浅谈桥梁水中承台锁口钢管桩围堰施工

黄保良

【摘  要】水中承台深基坑开挖支护结构常用的有钢板桩围堰、钢管桩围堰、双壁钢围堰、沉井围堰、筑岛钻孔混凝土排桩+旋喷止水帷幕支护等结构。

【关键词】承台施工;锁口钢管桩;围堰施工

前言

在相关技术的推动下，锁口钢管桩围堰技术取得了空前的发展。基于该技术，可以显著提升施工效率，降低制作、安装等环节的难度，对设备的需求量也明显下降;所产生的截面强度大，并具有良好的刚度，支撑结构更为简单，具有优良的效益性与经济性。

1工程设计概况

某铁路连续梁（48.0m+2×80.0m+48.0m）桥主墩3号墩位于安宁河中，承台底高程为1452.226m，桥墩承台为两级承台，一级承台尺寸为：14.5m（纵）×18.5m（横）×3.0m（厚）;二级承台尺寸为8.9m（纵）×12.9m（横）×2.5m（厚）。

2施工工艺流程及关键施工技术

2.1施工工艺流程

测量定位，安装钢护筒→钻机钻孔→孔内回填土→插打锁口钢管桩→围堰合拢→锁口清孔、填充止水材料→围堰内抽水安装内支撑→围堰锁口堵漏→开挖基坑安装围堰内支撑→开挖基坑至设计高度→灌注封底混凝土→承台施工→拆换内支撑。

2.2关键施工技术

2.2.1大粒径漂卵石地层钻孔换土技术

大粒径砂卵石地层条件下，锁口钢管桩围堰打入困难，研究采用了先冲击钻孔方式进行引孔，然后在孔内填筑砂或砂土，引孔换填深度为河床下的第一层漂卵石土。先测量定位，安装1.8m钢护筒，采用1.5m钻孔桩施工。钢护筒重叠50cm，钻孔咬合20cm，每轮钻3个孔，采用跳孔钻进的方式，按1-3-2孔位顺序施工。

2.2.2锁口钢管桩定位、分段插打技术

全部钻孔换土完成后，准备插打锁口钢管桩。先安装钢管桩导向框，利用导向框精确控制钢管桩的打入平面位置。导向框采用2Ⅰ45a工字钢组焊，每边比630mm钢管桩放大1cm，水平长度9.6m，可一组插打8根钢管桩。

将导向框安装到位后，用履带吊吊起DZ90型电动振动锤，起吊第一根锁口钢管桩，插入导向框内的第一根导向桩的阴口内，启动电动振动桩锤，将其打入河床下面，第一根钢管桩插打至距第一根导向桩桩顶5m时停止，作为第二根桩定位导向。吊起第二根锁口钢管桩，锁口插入第一根桩的母口，启动电动振动锤，将其打入河床下面，第二根钢管桩插打至与第一根钢管桩齐平时，停止第二根钢管桩插打，将第一根钢管桩剩余部分插打到位，再开始第三根钢管桩插打，按此循环施工。为使锁口钢管桩插打竖直、顺利合龙，应随时纠正钢管桩偏斜度，当偏斜过大不能用拉挤方法调整时，应拔起重插，如重插无效果时，采用特殊加工一根钢管桩进行合龙。

2.2.3锁口止水材料选择和工艺试验

锁口止水选用两种材料进行工艺性试验。

第一种止水材料配合比为水泥160kg/m3、膨润土280kg/m3、膨胀剂32kg/m3、水800kg/m3，在试验围堰的锁口内采用直径20cm不透水帆布袋，与锁口长度相同，随钢管一起下放，将帆布袋包裹住30mm注浆管深入母口底端后进行注浆，边注浆边提升，直至注满母口。

第二种止水材料配合比为河沙1500kg/m3、木屑30kg/m3、膨润土100kg/m3，将拌制好的止水材料向锁口内装填，装填过程中，采用人工使用与锁口填充长度相同的钢棒，向锁口内边填充边振捣密实。

2.2.4锁口材料填充技术

（1）清孔：锁口钢管桩合龙后，将排气量为6m3/min的空压机气管接至制作好的清砂金属管上，使用吊车吊装插入锁口管内。钢管插入锁口内土层的深度不宜过深，一般不超过0.5m，逐步清孔逐步下放抽砂管，直至清砂至设计标高位置。抽砂过程中，应不断锤击抽砂管，避免因砂或石头堆积管内，导致抽砂管堵塞。

（2）锁口材料填充：按配合比配制好砂、膨润土和水的混合料，测量锁口管内需要填充的深度，截取相应长度宽的塑料薄膜，在锁口钢管桩中C型锁口和T型锁口相结合处，放入塑料薄膜，塑料薄膜宽度约20cm。然后采用滑槽灌入止水材料，止水材料填充满之后，在锁口内浇水进行水压法密实。待锁口内止水材料沉淀密实后，继续填充止水材料。

2.2.5局部漏水处理技术

围堰抽水后，锁口局部有漏水现象，先找渗漏点，然后用电动振动锤击击打钢管桩，使锁口内止水材料受到振动而下落，将锁口内止水砂料下沉空隙再填充密实。若止水材料因凝结卡在管内难以下落，则采用等长度的钢筋插入锁口内，反复插入振动，使其松散下落，然后再补填止水材料，达到止水效果。

2.2.6围堰支撑转换技术

第一级承台施工完成后，用砂石土回填密实承台与围堰间空隙，方可拆除第三层支撑。在第一级承台上安装4根塔吊基础的支撑钢管，使塔吊基础安装位置位于水面之上，在第二級承台施工完成后，回填好第二级承台与围堰间空隙后，可拆除第二层支撑。第一层支撑在墩身施工完成后围堰拆除前，先灌水至第一层支撑下后拆除。

3实施效果

围堰锁口止水材料填充完成后，对围堰内进行抽水，抽至河床面时，围堰有局部渗水，采取漏水处理后，止水效果良好。漏水处理后继续开挖基坑至承台底部，钢管桩围堰结构防水效果良好，坑底部未出现大量涌水现象。在基坑开挖过程中对围堰及周边平台进行了监控量测，围堰及周边结构变形稳定，未超过设计规定的限值，围堰结构安全可靠，取消了封底混凝土，仅施工30cm混凝土垫层。垫层施工后，进行承台钢筋绑扎和混凝土灌注。

结束语

综上所述，锁口钢管桩围堰技术对于桥梁工程而言至关重要，其可以显著提升工程质量，兼具效益性与经济性两大需求。工程中所使用的材料均可进行重复使用，材料周转率良好，并降低对环境的污染。总体来说，锁口钢管桩围堰技术具有良好的应用前景。

参考文献：

[1]刘宇.坡积层河床深水承台锁口钢管桩围堰施工技术[J].价值工程，2018（29）：180-183.

[2]樊成.锁扣钢管桩在水中墩围堰的施工技术[J].建筑技术开发，2018（2）：31-32.

[3]孙兵.深水基础锁口钢管桩围堰施工与数值模拟分析[J].西南公路，2018（3）：211-214.

（作者单位：中铁十一局集团第二工程有限公司）