軟弱地基復(fù)合式鋼管樁支護施工技術(shù)分析

徐士征 （安徽省路港工程有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230011）

0 前言

基樁承臺作為重要的承載體，其施工質(zhì)量和施工工藝一直是工程界關(guān)注的重點。在存在軟弱地層的高地下水位基礎(chǔ)承臺施工，或水下基礎(chǔ)承臺施工時，常常需要打設(shè)施工圍堰，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行混凝土澆筑平臺搭設(shè)和混凝土澆筑施工，其施工難度高、質(zhì)量控制難度大，承臺安裝定位難度大，與基樁的協(xié)同受力性能難以保證。

蘇滁現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園滁州大道跨清流河大橋，位于滁州市，工程范圍內(nèi)跨清流河、規(guī)劃二十二河、規(guī)劃二十七河等三處河道，新建四座橋梁：主橋采用跨徑組合為77m+135m+77m的預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋，兩側(cè)引橋均采用跨徑為30m的預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。擬建大橋地段場地地基屬軟弱地基，主橋樁基承臺采用復(fù)合式鋼管樁支護施工。

1 技術(shù)特點

①在鋼管樁的內(nèi)側(cè)壁設(shè)置內(nèi)撐濾網(wǎng)，并可通過控位內(nèi)桿控制內(nèi)撐濾網(wǎng)與鋼管樁的貼合情況，降低了內(nèi)撐濾網(wǎng)更換的難度；同時，該技術(shù)設(shè)置了清渣系統(tǒng)，降低了管樁內(nèi)部廢渣的清除難度；在鋼管樁的樁尖部位設(shè)置了樁端填充體，有助于在鋼管樁打設(shè)過程中，減小樁尖的損壞。

②導(dǎo)向抱箍外側(cè)的控位筋板與導(dǎo)向槽板連接，可為鋼管樁提供橫向約束；同時，該技術(shù)在沉樁抱箍的外側(cè)設(shè)置沉樁壓板，并可通過沉樁拉索對沉樁壓板施加下拉力，實現(xiàn)了鋼板樁靜壓沉樁。

③鋼梁立柱插入鋼管樁內(nèi)，立柱支撐體不但可對鋼梁立柱的豎直度進(jìn)行準(zhǔn)確控制，而且可以提升鋼梁立柱與鋼管樁的連接強度。

④在門形鋼梁上設(shè)置可沿門形鋼梁長度方向滑移的懸掛滑移體，降低了懸掛平臺板橫向移位的難度；同時，該技術(shù)可伸縮掛桿由固定連桿和可伸縮連桿組成，可滿足懸掛平臺板高度快速調(diào)整的需要。

⑤通過板頂限位筋和橫向撐梁對承臺模板進(jìn)行初步控位后，通過可調(diào)撐桿對承臺模板施加橫向頂壓力，實現(xiàn)承臺模板的準(zhǔn)確控位；同時，該技術(shù)支模內(nèi)管可在控位螺桿作用下上下移動，實現(xiàn)了承臺模板支撐位置的動態(tài)控制。

2 技術(shù)原理

2.1 鋼管樁自平衡沉樁

沿鋼管樁的側(cè)壁設(shè)置滲水槽孔，在鋼管樁的內(nèi)部設(shè)置內(nèi)撐濾網(wǎng)，可起到降低沉樁阻力的作用；在支撐平臺板與地基土體之間打設(shè)平臺板錨筋，在鋼管樁的外側(cè)壁上自下向上依次設(shè)置導(dǎo)向抱箍和沉樁抱箍，沉樁施工時，使沉樁拉索穿過拉索轉(zhuǎn)向鉸后與卷拉機械相連接，通過沉樁拉索對鋼管樁施加沉樁下壓力，并通過導(dǎo)向槽板和導(dǎo)向抱箍控制沉樁方向。

2.2 外置擋土鋼板同步沉樁

在存在軟弱土層的地基土體的鋼管樁外側(cè)設(shè)置擋土鋼板，在擋土鋼板的兩端沿?fù)跬龄摪宓母叨确较虿荚O(shè)鋼板連接槽，并在鋼板連接槽內(nèi)設(shè)置連接槽密閉體，可滿足擋土鋼板的快速沉放和密閉連接的要求。

2.3 施工作業(yè)平臺高效搭設(shè)

將鋼梁立柱插入鋼管樁的管腔內(nèi)，并使立柱撐板及板底套帽與鋼管樁的側(cè)壁相接；通過箍側(cè)柱撐板與立柱撐板之間的立柱支撐體校正鋼梁立柱的豎直度；在門形鋼梁的上設(shè)置可沿門形鋼梁長度方向滑移的懸掛滑移體，并可通過可伸縮掛桿控制懸掛平臺板的高度。

2.4 承臺模板支撐動態(tài)控制

在承臺混凝土澆筑過程中，支模內(nèi)管可在控位螺桿作用下上下移動，可動態(tài)調(diào)整承臺模板的豎向支撐位置；同時，通過螺桿控位栓調(diào)整支模內(nèi)管的伸長值，可實現(xiàn)對承臺模板內(nèi)支撐強度的動態(tài)控制。

