊接连接，焊缝高度不小于4 mm。导向架布置见图2。

4.2.2 锁扣钢管桩插打施工

锁扣钢管桩分两次插打到位,分节长度为12 m+15 m,保证相邻钢管桩的接头位置相差大于2 m。振动锤选DZ90型，安装钢板桩时采用50 t履带吊，拔桩时采用80 t履带吊。

1)钢管桩插打：先用吊车将钢管桩吊至插点处进行插桩，插桩时锁扣要对准，每插入一根即套上桩帽，轻轻加以锤击。在打桩进行方向的钢管桩锁扣处设卡板夹具，阻止管桩位移。并预先在导向架上标记每根管桩的位置，以便随时检查校正。开始的一、二根钢管桩的位置和方向确保精确，以便起到样管导向作用，每打入1 m～2 m应测量一次，打至设计高程后应立即用钢筋与导向架焊接固定。

2)插打顺序：由长边向短边打设，在短边中心段合龙。钢管桩围堰合龙前，在插打至最后4根～5根桩时，测量缺口的宽度，准确计算出合龙桩的外径，加工大小合适的钢管桩运至施工现场，合龙围堰(见图3)。

3)打桩方式的选择：为提高钢管桩插打质量，结合现场实际，选择单根分节施工，孔口焊接接长。

4.3 基坑开挖

基坑开挖分三部分：上部机械开挖、中部砂浆泵开挖和基底开挖。基坑开挖的总原则：先支护，后开挖(见图4)。

1)机械开挖。基坑上部开挖采用挖机开挖。

锁扣钢管桩插打完毕后，用320挖掘机挖除围堰上部4 m～5 m内淤泥质黏土，挖土从基坑中央向四周对称、均匀、逐步、分层挖土。当挖到第二层围檩底0.5 m时，安装第二层围檩。

2)潜水砂石泵开挖。第二层围檩0.5 m以下至第四层围檩底0.5 m采用潜水砂石泵开挖。采用回转钻头的旋切与高压水流的喷射作用将淤泥质粉质黏土冲散，然后采用砂石泵将其抽出排进预留的沉淀池内；淤泥沉淀后挖出运走，水可以循环使用进行承台基坑开挖。

开挖至第三层围檩底0.5 m时,安装第三层内支撑,然后再继续开挖下一层。如此循环，当完成第四层围檩后引水回灌并保持围堰内外水头平衡。

3)基底开挖。基底同样采用潜水砂石泵进行基坑开挖。开挖之前，布置好大功率补水水泵。向围堰内注水，注水高度略低于围堰第一层围檩顶。砂石泵回转钻头要离吸泥面10 cm～40 cm，吊车配合频繁移动，求得最佳效果，直至开挖至封底混凝土底高程。

4.4 内支撑体系施工

4.4.1 围檩安装

围檩用型钢HN800×300,在现场按照设计长度下料接长。

锁扣钢管桩合龙后，根据施工水位由测量人员放出第一层围檩的水平位置并用红漆标记；在支撑位置将型钢托架焊接在钢管桩上，作为围檩安装的支承。将连接好的围檩型钢用吊车放到托架上，紧贴钢管桩并与其焊接；不能紧贴钢管桩的，在两者之间加小钢板焊接。

4.4.2 内支撑安装

内支撑钢管有两种：第一、二层支撑钢管用φ600 mm×8 mm；第三、四层支撑钢管用φ1 000×12。

1)在围檩上测设出支撑的安装位置，并准确测量出每根支撑两端围檩间净距；根据净距对支撑钢管下料并将其两端用法兰盘连接。为使支撑钢管达到轴心受压计算条件，法兰连接时要保证钢管轴线和围檩水平中线重合。

2)用吊车将支撑吊放到对应位置安装，围檩与支撑钢管端头直接焊接牢固、围檩顶面与支撑钢管间用连接钢板焊接。最后安装围堰转角处斜撑。围堰内支撑安装构造如图5所示。

4.5 封底混凝土施工

4.5.1 搭设施工平台

由于封底体积较大，约1 612 m3，封底时设置大体积的中心集料斗。灌注平台由贝雷梁、Ⅰ25a型钢、钢板网及栏杆组成。根据灌注平台标高、最远处导管至分料槽口的水平距离、溜槽坡度(1∶3～1∶4)确定中心集料斗的底标高。

