陸湘鈞 張重偉

摘 要：鋼管樁圍堰在不同的施工時期起著不同的作用，作為承臺施工圍堰期，其作用是抵抗基坑四周的土壓力，支護(hù)圍堰內(nèi)開挖后形成的基坑。本文結(jié)合南寧外環(huán)公路大沖邕江特大橋9#墩承臺鎖口鋼管樁圍堰的實施，就鎖口鋼管樁圍堰的設(shè)計及施工進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：鎖口鋼管樁；圍堰；技術(shù)控制；施工

中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

引言：近年來，隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，我國橋梁工程深水基礎(chǔ)數(shù)量越來越多，相應(yīng)的施工難度越來越大，橋梁基礎(chǔ)工程在復(fù)雜地層施工中，能否安全建好深水基礎(chǔ)關(guān)系到整個橋梁工程施工的成敗。本文在以往研究的基礎(chǔ)上，通過工程實例對鎖口鋼管樁圍堰施工進(jìn)行了分析、總結(jié)。

1、工程概況

大沖邕江特大橋跨越邕江及湘桂鐵路，是南寧外環(huán)公路項目的控制性工程。本橋為高低塔砼梁斜拉橋，該橋9#墩位于邕江南岸，橋塔基礎(chǔ)采用承臺接鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。矮塔下設(shè)兩個15.6×15.6×5m矩形鋼筋砼承臺。每個承臺下各設(shè)9根φ250cm的鉆孔灌注樁，樁長25m。承臺外邊線距岸邊約30m，測量水位61.7m，承臺頂標(biāo)高61.5m，承臺底標(biāo)高56.5m。

結(jié)合大沖邕江特大橋9 #墩的位置及地質(zhì)、水文等情況，從施工的工期、方便性及設(shè)備情況等各方面分析，為了加快進(jìn)度完成南寧外環(huán)公路整體進(jìn)度指標(biāo)、保證工程質(zhì)量，必須對傳統(tǒng)的圍堰進(jìn)行創(chuàng)新。根據(jù)承臺形式、地質(zhì)、水文及以往水中施工經(jīng)驗，我們覺定9#墩水中樁基礎(chǔ)采用筑島圍堰方法施工，承臺施工采用鎖口鋼管樁圍堰開挖施工。

2、鎖口鋼管樁圍堰設(shè)計

2.1鋼管樁的選擇

鋼管樁是圍堰受力主要部件。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中鋼管直徑與壁厚比的要求，A3鋼D/t≤100，并且要穿過密集孤面、片石堆積，結(jié)合力學(xué)計算采用φ529mm，厚度為8mm的鋼管，同時為防止在振動錘作用下造成樁端和樁頭出現(xiàn)破裂現(xiàn)象，對樁端和樁頭進(jìn)行局部加強。

2.2 鎖口的設(shè)計

鎖口形式分為陰隼和陽隼兩種。為保證鎖口有足夠強度，我們對鎖口強度進(jìn)行反復(fù)驗算，決定鎖口陽隼采用10#工字鋼、陰隼采用10#槽鋼并通過加勁板與鋼管樁連接（如圖1所示），工字鋼和角鋼與鋼管樁之間采用CO2電焊機進(jìn)行焊接。為了鎖口能有空隙進(jìn)行堵漏，選擇采用“L-T”形鎖口，鎖口空隙堵漏選擇不易透水和易填壓密實的材料。

圖1鎖口構(gòu)造圖

2.3 筑島及鎖口圍堰設(shè)計

9#墩處實測水位為61.7m，根據(jù)資料及施工方便，筑島標(biāo)高為63.0m。筑島圍堰從9#墩岸邊位置開始填筑，筑島外側(cè)采用1：2的坡度進(jìn)行放坡。筑島范圍為縱橋向、橫向橋超出承臺邊10m，整個筑島范圍長74m，寬35.6m。

9#墩承臺尺寸15.6m×15.6m，根據(jù)水中圍堰類似經(jīng)驗考慮長邊方向作業(yè)空間為1.5m，短邊方向作業(yè)空間為1.0m，從而計算出鋼管樁圍堰設(shè)計尺寸為18m×18m，設(shè)計承臺底標(biāo)高為56.5 m，河床地面標(biāo)高為 58.5 m，目前施工正常水位為61.7 m，鋼管樁圍堰設(shè)計頂標(biāo)高為 64.7m，通過對圍堰結(jié)構(gòu)受力的計算決定鋼管長度為18m。

2.4 圍堰內(nèi)支撐設(shè)計

內(nèi)支撐設(shè)計是圍堰成功的關(guān)鍵所在，內(nèi)支撐主要功能是阻擋支撐圍堰外側(cè)壓力的。在設(shè)計時應(yīng)考慮在圍堰內(nèi)封底砼之前，作用圍堰上的水流力、側(cè)壓力等各種荷載應(yīng)通過鋼管樁傳遞給內(nèi)支撐上，因此必須對鋼圍堰支護(hù)進(jìn)行受力計算，以確認(rèn)鋼管樁圍堰的支護(hù)形式、數(shù)量、長度能滿足開挖過程中的土壓力要求，同時內(nèi)支撐系統(tǒng)受力要明確、安裝簡單易操作，且方便施工。

根據(jù)受力計算書的要求，本橋9#墩圍堰內(nèi)支撐采用φ529、δ=8mm的螺旋鋼管組成，第一道支撐為鎖口樁頂面往下0.8m位置處，第二道支撐為第一道支撐往下4m位置處。在內(nèi)支撐與鋼管樁之間采用I56b工字鋼作為分配梁連接。