3 施工工藝流程

見圖1。

圖1 施工流程

4 工藝控制要點

4.1 施工準(zhǔn)備

①主要設(shè)備和試驗儀器按時組織進(jìn)場，其規(guī)格和數(shù)量滿足現(xiàn)場施工要求，有計量裝置的設(shè)備和儀器要經(jīng)地市級以上的計量監(jiān)督單位計量標(biāo)定。

②施工前復(fù)核確定鋼管樁截面形狀和材料性能，準(zhǔn)備滿足其施工質(zhì)量和設(shè)計要求的鋼筋、鋼板、水泥、砂石等建筑材料。

③施工區(qū)域內(nèi)供水、供電、臨時設(shè)施滿足施工要求。

④編制詳細(xì)的施工工藝、施工參數(shù)、質(zhì)量控制措施及應(yīng)急方案，會同設(shè)計單位進(jìn)行工程技術(shù)交底，對工程施工過程中的質(zhì)量控制難點進(jìn)行分析研究，提出具體的施工技術(shù)方案。

圖2 鋼管樁結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 濾網(wǎng)橫撐與濾網(wǎng)連接板和榫槽鋼側(cè)板連接結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 鋼管樁導(dǎo)向沉放結(jié)構(gòu)示意圖

4.2 鋼管樁制備施工

①沿鋼管樁的側(cè)壁設(shè)置滲水槽孔；在鋼管樁內(nèi)設(shè)置內(nèi)撐濾網(wǎng)，并在內(nèi)撐濾網(wǎng)的內(nèi)側(cè)壁上沿環(huán)向設(shè)置濾網(wǎng)連接板。

②在控位內(nèi)桿的底端設(shè)置排渣槽底板，沿控位內(nèi)桿的高度方向設(shè)置濾網(wǎng)控位隼。

③先向鋼管樁的管腔內(nèi)填充樁端填充體，再將控位內(nèi)桿連同排渣槽底板插入鋼管樁的管腔內(nèi)，并使濾網(wǎng)控位隼插入由隼槽鋼側(cè)板和隼槽彈性連筋圍合形成的環(huán)形空腔內(nèi)，下壓控位內(nèi)桿使隼槽彈性連筋發(fā)生彈性伸長變形，同步在濾網(wǎng)連接板的作用下，實現(xiàn)內(nèi)撐濾網(wǎng)與鋼管樁的貼合連接。

4.3 鋼管樁導(dǎo)向沉放

①將與導(dǎo)向槽板、沉樁拉索和卷拉機械連接牢固的支撐平臺板置于鋼管樁的樁位處。

圖5 導(dǎo)向槽板橫斷面圖

②在支撐平臺板與地基土體之間打設(shè)平臺板錨筋。

③在鋼管樁的外側(cè)壁上自下向上依次設(shè)置導(dǎo)向抱箍和沉樁抱箍，將鋼管置于控位處，并使導(dǎo)向抱箍外側(cè)壁上的控位筋板與導(dǎo)向槽板上的筋板導(dǎo)向槽連接；使沉樁拉索穿過拉索轉(zhuǎn)向鉸后與卷拉機械相連接，通過卷拉機械對沉樁壓板施加下壓力，完成鋼管樁下沉施工。

④在鋼管樁打設(shè)完成后，在鋼管樁的兩側(cè)分別設(shè)置一道橫向撐梁，將鋼管樁連接成一個整體。

圖6 沉樁抱箍橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖

圖7 導(dǎo)向抱箍橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖

4.4 外置擋土鋼板同步沉樁

①對地基土體中存在軟弱土層的鋼管樁外側(cè)增設(shè)擋土鋼板，并在擋土鋼板與鋼管樁之間設(shè)置樁板補強筋。

②在擋土鋼板的兩端沿?fù)跬龄摪宓母叨确较虿荚O(shè)鋼板連接槽，并在鋼板連接槽內(nèi)設(shè)置連接槽密閉體。

圖8 鋼管樁與擋土鋼板連接結(jié)構(gòu)示意圖

4.5 門形鋼梁布設(shè)

①在鋼梁立柱的外側(cè)壁上沿鋼梁立柱的高度方向設(shè)置2～3道柱周墊環(huán)；使鋼梁立柱的外側(cè)壁與立柱撐板連接，并在立柱撐板與鋼梁立柱之間設(shè)置立柱角撐。

圖9 門形鋼梁布設(shè)安裝結(jié)構(gòu)示意圖

圖10 立柱支撐體結(jié)構(gòu)示意圖

②在鋼管樁的頂部設(shè)置立柱控位箍，并在立柱控位箍的外側(cè)壁上設(shè)置箍側(cè)柱撐板。

③將鋼梁立柱插入鋼管樁的管腔內(nèi)，并使立柱撐板及板底套帽與鋼管樁的側(cè)壁相接；通過箍側(cè)柱撐板與立柱撐板之間的立柱支撐體校正鋼梁立柱的豎直度；在鋼梁立柱的頂端設(shè)置門形鋼梁。

