淺談鎖口鋼管樁圍堰在深基坑施工中的應(yīng)用

【摘要】鎖口鋼管樁因自身剛度、支護(hù)深度、止水性能以及經(jīng)濟(jì)性能等方面的優(yōu)點(diǎn)，在深基坑施工中得到廣泛應(yīng)用，本文以鎖口鋼管樁在某跨江大橋主塔承臺深基坑施工中的成功應(yīng)用為例，闡述其在實(shí)際運(yùn)用中的施工控制方法，以作為類似項(xiàng)目施工的參考。

【關(guān)鍵詞】鎖口鋼管樁；圍堰；深基坑；施工

某跨江大橋主塔臨江側(cè)承臺尺寸為77.44×32.6×6m（長×寬×高），臺頂標(biāo)高為4.3m，臺底標(biāo)高為-1.7m。封底混凝土厚1.5，封底砼底標(biāo)高-3.2m。圍堰最高水位定位為5.5m（計(jì)入浪高），圍堰頂標(biāo)高設(shè)為6.0m。灘地地面標(biāo)高為+2.8～+3.0m，最大水深為2.7～2.5m。經(jīng)方案比選，選用鎖口鋼管樁圍堰作為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，堰內(nèi)除土采用機(jī)械除土后再采用高壓射水吸泥至封底標(biāo)高。

1、圍堰設(shè)計(jì)

1.1圍堰結(jié)構(gòu)形式

圍堰采用φ800×10mm鋼管樁整根打入，鋼管總長16.8m，頂標(biāo)高+6.0m，封底砼下入土深度7.6m。圍堰分別在+5.0m和+1.3m處設(shè)有內(nèi)支撐。第一層支撐水平圍檁采用2HN700×300mm型鋼，水平撐桿采用φ800×14mm鋼管。第二道支撐長邊側(cè)水平撐桿、水平圍檁與第一道支撐系統(tǒng)相同，短邊側(cè)水平撐桿為2φ800×10mm鋼管，水平圍檁采用3HN700×300mm型鋼。

圍檁底設(shè)置牛腿，牛腿與鋼管樁焊接固定，鋼管柱腳與圍檁焊接固定。為減小撐桿的長細(xì)比，在縱橫撐桿節(jié)點(diǎn)處，設(shè)置豎向撐桿，與水平撐桿連接。

1.2圍堰止水設(shè)計(jì)

在鋼管樁上分別焊制鎖口陰頭和陽頭，陰頭和陽頭可以成180o，也可以根據(jù)施工需要任意確定兩者的角度，為增強(qiáng)圍堰止水效果，在迎水面鎖口外側(cè)，投放粘土、鋸沫、爐渣混合物，灌漿止水漿后鎖口的四個(gè)角均被漿體充實(shí)，板結(jié)的漿體有效地切斷了外界水系進(jìn)入圍堰的路徑，從而達(dá)到止水的目的。

2、圍堰施工

2.1鋼管樁打設(shè)

安裝樁帽后，采用DZ90振拔錘（該錘能與鋼管作鋼性聯(lián)接，可克服對樁的摩阻力，下沉較快且樁尖不致上卷，提高鋼管樁的防水性能和完好率）先逐根插打至穩(wěn)定深度，然后依次施打至設(shè)計(jì)深度。打設(shè)措施如下：

①為避免鋼管樁傾斜，鋼管樁打設(shè)采用定位架導(dǎo)向。打設(shè)過程中，采用全站儀進(jìn)行垂直度觀測，隨時(shí)檢查鋼管樁的偏位情況，當(dāng)鋼管樁發(fā)生偏斜時(shí)及時(shí)用倒鏈校正，以利及時(shí)糾偏，當(dāng)偏斜過大不能用拉擠的方法調(diào)整時(shí)，應(yīng)拔起重插。

②鋼管樁采用樁帽施打，為保證施打過程中鋼管樁不傾斜，可以分級多次施打就位。

③施工時(shí)，在導(dǎo)向框上分別標(biāo)出每根樁鎖口的中心位置，以控制鎖口縫隙。

2.2圍堰內(nèi)支撐施工程序

①機(jī)械開挖堰內(nèi)土方至標(biāo)高+4.0左右。

②在高程+5.0m位置設(shè)置第一道支撐。

③機(jī)械挖泥至標(biāo)高0.3m處，施工第二道支撐。

④高壓射水吸泥至封底混凝土底標(biāo)高-3.2m。

⑤澆筑封底混凝土，并設(shè)集水井。

3、圍堰內(nèi)除土

鋼管樁圍堰除土厚度約8.7m（+5.5～-3.2m），需在封底前予以挖除，方量約25501m3，土性主要為填土、粘土及淤泥質(zhì)粘土。主要除土工具是挖掘機(jī)、吸泥機(jī)、泥漿泵和高壓射水設(shè)施等。

