鎖口鋼管樁圍堰施工方法與技巧研究

張凱

摘 要：隨著國內(nèi)鐵路建設(shè)的發(fā)展, 基坑支護技術(shù)已成為地基基礎(chǔ)領(lǐng)域的一個難點和熱點。鎖口鋼管樁圍堰與雙壁鋼圍堰和鋼板樁圍堰比較，即具有圍水、擋護特性，又利用了鋼管圓形截面的受力特點，簡化了結(jié)構(gòu)，同時造價低、安裝速度快。本文對鎖口鋼管樁圍堰施工工藝進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：鎖口鋼管樁；圍堰施工；施工工藝

橋梁墩臺常處于地表水以下，水流流速很大，為保證水下基礎(chǔ)在無水或靜水條件下進(jìn)行施工，常采用圍堰施工法。施工圍堰屬于臨時性結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式和材料要根據(jù)水深、流速、地質(zhì)情況、通航等要求進(jìn)行選擇。

對于承臺輪廓尺寸大且為矩形的橋墩，不能像圓形圍堰那樣能自成穩(wěn)定受力結(jié)構(gòu)抵抗外力。因此，如采用普通的鋼板樁圍堰，其內(nèi)撐的密集程度使得施工無法進(jìn)行，而且由于插打深度和抽水深度較深，內(nèi)外水側(cè)壓力較大，其鋼板樁圍堰的抗彎模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足所需要的截面抵抗矩；如采用鋼套箱圍堰，則需用大量鋼材，大型施工場地，大型運輸、起吊設(shè)備和拼裝平臺。鎖口鋼管樁圍堰施工方法克服了以往傳統(tǒng)施工方法的缺點，該方法圍堰的截面強度、剛度大，支撐簡單方便、施工速度快，并且無需使用大型水上起重設(shè)備和大量鋼材。

一、鎖口鋼管樁施工工藝特點

鎖口鋼管樁圍堰施工主要包括鋼管樁制作，鋼管樁插打，圍堰內(nèi)土方開挖，封底混凝土澆注，支撐安裝及圍堰內(nèi)抽水，鋼管樁拆除。

施工方法，其特征在于依照下列步驟進(jìn)行：①加工鋼管樁:在螺旋管上分別加工出母扣和公扣；②沿著承臺四周從頭將鋼管柱互相連接成整體的鋼管柱，并一根根提吊就位，然后通過機械助沉至設(shè)計位置；③鎖口灌漿；在公扣和母扣的鎖口處內(nèi)襯布袋，并向袋內(nèi)灌裝漿體；④設(shè)置圍堰內(nèi)支撐；⑤封底混凝土澆注。

具有如下的優(yōu)點和積極效果：連接靈活，可用于多種形式的圍堰拼裝；截面強度、剛度大，支撐簡單方便；加工簡便，無須大型機具設(shè)備，不要大型浮運設(shè)施，并且可以與樁基施工同步進(jìn)行；操作方便，不受深水和淤泥的限制；具有足夠的剛性，可滿足機械助沉的剛度和強度。密封性強。

二、鎖口鋼管樁、導(dǎo)向架加工

1、鎖口鋼管樁加工

進(jìn)行驗收，合格后才能使用。單根管樁長度為18m，螺旋管每節(jié)長度一般為12m，在加工廠內(nèi)進(jìn)行鋼管樁焊接接長工作。焊接時，除了保證樁與樁的滿焊以外，還應(yīng)注意樁與樁之間連接塊的焊接，連接塊共4塊，連接塊焊縫與鋼管間焊縫需斷開。

接長后的鋼管兩側(cè)分別焊接焊接φ200mm，δ10mm鋼管和I20b工字鋼作為鋼管樁鎖口。鋼管與工字鋼自鋼管樁頂部至底部以上50cm，長度20m。φ200mm鋼管與φ600mm鋼管間兩側(cè)采用豎向加勁板加固，采用δ10mm鋼板制作，與聯(lián)接的鋼管滿焊。

2、導(dǎo)向架加工

導(dǎo)向架有橫梁和豎向穩(wěn)定樁兩部分組成，均采用I40工字鋼制作。鋼管樁打設(shè)時利用兩根橫梁夾住鋼管樁，防止其偏位并保證垂直度。橫梁凈間距60cm，外側(cè)每6m設(shè)置一根豎向穩(wěn)定樁，樁長12m。橫梁設(shè)置在其頂部以下55cm處。

三、鋼管樁插打

測量定位后，先插打?qū)蚣埽瑢?dǎo)向架應(yīng)與鋼平臺分配梁及主梁牢固焊接。利用導(dǎo)向架控制鋼管樁平面位置及垂直度。

1、鋼管樁吊運及堆放

裝卸鋼管樁采用兩點吊。吊運方式采用單根起吊，并注意保護鎖口陰陽頭，以防止鎖口變形。管樁堆放在平坦夯實的場地上，承載力滿足堆放重量要求。并且，還應(yīng)注意以下幾點：

⑴ 堆放的順序、位置、方向、平面布置等應(yīng)考慮到以后的施工便利；

⑵ 鋼管樁要按型號、規(guī)格、長度、施工部分分別堆放， 并在堆放處設(shè)置標(biāo)牌說明；

⑶ 鋼管樁應(yīng)分層堆放，堆放層數(shù)不超過3層， 各層間要墊設(shè)枕木，墊木間距控制在3～4 米，且上、下層墊木控制同一垂直線。

2、鋼管樁插打

⑴ 打樁機械選擇

打樁機選擇滿足鎖口鋼管樁插打、拔除工作要求。結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況，打樁機選擇50t履帶吊，配合DZ60型振動錘施工。

