陡坡砂岩河床深水引孔式锁扣钢管桩围堰施工技术研究

苏宝磊SU Bao-lei

（中铁十二局集团第一工程有限公司，西安 710038）

0 引言

近年来，随着国民经济和社会的发展，交通基本建设步伐的不断加快，基建工程项目中桥梁工程建设日益向深水化、大跨度的方向发展，其中复杂地层的深水基础施工必然给桥梁整体建设带来巨大挑战。

1 工程概况

中铁十二局集团承建渠江特大桥桥梁全长768.04m。设计高程232.84～232.44m，主塔最高139.5m；主桥桥面总宽度31.5m，总净宽为2×11.75m。

渠江特大桥桥型布置为：主桥采用双塔双索面斜拉桥，主墩2#墩位于渠江，墩中心离岸边约60m，水深16m，江面宽约400m。

2 关键技术控制

2.1 工艺流程

锁扣钢管桩围堰施工工艺流程如图1。

2.2 施工准备

①在正式施工前，根据栈桥、平台钢管桩临近位置的插打入岩记录来确定围堰处钢管桩引孔深度，以确定施打的难易程度和采取必要的辅助措施。

②钢管桩的加工。经过受力计算渠江特大桥2#墩钢管桩围堰采用的是φ720钢管桩、φ180钢管、I20b工字钢为主要原材料。在平整的场地上制作钢管桩加工胎架，先将钢管对接成设计长度，然后将锁扣钢管及工字钢与钢管定位焊接，最后焊接加劲肋和限位肋。（图2）

2.3 钢管桩范围平台拆除

①顺桥向拆除。影响引孔护筒插打范围的平台面工字钢及面板采用气割设备进行逐根割除；平台每侧需各拆除关联贝雷梁。

②横桥向拆除。横桥向根据围堰位置两端需各拆除3m，钻孔平台两端关联贝雷梁拆除贝雷销后分组吊离后再拆除围堰外侧钢管桩及横梁。

2.4 测量定位

根据承台的有效宽度及考虑施工作业通道围堰宽度和深度，确定施工区域，导向架采用φ720mm钢管桩和40a工字钢组合，在插打导向桩时需全程对导向桩桩位及垂直度进行监测。

2.5 钢管桩导向架定位

①为了精确控制引孔护筒及钢管桩的打入后的平面位置，设置2层导向框，导向框采用有足够的刚度且带有平面的工字钢，导向框水平长度控制在10m左右，为方便引孔护筒能顺利插入导向框，导框宽度大于护筒直径4cm，即每边各放大2cm。导框桩与导框焊接牢固。

②安装导向架时注意以下几点：

1）采用全站仪和水平仪控制和调整围檩的位置。

2）导梁的高度要有利于控制钢管桩的施工高度和提高施工工效。

3）导梁不能随着钢管桩的打设而产生下沉和变形。

4）导梁的位置尽量垂直，且不能与钢管桩碰撞。

2.6 引孔护筒插打及引孔施工

①引孔孔径的选择。经过受力计算，钢管桩采用φ720×12mm，C型锁口采用φ180钢管，引孔孔径选择原则需将φ720钢管桩与φ180C型锁口的组合直径应与引孔孔径一致，使其起到更好的止水效果，故此引孔孔径为直径900mm的孔桩。

②深水引孔护筒插打。引孔护筒选用φ900×12mm钢管，采用50t履带吊车带振动锤在钻孔平台上打入定位框内，护筒采用接桩方式并排施打，采用对接加焊接长，插打护筒前需复核护筒边线位置，在保证护筒位置准确前提下逐根打入护筒并焊接牢固。