利用吊车将贝雷梁吊至钢管桩围堰上安放，贝雷梁采用单层双排结构，上面铺设一层Ⅰ25a型钢作为分配梁，分配梁间距60 cm。分配梁上铺一层钢板网作为人员操作平台。灌注平台布置见图6。

4.5.2 导管布设及安装

1)导管布设。导管在布设时按以下原则进行：a.单根导管作用半径按3 m考虑，布设导管布置点，导管作用范围覆盖整个混凝土浇筑区。b.导管与围堰内壁保持一定距离，以利混凝土的均匀扩散。配一个体积为10 m3的中心集料斗,每排3个灌注点为一批来灌注封底混凝土。封底混凝土共设置24个灌注点。

2)导管安装。导管直径300 mm，采用快速螺纹接头，导管上口接1 m3的小料斗,使用前进行水密试验；导管安装中，每个接头需预紧检查，固定完成后导管底口离围堰底15 cm～20 cm，导管长19 m。

4.5.3 封底混凝土浇筑

采用垂直导管法浇筑水下封底混凝土。封底施工遵循横桥向逐渐推进。

首封时，导管内放置圆柱式塑料隔水塞，中心集料斗与导管相接，关闭好封门。两台汽车泵同时向料斗内集料，然后打开通向灌注导管的分料槽的出料门、中心集料斗的出料口，让混凝土经溜槽进入浇筑小料斗，当小料斗内充满混凝土时，打开封门，同时两台汽车泵满负荷工作，向料斗内补料，确保料斗内混凝土始终保持一定的备料。料斗内储备的10 m3料一次性连续灌注至首封导管内，首封即为完成。同样的施工方法封下一根导管。

每批导管首封结束后，按照首封的顺序，依次向各导管内注料。在每根导管封口完成后，按不大于40 min控制同一导管两次灌入混凝土的间隔时间。依次循环完成封底施工。

4.5.4 回填基坑及拆除内支撑体系

内支撑和钢管桩围堰的拆除是施工中安全控制的一个重要环节，稍有不慎就能导致基坑坍塌，造成巨大的安全事故。钢管桩围堰拆除采取边回填边拆除的方案，承台施工完毕后，先用土回填到第四层内支撑下0.5 m处，切割内支撑，使内支撑与围檩脱离后，拆除围檩；再进行回填至第三层内支撑下0.5 m，如此循环直到基坑顶面。

4.5.5 拔除锁扣钢管桩

1)墩身施工出地面后，即可拆除围堰。拔除钢管桩围堰从矩形的短边到长边、由低到高、先支撑再围檩最后拔除钢管桩的顺序进行。

2)钢管桩拔除时，先用振动锤轻击桩顶，将桩周土体及锁扣内砂浆振动，再进行拔除作业。拔除钢管桩采用80 t履带吊，先用振动锤将管桩锁扣振活以减小土的阻力，然后边振动边拔桩；对引拔阻力较大的钢管桩，采用间歇振动的方法拔除。

3)拔除的钢管桩应清刷干净，修补整齐；在运输、存放时，防止变形损坏。

5 质量注意事项

1)钢管桩倾斜；2)穿透力不够(打桩受阻)；3)锁口漏水。

6 结语

河道内深基坑施工采用导向架控制每根桩的位置，全站仪控制插打、校正钢管桩垂直度；如因穿透力不够会给施工带来麻烦，有必要通过重新检查打桩方法来解决，更换一个更大功率的振动锤或者用高压喷水装置和钻土机以减小打桩阻力；如砂土挤入锁扣空隙中引起锁扣脱开，有效的方法是在锁扣下部装上一个栓帽。

[1]TB 10203—2002，铁路桥涵施工规范.

[2]JGJ 120—99，建筑基坑支护技术规程.

Discussion on deep river foundation construction technology

Liu Liang Xu Ran

(ChinaCommunication2ndNavigationalBureau6thBranchCompany,Wuhan430014,China)

Combining with engineering example, the paper introduces steel board pile cofferdam construction conditions of the railway bridge deep foundation engineering, describes its specific construction technology, and points out its advantages, such as strong bearing capacity, good water sealing performance, environmental-protecting construction and recyclable and so on. Therefore, it is one of most popular and economic deep foundation construction methods.

deep foundation, steel-board pile, foundation excavation, internal support system, sealing concrete

1009-6825(2015)18-0183-03

2015-04-15

刘 亮(1985- )，男，助理工程师； 徐 冉(1981- )，男，助理工程师

TU463

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