3.1圍堰內(nèi)除土方案

①上部土層（+5.5～+3.0m），采用挖掘機(jī)分層臺階法挖土、汽車外運(yùn)；

②中部土層（+3.0～+0.3m），采用履帶吊配合抓斗分層挖土、汽車外運(yùn)；

③下部土層（+0.3～-3.2m），采用高壓水槍切割土體，空氣吸泥機(jī)將切割后的土體以泥漿形式排至圍堰外的泥漿池。

3.2設(shè)備配置及設(shè)備性能

擬配備6套沖泥水槍，每套水槍由一臺80-50-200B型高壓水泵供水，其流量為50m3/h，水槍出口壓力為0.6Mpa；6臺NL100-28型立式泥漿泵，其揚(yáng)程為28m； 6臺空氣吸泥機(jī)；抓泥斗6套。

3.3沖、吸泥順序

吸泥順序從中間向四周擴(kuò)散，形成中間低、四周高的鍋底狀。

3.4吸泥過程注意措施

①合理安排沖、吸泥設(shè)備。

②吸泥口一般離泥面高度為15～50cm，水槍壓力大于2Mpa，經(jīng)常移動吸泥口位置，以提高出泥率。

③除土距封底混凝土底面50cm時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制圍堰周邊除土深度，以防超深。

④除土至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)檢查基底的平整度是否達(dá)到要求。圍堰的鋼管樁及鉆孔樁表面應(yīng)沖洗干凈，防止樁身粘有泥土造成樁身與封底混凝土間的夾泥或粘結(jié)力降低。

4、圍堰監(jiān)測

深基坑施工應(yīng)高度重視圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析來指導(dǎo)施工，防止意外事故的發(fā)生。一旦監(jiān)測值超過控制指標(biāo)，應(yīng)會同咨詢和復(fù)核單位一起分析數(shù)據(jù)，采取相應(yīng)的措施，確保圍堰的結(jié)構(gòu)安全。

4.1監(jiān)測內(nèi)容

①鎖口鋼管樁樁頂位移；

②圈梁應(yīng)力、撐桿應(yīng)力；

③堰外長江水位、堰內(nèi)水位；

④堰外土體沉降、側(cè)向位移。

4.2監(jiān)測點(diǎn)的布置

監(jiān)測點(diǎn)共布置四種，具體如下。

①鋼管樁頂位移監(jiān)測點(diǎn)：共計(jì)12個(gè)點(diǎn)，對稱布置。

②圈梁應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)：分成兩層，共計(jì)6個(gè)，監(jiān)測儀器為應(yīng)變片。

③撐桿應(yīng)力監(jiān)測點(diǎn)：分成兩層，共計(jì)6個(gè)，監(jiān)測儀器為應(yīng)變片。

④堰外土方沉降、位移監(jiān)測點(diǎn)：共計(jì)2個(gè)。

4.3 監(jiān)測要求

①位移監(jiān)測：在土方開挖前，做好樁頂位移A點(diǎn)和堰外沉降、位移監(jiān)測D點(diǎn)的標(biāo)記，準(zhǔn)確測量三維坐標(biāo)。在第一層土方開挖時(shí)，每兩天觀測一次。為減少施工因素對觀測成果的影響，定為早上6：00點(diǎn)；在第二層土方開挖時(shí)，每天觀測兩次，上午6：00點(diǎn)和下午18：00觀測；在第三層土方開挖時(shí)，根據(jù)需要，增加觀測頻率；在封底之前和封底之后三天；第二層支撐拆除前和拆除后。準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)觀測數(shù)據(jù)，并計(jì)算與首次觀測值的差值。

②應(yīng)力監(jiān)測：第一層支撐施工完畢后，按點(diǎn)位布置第一層的應(yīng)變計(jì)。應(yīng)變計(jì)的引線引出堰外，以方便測量。在第二層支撐施工完畢后，按點(diǎn)位布置第二層應(yīng)變計(jì)。 除土過程中，必須加強(qiáng)對鋼管樁和內(nèi)支撐的變形觀測，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象及時(shí)停止開挖，并采取加固措施；在中部土層開挖過程中，要注意觀測底層土的狀況，如出現(xiàn)冒水現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)停止開挖，并向圍堰內(nèi)充水，然后采用水下高壓設(shè)水吸泥至封底混凝土底標(biāo)高。

結(jié)語：

與通常選用的圍堰方案如鋼板樁圍堰相比，鋼管樁圍堰具有剛度大，止水效果好，有效的保證了施工安全，且鎖口鋼管樁可反復(fù)使用，部分項(xiàng)目中拆除后可作為后續(xù)施工支架等材料，綜合經(jīng)濟(jì)成本較低，本橋施工監(jiān)測結(jié)果表明，采用該方案有效的保證了施工需要，并且經(jīng)濟(jì)合理，對以后的施工具有借鑒意義。

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