锁口钢管桩支护在深基坑施工中的应用

邹家恒

摘 要：深基坑施工是路桥工程施工中的关键环节，深基坑施工极易受到环境因素、技术因素与人为因素的影响，是危险系数较高的环节。在深基坑施工中，经常出现基底面不规则沉降、围堰变形、渗水等安全问题，不仅会延误工期，造成一定的经济损失，还会对现场施工人员的人身安全构成威胁。而锁口钢管桩支护方式的合理运用，则可以降低安全事故发生率，确保深基坑施工的安全有序开展。

关键词：深基坑施工;锁口钢管桩支护;安全事故

中图分类号：U445.55 文献标识码：A

0 引言

深基坑施工作为路桥工程中的重难点环节，受到施工单位的高度重视。其中，锁口钢管桩支护是一类极具代表性的深基坑支护形式。对此，本文将论述锁口钢管桩的基本概念，结合工程项目实例，围绕锁口钢管桩支护在深基坑施工中的实践应用展开探究。

1 锁口钢管桩的基本概念与结构组成

锁口钢管桩是一类路桥工程施工中应用较为稀少的构件，在深基坑支护中发挥着至关重要的作用。锁口钢管桩主要由垂直钢管和连接锁扣两部分组成。按照结构形态差异，可将连接锁扣划分为C型锁扣和T型锁扣两大类。

锁口钢管桩具有刚度大、抗压能力、抗形变能力、抗渗能力及耐腐蚀性强、支护深度大等优势特点。而且锁口钢管桩的结构构造简单，投资成本较低，这也是锁口钢管桩被广泛运用到深基坑支护施工中的主要原因。

2 锁口钢管桩支护在深基坑施工中的实践应用

以268省道跨京杭运河的桥梁工程为例。该工程不仅能够完善区域干线公路网络，还是宿迁市洋河新区整体交通运输网络格局的重要组成部分。该桥梁全长共1 134 m，其中京杭运河特大桥主桥采用（97+150+90）m变截面连续箱梁，16#主墩分别处在京杭运河南岸，承台外观尺寸为（20.9*10.7*4.5）m。为提升桩基安全稳固性，保障整体桥梁工程质量安全，采用群桩基础布局形式，使用承台连接桩柱。承台侵入京杭运河南侧堤岸线10 m，且基坑深达12.8 m。

2.1 合理选择桥墩深基坑支护法

随着桥梁工程建设事业的迅猛发展，深基坑支护施工方式也越来越多样化。当前，应用较为常见的深基坑支护施工方法包括钢筋混凝土沉井支护法、钢管（板）桩围堰支护法、钻孔灌注桩支护法和高压旋喷桩施工法。各类深基坑支护施工方法的核心原理、应用要点与适用条件各不相同。为此，施工单位要结合实际情况，选择适宜的深基坑支护法。针对案例工程项目，施工单位从工程质量要求、施工环境特点和实际投资成本等多方面考量，决定采用锁口钢管桩支护法。各类深基坑支护施工法的对比情况如下表所示。

2.2 锁口钢管桩设计要点与施工要点

（1）锁口钢管桩设计。第一，钢管桩截面的选择。在整个围堰结构体系中，钢管桩作为主要承力部件，发挥着重要作用。钢管桩截面尺寸与厚度必须满足标准要求。从某种角度来说，提升钢管桩在允许范围内的埋置深度，也就意味著增强钢管桩的安全稳定性。第二，钢管桩支点处理。由于钢管桩是在持续振动作用力条件下植入基坑土体的，所以桩内的土体密实度较高。水平方向的临时辅助支撑结构引起的钢管桩微观形变可忽略不计[2]。第三，封底混凝土厚度。如果混凝土材料的强度等级较低，则需要考虑适当增加浇筑厚度，同时加大基底开挖量。第四，围堰内辅助支撑结构的主要作用是对围堰结构所受到的来自外侧荷载作用力予以分担。在实际设计中，设计人员要密切关注围堰内混凝土封底前，围堰结构受到的来自外侧土体压力和机械设备运作产生的荷载作用力。第五，锁口设计。若想增大钢管桩连接部位的紧固度，增强钢管桩的抗渗能力，必须在保证锁口强度的基础上，以加大锁口的嵌合程度。

（2）施工工艺流程与重点环节。施工工艺流程为：施工准备→场地平整→安装导向架→打入钢管桩→基坑开挖→设置支撑→开挖到位→混凝土封底→渗水缝处理→浇注承台→浇注墩身→拔除钢管桩。