4.6 澆筑平臺搭設(shè)

①在門形鋼梁上設(shè)置拉索轉(zhuǎn)輪、懸掛滑移體和滑移卷拉機；使移位拉索的一端與懸掛滑移體連接，另一端穿過拉索轉(zhuǎn)輪后與滑移卷拉機連接。

②使懸掛滑移體的滑移體側(cè)板與可伸縮掛桿垂直焊接連接，并在可伸縮掛桿的底端設(shè)置懸掛平臺板。

③沿懸掛平臺板的周邊設(shè)置板周護欄。

④通過連桿緊固栓控制懸掛平臺板的高度，通過懸掛滑移體控制懸掛平臺的橫向位置。

圖11 混凝土澆筑平臺結(jié)構(gòu)示意圖

圖12 懸掛滑移體與門形鋼梁連接結(jié)構(gòu)橫斷面示意圖

4.7 承臺混凝土澆筑

①在門形鋼梁的下表面設(shè)置管頂掛板，并通過掛板連接筋將管頂掛板與門形鋼梁連接牢固。

②在管頂掛板的下表面設(shè)置支模外管，并在支模外管底端的外側(cè)壁上設(shè)置外管套箍；將支模內(nèi)管插入支模外管的管腔內(nèi)，并在支模內(nèi)管底端的外側(cè)壁上設(shè)置內(nèi)管套管。

③分別在外管套箍的外側(cè)壁上設(shè)置控位栓撐板，在內(nèi)管套管外側(cè)壁上設(shè)置螺桿底撐板，并在控位栓撐板與螺桿底撐板之間設(shè)置控位螺桿，通過控位栓撐板上表面的螺桿控位栓，控制螺桿底撐板及內(nèi)管套管的豎向位置。

④在內(nèi)管套管的外側(cè)沿環(huán)向均勻間隔設(shè)置3根～4根設(shè)置可調(diào)內(nèi)撐桿，并可通過可調(diào)內(nèi)撐桿對模板內(nèi)壓板及承臺模板施加頂壓力。

⑤承臺模板與橫向撐梁貼合連接或通過錨釘連接，與鋼管樁之間設(shè)置板頂限位筋。

圖13 承臺模板支設(shè)結(jié)構(gòu)示意圖

圖14 可伸縮掛桿結(jié)構(gòu)橫斷面示意圖

圖15 可調(diào)撐桿結(jié)構(gòu)示意圖

⑤承臺模板支設(shè)完成后，進(jìn)行承臺混凝土澆筑施工，并在承臺混凝土澆筑過程中，通過螺桿控位栓調(diào)整支模內(nèi)管的伸長值，實現(xiàn)承臺模板內(nèi)支撐位置的動態(tài)控制。

5 質(zhì)量安全保障措施

①將控位內(nèi)桿連同排渣槽底板插入鋼管樁的管腔內(nèi)，并使濾網(wǎng)控位隼插入由隼槽鋼側(cè)板和隼槽彈性連筋圍合形成的環(huán)形空腔內(nèi)，下壓控位內(nèi)桿使隼槽彈性連筋發(fā)生彈性伸長變形，同步在濾網(wǎng)連接板的作用下實現(xiàn)內(nèi)撐濾網(wǎng)與鋼管樁的貼合連接；樁端填充體采用中粗砂或碎石，高度為0.5m～1m。

②鋼管樁插打前應(yīng)探明施工區(qū)域地質(zhì)情況，根據(jù)開挖深度及地質(zhì)情況確定鋼管樁打入深度及間距，防止土體使鋼管樁傾覆。

③在鋼梁立柱的外側(cè)壁上沿鋼梁立柱的高度方向設(shè)置2～3道柱周墊環(huán)，柱周墊環(huán)采用橡膠板切割而成，沿鋼梁立柱側(cè)壁布設(shè)，橫斷面呈等腰梯形。

④水下混凝土灌注工作應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，自開始灌注至全部灌注完畢，中間不得停止作業(yè)或間斷作業(yè)，拆除導(dǎo)管應(yīng)盡量縮短時間，并事先做好夜間照明和防雨措施，并時刻保證混凝土運輸車的暢通無阻。

⑤懸掛滑移體的滑移體側(cè)板與可伸縮掛桿垂直焊接連接，并在可伸縮掛桿的底端設(shè)置懸掛平臺板；可伸縮掛桿由固定連桿和可伸縮連桿組成，橫斷面呈“U”形，并使可伸縮連桿嵌入槽內(nèi)，與固定連桿通過連桿緊固栓連接。

6 結(jié)束語

“軟弱地基復(fù)合式鋼管樁支護施工”技術(shù)在此工程中得到了應(yīng)用，克服施工難點，鋼管樁打設(shè)定位準(zhǔn)確，使混凝土澆筑施工方便，并可降低軟弱土影響的鋼管樁支護樁基承臺支模體系，社會經(jīng)濟效益顯著，可為類似項目指導(dǎo)施工。