③深水引孔作业。

1）受斜河床影响，每根钢管桩引孔深度有所不同，首先根据设计计算的嵌固深度，统一确定钢管桩底部标高及引孔深度；

2）进行现场放样，并挂线标示出每个引孔位置；

3）利用吊车+振动锤插打引孔所需护筒；

4）架设冲击钻，在已插打完成的护筒内进行冲孔，直至设计桩底标高。

2.7 引孔护筒插打及引孔施工

钢管桩施工要正确选择打桩方法、打桩机械和流水段划分，以便使打设后有足够的刚度和良好的防水作用，且钢管桩面平直，以满足基础施工的要求。

围堰支护采用长16m、φ720×12mm钢管桩支护，现场钢管桩采用50t履带吊车带振动锤在钻孔平台上施打（16m长钢管桩采用接桩方式施打，采用对接加焊接长），插打钢管桩前需复核钢管桩边线位置，在保证钢管桩位置准确前提下逐根打入钢管桩。（图6-图11）

2.8 钻孔平台拆除及锁口止水

钢管桩插打完成后即可进行钻孔平台拆除，平台拆除前对栈桥侧平台进行搭设接长，接长平台采用40工字钢搭设，上铺钢面板，待平台上吊车退离后进行平台拆除。

拆除施工顺序为：平台钢板→横向I25工字钢→纵向贝雷片→横向I40工字钢→钢管桩。

锁扣钢管桩的止水是围堰成功的关键，止水前，先对锁口内进行冲洗，保证锁口内通畅，壁体无夹泥，将中粗砂与木屑按照2:1的比例进行掺拌作为止水原料，将掺拌完成的材料装至提前准备好的料斗内，通过吊车向锁口内进行灌注，在灌注的同时，不断向锁口内灌注大量的水，以确保止水材料灌满整个锁口且具备一定的密实度。

2.9 围堰抽水与支撑钻孔

①围堰抽水。钢管桩围堰抽水过程中严格控制抽水速度和抽水高度，并在围堰顶端设置一道安全支撑。当抽水达到预定的深度后，及时加支撑防护。

②内支撑加固。边抽水边安装围檩及支撑，直至最后一道围檩、支撑安装完毕。支撑采用钢管进行加固，在吊车的配合下焊接内支撑，焊接要求满焊。同时将围檩与钢管桩间的缝隙用木楔楔紧，使围檩受力均匀。

2.10 围堰内工作面清理

围檩、支撑安装完成后，有测量人员在围堰内布设观测点，定期对观测点进行复核，待围堰结构稳定，确保安全前提下，将采用干挖法下放小挖机到围堰内，将作业面清理至垫层低。

2.11 围堰内支撑体系转换

钢管桩围堰内内支撑共设置三层，承台及围堰顶以下墩身施工时需拆除相应影响的部分的支撑。拆除内支撑时，利用已完成的下部结构进行支撑转换。

2.12 钢管桩拔除

墩身施工出水面后，即可拆除围堰。采用履带吊进行拔桩。钢管桩拔除顺序按从下游到上游、先支撑再围檩最后拔除钢管桩的顺序进行，以此恢复河道。

3 总结

深水无覆盖层的斜坡面砂岩河床下采用引孔的方式进行施作锁扣钢管桩围堰，取代传统工艺双壁钢围堰的施工方式，成功避免了采用水下爆破、水下开挖等高风险作业；解决该条件下采用传统工艺双壁钢围堰施作带来的工艺繁琐及耗时、耗材等问题。

该桥地处重庆，天气因素对施工生产影响极大。采用钢管桩无法一次性插打到位的工作面进行先引孔再施作钢管桩的施工工艺，取代传统工艺双壁钢围堰的施工方式，成功避免了采用水下爆破、水下开挖等高风险作业；解决该条件下采用传统工艺双壁钢围堰施作带来的工艺繁琐及耗时、耗材等问题；且完全克服地质较差且复杂等影响，各工序的叠加施工大幅度提高了施工效率，降低时间成本，加快了施工进度；通过优化施工方案及工艺，降低施工成本及材料成本，在措施费用方面得到客观的节省，值得在类似工程上借鉴使用。