3 鎖口鋼管樁施工要點

3.1施工工藝流程

鎖口鋼管樁加工→現(xiàn)場清理→沉放導(dǎo)向架定位樁→測量定位→沉第一根鋼管樁→其它樁順次下沉→鋼管樁圍堰內(nèi)挖泥→設(shè)置內(nèi)支撐→鋼管樁圍堰內(nèi)挖泥→鋼管樁圍堰封底

3.2鋼管樁加工

①為了保證鎖口鋼管樁的質(zhì)量，安排專人對進(jìn)場鋼管樁、工字鋼及角鋼進(jìn)行檢查，并按照鋼管樁設(shè)計尺寸制作胎架，以保證鎖口鋼管樁的結(jié)構(gòu)尺寸。

②焊接質(zhì)量檢查，包括管身、管體和附件的焊接，主要檢查焊縫寬度、深度和飽滿度。焊縫外觀要無氣孔、無焊瘤、無裂縫。

③所有鎖口鋼管樁加工精度、鎖口大小、位置要滿足規(guī)范及施工要求，陰隼、陽隼的軸線要在同一條線，陰陽隼與鋼管樁的相貼面要垂直。吊裝點的位置要合理，以免鋼管樁變形。

④試拼檢查，鋼管樁在正式沉入前要先進(jìn)行試拼，以檢查鋼管樁的加工精度和焊接質(zhì)量。

3.3鋼管樁的沉放

①沉樁位置及測量控制。鋼管樁利用振動錘振入的過程中容易產(chǎn)生偏移，因此要有可靠的定位系統(tǒng)控制其坐標(biāo)，鋼管樁沉入時的平面位置主要通過導(dǎo)向架和測量儀器控制。

②制作精確的導(dǎo)向架。導(dǎo)向框由導(dǎo)框樁與導(dǎo)框組成，均為I40工字鋼。導(dǎo)框樁水平間距為5m，導(dǎo)框樁高出圍堰平臺頂面1m，打入5m深。為方便鋼管樁能順利插入導(dǎo)向框，兩導(dǎo)框每邊各放大10mm。導(dǎo)框樁與導(dǎo)框采用焊接連接。測量人員用全站儀放出4個角位置，按照測量放點進(jìn)行安裝，保證導(dǎo)向架位置準(zhǔn)確和兩工字鋼相互垂直。如圖所示

③沉頭三根樁。控制鋼管樁的沉入精度首先要控制好第一根樁，第一根沉放的鋼管樁位于承臺角位置，是加工有兩條陰隼的轉(zhuǎn)角樁，第一根樁沉放到位后，將導(dǎo)向架與鋼管樁焊接好，再將第二、三根樁依次沉放到位。

④在沉樁過程中要及時用吊線觀察鋼管樁的垂直度，必要時采用手拉葫蘆進(jìn)行糾偏。鋼管樁必須保證插正、打正，以免影響后面的鋼管樁，插打過程中，在互相垂直的兩個方向進(jìn)行觀察。整個施工過程中，要始終控制每根鋼管樁的垂直度。當(dāng)鋼管樁的傾斜度超過1%時，則要進(jìn)行糾偏，同時一次性糾偏不能太多，以免引起鎖口間卡住，影響下一片鋼管樁的插打。

⑤在沉放過程中，如果發(fā)生樁身突然傾斜錯位或貫入度突然增大等現(xiàn)象， 此時應(yīng)停止沉放，將偏位的樁拔出，分析原因，改變施工方法。

3.4 鋼管樁圍堰堵漏

止水的一般方法是在施工過程中用棉花加粘土混合物填塞接縫。堵漏材料采用現(xiàn)場基坑開挖出來的粘土，外購買棉絮，采用人工的方式將棉絮和粘土混合物塞進(jìn)鎖口內(nèi)。

3.5管樁圍堰安裝內(nèi)支撐及挖泥

圍堰內(nèi)支撐的施工按“先支撐后降水，分層支撐分層降水”的原則進(jìn)行，根據(jù)本圍堰結(jié)構(gòu)力學(xué)設(shè)計情況分兩層支撐。圍堰內(nèi)支撐的順序如下：安裝第一層內(nèi)支撐→抽水至第二層支撐處→安裝第二層內(nèi)支撐。采用長臂挖機進(jìn)行挖泥。

3.6鋼管樁圍堰封底

采用C20高流動性砼，攪拌站集中攪拌供料，運輸罐車運料至現(xiàn)場。采用汽車泵配合漏斗進(jìn)行，封底砼采用低熱水泥和良好的粗、細(xì)骨料，并摻加適量粉煤灰和外加劑。從而保證砼拌和物和易性良好，初凝時間長，坍落度損失小。為了保證封底厚度和封底標(biāo)高的正確，安排專職測量員進(jìn)行標(biāo)高確認(rèn)。

4.結(jié)論

鎖口鋼管樁圍堰不僅承擔(dān)了周圍的土壓力，還隔絕了河水的滲透，具有堅固耐用的特點，具有較高的安全系數(shù)，大大的降低了基坑開挖的難度。從經(jīng)濟(jì)效益來分析，使用鎖口鋼管樁提高了材料周轉(zhuǎn)效率，鋼管樁圍堰施工完畢后鋼管可用于索塔下橫梁及主梁0#塊的支架現(xiàn)澆段的支撐。

鎖口鋼管樁圍堰存在著明顯的優(yōu)點，在南寧外環(huán)公路大沖邕江特大橋中得到了成功運用，這種圍堰方式在淺水區(qū)域有著良好的應(yīng)用前景。只要針對不同地理條件對其設(shè)計進(jìn)行進(jìn)一步研究，將會得到很好的推廣。

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