重点环节包括：①锁口的设计。由于该工程属于跨河桥梁工程，所以地表水储量较大，地下水水位较高。如果锁口设计不合理，则会直接影响整个围堰结构的抗渗效果，甚至导致围堰结构失去实际作用。在锁口钢管桩加工制作过程中，采用焊接的方式对钢管与锁口实施连接处理，并对焊接缝展开特殊处理，以加大焊接缝的密实度，增强整体围岩结构的抗渗效果。②锁口钢管桩插打要求为，结合实际情况合理选择插打方式，加大钢管桩的咬合程度，使钢管桩的垂直度满足标准要求。③基坑开挖要求为，采用长臂挖掘机开挖基坑，采用人工作业方式清理基坑底部的多余土体。根据力学结构特点，将钢管桩设计成工字型。与此同时，在基坑四周设置观测桩，对桩位偏差实行全方位、动态化、精细化观测。一旦察觉异常情况，第一时间回填基坑，以免基坑围堰出现崩塌现象。

（3）施工步骤及技术措施。其一，锁口钢管桩的制作。使用管壁厚度约8 mm，直径约426 mm的钢管，采用螺旋焊的方式对钢管锁口实施焊接处理[3]。在钢管外壁对称焊接工字钢和角钢，严格控制焊缝长度、平整度与密实度，以免焊缝部位出现渗漏问题。其二，锁口管桩打设。钢管桩制作结束后，使用全站仪对承台中心线与边缘线展开测定。全面考量施工空间环境特点与施工偏差，确保钢管桩插打位置的精准无误。在插打过程中控制各排钢管桩的垂直度，配置由工字型钢组成的围檩作为加固支撑结构，将钢管桩垂直度偏差控制在1%以内。其三，土方开挖。锁口钢管桩插打结束后，对基坑予以开挖。当实际开挖深度达到第一道支撑以下1 m左右时，待第一道支撑加固处理结束后，继续开挖。按照这样的模式循环往复的开挖，直至最后一道支撑加固处理完毕。在混凝土封底前可以适当超挖。这里格外强调的是，要将超挖深度控制在允许范围内。基坑开挖所排放的土体必须及时运送到指定地点，不得随意堆放在现场，尤其是基坑边缘，以免土体重力荷载过大造成基坑边坡塌陷。其四，支撑打设。经过现场勘查与精确验算，明确支撑的数量、空间位置与间隔距离。当开挖至第一道支撑下方时，在垂直钢管锁口位置焊接牛腿，增大钢管的承载力。在插打支撑结构时，明确标定桥梁工程中心线，弹放支撑结构的安装位置。尽可能的使牛腿与横向支撑和斜向支撑保持在同一水平面上，以免牛腿受到的轴向力与扭转力过大。使用细石混凝土对锁口钢管桩和围檩支撑体系实行灌注处理，增强整体结构的安全稳固性。其五，锁口漏水处理。如果锁口部位发生渗漏，有必要使用压水泥浆对端口部位实施特殊处理，以增加端口部位的密实度，加强端口部位的抗渗能力。其六，封底砼浇筑。当基坑开挖至设计标高时，浇筑封底混凝土。在基坑内设置排水沟，配合水泵排水，确保施工现场的干燥性，以免含水量过大影响基坑基底层的稳固性。其七，支撑系统拆除。桥墩承台施工结束后，待现浇混凝土结构强度达到标准要求，拆除临时支撑结构。预先回填基坑，待回填高度达到支撑结构标高时，拆除上部的支撑结构。其八，钢管桩拔除。联合使用履带与振动锤拔出钢管桩。沿下方垂直方向持续振动，使锁口与水泥浆相互分离，采用一定的提升力向上拔除。

3 锁口钢管桩施工中的注意事项

经过系统且精准的验算，合理布置深基坑围岩结构支撑体系，保障支撑结构体系的安全稳定性;全面考量工程现场的地质结构条件，加大工程力学与物理力学研究力度。针对地下水水位较高的区域，做好现场排水工作;对深基坑围堰结构的不规则形变情况予以全方位、动态化监测，一旦发现异常状况，第一时间采取处理措施，从根源上消除安全隐患;优化人力资源配置，对施工机械设备进行合理调度。由于深基坑是长时间暴露在外界环境中的，所以现场施工人员应做好意外事故方法处理的准备工作。

4 结束语

综上所述，本文通过对锁口钢管桩支护在案例工程深基坑施工中的实践应用展开系统，进一步明确了锁口钢管桩的结构特点、适用条件、应用要点与标准规范，充分发挥了锁口钢管桩的支护作用，证明可以增强地基基层与围堰的安全稳固性，保障施工安全，切实的提升了桥梁工程的建设水平。

参考文献：

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