新型桶式结构防波堤桶间堵缝施工技术

杜伟 刘鹏

摘 要：连云港港徐圩港区防波堤工程东、西八字段在国内外首次采用了一种新型桶式基础结构作为防波堤堤身，单个桶体上筒体挡浪板间存在一定缝隙，由于后期吹填的需要，需要对桶间缝隙进行封堵，防止吹填淤泥从桶体间溢出增加吹填流失率。本文介绍了一种“模袋+钢管桩”堵缝结构型式及施工工艺，并检验了缝隙封堵效果，为类似工程提供借鉴和参考。

关键词：桶式结构 堵缝 模袋 施工工艺

1.工程概述

连云港港徐圩港区防波堤工程东、西八字段在国内外首次采用了一种新型桶式基础结构作为防波堤堤身，桶式结构为无底结构，通过排气排水负压下沉插入淤泥中，将软土封闭在桶体中，由盖板和软土共同承受上部荷载，下桶体间距1m，上筒挡浪板间距30cm，因堤内回填淤泥的需要，需要对相邻桶体上筒间的缝隙进行缝堵处理。与传统沉箱间采用倒滤层不同，桶式结构接触面积仅为一个挡浪板，内外侧均没有插板作为凭依，无法采用传统的倒滤层结构，需要针对新型桶式结构研究一种全新的堵缝结构型式。

2.堵缝结构型式

经过研究，采用了一种“钢管桩+模袋混凝土”堵缝结构，在桶体接缝处先施打直径600～1200mm的钢管桩作为支撑结构，在钢管桩上挂设模袋，再在模袋里面充灌混凝土，混凝土设计强度为C30，底部抛填2m高袋装碎石棱体，如图1、图2所示。

3.桶间堵缝施工工艺

钢管桩由起重船用振动锤施打，模袋岸上加工，袋体上设置圆环，以此从钢管桩穿设下落，然后用搅拌船浇筑混凝土，钢管桩直径和模袋大小根据现场缝隙大小进行调整（图3）。

3.1钢管桩施打

3.1.1钢管桩直径选择

钢管桩桩长为2 2 m，壁厚为16mm，直径根据安放后桶间间隙和轴线错位确定，与两侧下层桶桶壁间距之和小于10cm。根据首个堵缝施工经验，钢管桩直径选择标准如下：

桶缝大于1000mm时，内口采用2根600mm钢管桩，如图4所示；

桶缝大于700mm、小于1000mm时，内口、外口各采用一根600mm钢管桩；

桶缝小于700mm时，内口采用一根600mm钢管桩；

桶体轴线错位小于400mm时，两桶中心位置采用100mm小桩插入桶缝中心；

当轴线错位大于400mm时，两桶中心位置采用400mm钢管桩插入桶缝中心。

3.1.2钢管桩施工设备选择

钢管桩位于桶体边缘，常规打桩船无法进场施工，因此，采用起重船吊振动锤打设。经对桶缝测量，堵缝用钢管桩直径主要为600mm、400mm和1200mm，入土深度约10m。

钢管桩打设需要克服土的摩阻力，经查看东直立堤地质勘察报告，打设区域主要为淤泥层，实测标贯试验击数一般为<1～1击，根据《桩基施工手册》式5.8-2计算土的摩阻力如下：

FR =fUL

其中f為土层动摩擦力，经查询表5.8-1为10kN/m2

U为桩的周边长度，ф6 0 0为1.884m，ф400为1.256m，ф1200为3.768m

L为桩的入土深度

因此，土层摩阻力计算可得：

ф600：FR=10×1.884×10

= 188.4KN

ф400：FR =10×1.256×10

= 125.6KN

振动锤激振力要求大于土的摩阻力，因此，ф600以下钢管桩采用DZ50型振动锤、ф1200钢管桩采用DZ90振动锤施工可满足要求。

3.1.3钢管桩施工

（1）钢管桩拼接

根据现场条件，桩节借助出运码头平台进行卸车、拼接，在码头平台上用1台25t和80t汽车吊配合进行两节桩（15m+7m）的拼接。拼接前先将焊接平台清理干净，底部加工钢马凳，每6m旋转一个，保证桩在水平和垂直位置均符合规范要求。桩焊接头按规范要求采用坡口焊，必须由专业焊工进行操作，要求焊缝饱满、均匀、不漏焊少焊，无气泡、无焊瘤，相邻两节桩错位≦2mm。焊接完成后，运输至沉桩部位，并将桩定位、吊振动锤沉桩到合适位置。

（2）钢管桩吊放沉桩

钢管桩起吊采用50t浮吊，捆桩钢丝绳采用两根粗为24.5mm，长度为8米的钢丝绳，钢管桩起吊以后先放入要施工的桶缝中心，待桩稳定后再起吊振动锤，把桩夹紧后调整桩与桶缝之间的位置，控制桩与桶的距离为45cm左右，待桩稳定、位置正确并垂直后，再振动下沉，钢桩每下沉1～2m左右，停振检测桩的垂直度，发现偏差，及时纠正。

直径600mm钢管桩施工完成后，在钢管桩左右位置插入直径100mm小桩，如图5所示，小桩有两个作用：①与钢管桩连接，使钢管桩保持稳定；②固定模袋顶口拉环，使模袋顶口保持稳定。钢管桩顶部加固采用HRB400 25mm钢筋与钢管桩焊接，另一端与桶体连接，下口通过挡浪板上预留PVC管穿过与钢管桩连接，模袋浇筑完成后通过上口预留PVC管与钢管桩连接。

3.2模袋混凝土施工

3.2.1模袋制作

采用机织布两层，机织布规格为：190g/m2、1.2m*0.5m*13m，每个模袋间隔4m布置一个加筋带和钢筋环，在模袋底部采用混凝土块加重，如图6所示，混凝土块规格：50cm*30cm*25cm；钢筋环直接套在钢管桩上，钢筋环规格：φ800、HPB335、φ18钢筋，如图7所示。