⑵ 鋼管樁施工

① 鋼管樁打設(shè)：用振動錘夾具夾起鋼管樁緩慢吊起，移至設(shè)計樁位后，慢慢放松吊機鋼絲繩，直至樁落于地面，確定樁位與樁的垂直度滿足要求后，開動振動錘振動，直至將樁打至設(shè)計深度。每次振動持續(xù)時間不宜超過10～15min，時間過長則振動錘易遭到破壞，太短則樁難以下沉。每根樁的下沉應(yīng)一氣呵成，不可中途停頓或中斷較長時間，以免樁周圍土恢復(fù)造成下沉困難。在打樁過程中，為保證鋼管樁的垂直度，用兩臺全站儀在無導(dǎo)向架限位的兩個方向加以控制。為防止鎖口中心線平面位移， 在打樁進(jìn)行方向的鋼管樁鎖口處設(shè)卡板， 阻止管樁位移。同時在導(dǎo)向框上預(yù)先計算出每塊管樁的位置， 以便隨時檢查校正。開始打設(shè)前兩根鋼管樁時，位置和方向確保精確，以便起到樣管導(dǎo)向作用，每打入1m測量一次。并且，在打至預(yù)定深度后立即采用鋼筋與導(dǎo)向框焊接固定。在水中插打鋼管樁應(yīng)自下游向上游搭設(shè)。② 鋼管樁插打順序：由各邊中部向兩端插打鋼管樁，分別在角樁處合攏。打樁方式的選擇，根據(jù)現(xiàn)場實際情況和鋼管樁的設(shè)計，選擇單樁打入法，以一根鋼管樁為一組， 逐根插打， 直至鋼管樁插打完畢。

四、基坑開挖及支撐安裝

鎖口鋼管樁插打完畢后，采用高壓射水等方法將砂土沖起，抽出基坑，運輸車運至棄土場。待基坑開挖至一定深度時，即安裝內(nèi)支撐，安裝完畢后方可繼續(xù)開挖。

1、內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)

內(nèi)支撐有圈梁及托架和支撐鋼管組成。托架橫梁和牛腿采用[20槽鋼，擋塊采用[10槽鋼制作，托架沿鋼管樁四周布置；圈梁為三根I45a工字鋼制作，對撐點處設(shè)置60cm×60cm×3cm鋼板；斜撐處設(shè)置60cm×90cm×3cm鋼板；支撐為φ600mm，δ10mm鋼管。順橋向布置兩道對撐，承臺四角各布置2道斜撐。

2、內(nèi)支撐安裝

沿鋼管樁四周每隔一定焊接[20槽鋼托架，焊縫必須滿焊，高度不小于5mm。托架錯開鋼管支撐位置，安裝完成后吊裝工字鋼梁，并與鋼管樁有效焊接，四周安裝完畢后形成封閉的圈梁，鋼管斜撐及對撐岸邊下料完成后采用平板車運至現(xiàn)場，與工字鋼圈梁上鋼板滿焊，完成支撐體系安裝。

五、封底混凝土施工與基坑抽水

基坑開挖至承臺底以下2m時，立即對基底進(jìn)行測量，務(wù)必保證基坑底最高位置低于承臺底2m。確認(rèn)后，對封底范圍內(nèi)鋼護筒和鎖口鋼管樁壁進(jìn)行清洗，保證封底混凝土與鋼護筒和鎖口鋼管樁有效連接。封底混凝土采用C20高性能混凝土，封底厚度為2m，混凝土采用導(dǎo)管法灌注。導(dǎo)管頂部各設(shè)置一個料斗，底部設(shè)置一鋼護筒，從承臺兩對角向中心環(huán)繞澆注，直至完成整個圍堰內(nèi)封底混凝土施工。施工過程中，在鋼管樁圍堰上設(shè)置測量懸線控制封底混凝土澆注高程。導(dǎo)管毎次移動距離不大大于導(dǎo)管有效半徑的1/2?；炷翝沧⑼瓿珊罅糁猛瑮l件養(yǎng)護試塊。

封底混凝土達(dá)到設(shè)計強度后，采用四臺潛水泵進(jìn)行圍堰內(nèi)抽水。抽水過程中注意對鎖口鋼管樁及支撐體系的變形監(jiān)控，若變形較大，應(yīng)立即停止抽水并及時采取加固措施。

六、欄桿及爬梯安裝與支撐體系拆除

欄桿采用鋼管制作，沿圍堰四周設(shè)置。立柱高2m，間距2m，橫桿設(shè)置3層，自圍堰頂部以上分別30cm，90cm，120cm高度各設(shè)置一道，采用5cm×5cm密目網(wǎng)維護。基坑內(nèi)沿承臺四邊中心位置各設(shè)置一個爬梯，兼做人形通道或疏散通道，爬梯立柱采用角鋼制作，踏腳板間距21cm，采用合適的角鋼制作。

鎖口鋼管樁拆除順序為先拆除底層支撐體系，在拆除首層支撐體系，最后拆除鋼管樁。承臺澆注完畢后，待混凝土滿足拆模要求，及時拆除模板并分層回填夯實。先解除鋼管支撐與工字鋼圈梁的聯(lián)系，吊出圍堰。再依次拆除工字鋼圈梁，最后拆除托架。

參考文獻(xiàn)

[1]楊克龍. 鎖口鋼管樁圍堰在橋梁基礎(chǔ)施工中的工程實踐[J]安徽建筑, 2011,(02)

[2]夏志華. 新型鎖口鋼管樁圍堰設(shè)計與施工[J]. 鐵道技術(shù)監(jiān)督, 2009, (11)