高水位无封底混凝土钢管桩围堰施工方法

高水位无封底混凝土钢管桩围堰施工方法

李栋

 盱眙县天泉湖水利服务站 江苏盱眙 211741

摘要：高水位复杂地层无封底混凝土锁扣钢管桩围堰施工方法，通过在锁扣钢管桩内设置降水井降水，实现了基坑干开挖，极大的提高了围堰施工效率，通过降水井的实施取消了高水位地层水下封底混凝土工序，降低了施工难度，缩短了施工周期，节约了施工成本。

关键词：高水位；无封底混凝土；钢管桩围堰；施工方法

引言

深水承台施工常用的施工方法一般有钢套箱围堰、钢板桩围堰和钢管桩围堰。锁扣钢管桩围堰的刚度较大，适应性很强，具有很好的穿透和贯入特性，能适应于各种复杂的地层。

对于高水位地质条件下，锁扣钢管桩围堰一般均需设置封底混凝土，抵抗坑底水土压力及防止基坑底突涌。封底混凝土施工具体做法为：围堰四周常水位通过围堰壁体阻挡，对于坑底涌水常采取带水作业的方式，基坑维持较高水头，在高水头的作用下平衡围堰内外压力，利用抽砂设备或抓斗等对基坑中砂土进行湿开挖，开挖完成后，搭设封底浇筑平台浇筑水下封底混凝土，利用封底混凝土的自重及其与桩基和围堰壁体之间的粘结力抵抗坑底水压力。但是承台水下封底混凝土施工流程复杂，施工周期长，施工造价较高。

一.技术方案

解决上述锁扣钢管桩围堰水下封底混凝土施工方法所存在的施工流程复杂，施工周期长，施工造价较高的问题，提供一种高水位复杂地层无封底混凝土锁扣钢管桩围堰施工方法，以降低施工难度，缩短施工周期并节约施工成本。

采用的技术方案为：

高水位复杂地层无封底混凝土锁扣钢管桩围堰施工方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、利用周向导向架在基坑周围插打一圈锁扣钢管桩形成围堰壁体；

步骤二、采用旋挖钻机从钢管桩内向下进行旋挖，在钢管桩内安装降水井，降水井自河床面往下穿越深处的隔水层。

1、降水井自地面至管底分为三段，上部为实管段，中间为滤管段，自管底以上到滤管段底部为沉淀管段，实管段的钢管桩与降水井井管之间采用粘土球封填，过滤管段的钢管桩与降水井井管之间填充砂砾滤料。

2、自河床面以下，地层依次为细砂层、卵石层、粉质黏土层、细砂层、硬质黏土层、中砂层、粉质黏土层；所述隔水层为硬质黏土层及中砂层。

3、降水井的数量和深度根据计算确定, 降水井的管段划分具体长度结合地层情况和降水要求确定，优选自管底以上1米为沉淀管段。

步骤三、每个降水井内安装一台潜水泵，所述潜水泵配置自动开关、流量表和出水口；

步骤四、将围堰内水位降至基坑底以下，进行基坑支护、开挖、清基至承台底部。

1、实施降水之前，对钢管桩要进行止水，止水的方法是在施工过程中用粘土混合物、棉花、锯末的至少一种填塞接缝。

2、基坑支护采用内支撑，内支撑包括围檩、横向支撑杆和斜支撑，围檩紧贴钢管桩周向围绕基坑设置并与钢管桩固定，横向支撑杆设置在围檩其中相聚较远的两个边之间；斜支撑通过固定于围檩相邻较近的两条边之间，平行设置若干长短不一的斜支撑。

3、基坑支护采用内支撑，内支撑包括围檩、横向支撑杆和斜支撑，围檩紧贴钢管桩周向矩形围绕基坑设置并与钢管桩固定，横向支撑杆设置在围檩其中的两条对边之间；斜支撑通过固定于围檩相邻的两条边之间而设置在围檩四角位置，围檩的各角均平行设置若干长短不一的斜支撑。

4、沿着基坑深度方向平行间隔设置若干内支撑，最下层的内支撑位于承台上方且不与承台接触。

5、在钢管桩上固定设置型钢托架作为围檩的支承。

步骤五、浇筑承台底部混凝土垫层，在无水环境下完成承台施工。基坑面积较大时，垫层混凝土分区域逐次施工，垫层混凝土浇筑时在围堰四周设置集水沟，并在四角设置集水井。

高水位复杂地层无封底混凝土锁扣钢管桩围堰施工方法，利用导向架插打锁扣钢管桩；采用旋挖钻机从钢管桩内向下进行旋挖，在钢管桩内安装降水井；降水井内安装潜水泵；将围堰内水位降至基坑底以下，进行基坑支护、开挖、清基至承台底部；浇筑承台底部混凝土垫层，在无水环境下完成承台施工。

二.附图说明

图2.1高水位复杂地层无封底混凝土锁扣钢管桩围堰施工方法中锁扣钢管桩的施工平面图。

图2.2高水位复杂地层无封底混凝土锁扣钢管桩围堰施工方法步骤五的示意图。

图2.3是图2.2的俯视图。

附图标记说明：1、锁扣钢管桩；2、降水井；3、导向架；4、围檩；5、横向支撑；6、斜支撑；7、型钢托架；11、垫层；12、承台；13、集水沟；21、实管段；22、滤管段；23、沉淀管段；24、潜水泵；31、河床面；32、细砂层；33、卵石层；34、粉质黏土层；35、细砂层；36、硬质黏土层；37、中砂层；38、粉质黏土层。

三.具体实施方式

结合附图1-3和实施例对本说明进一步说明。

实施的高水位复杂地层无封底混凝土锁扣钢管桩围堰施工方法，包括如下步骤。

步骤一、参照图1，利用导向架3插打锁扣钢管桩1。

步骤二、参照图1，采用旋挖钻机从钢管桩1内向下进行旋挖，在钢管桩1内安装降水井2，降水井2的数量和深度根据计算确定。本实施例地层复杂，自河床面31以下，地层依次为细砂层32、卵石层33、粉质黏土层34、细砂层35、硬质黏土层36、中砂层37、粉质黏土层38，考虑硬质黏土层36透水性较弱，将其作为隔水层，降水井深度穿越硬质黏土层36及中砂层37，降水井2主要降低该层承压水头高度，保证降水效果。

步骤三、参照图1、图2，每个降水井2内安装一台潜水泵24，所述潜水泵24配置自动开关、流量表、出水口。

步骤四、参照图2、图3，降水：将围堰内水位降至基坑底以下，进行基坑支护、开挖、清基至承台12底部。

步骤五、参照图2，浇筑承台12底部混凝土垫层11，在无水环境下完成承台12施工。

步骤二中，降水井2自地面至管底分为三段，上部为实管段21，剩余部分为滤管段22，管底以上1米为沉淀管段23，管段划分具体长度结合地层情况和降水要求确定。实管段21的钢管桩与井管之间采用粘土球封填，过滤管段22钢管桩与井管之间填充砂砾滤料。

步骤四中，实施降水之前，对锁扣钢管桩1要进行止水，具体方法采用粘土混合物、棉花、锯末填塞接缝，将棉絮和粘土混合物塞进锁口内（可以采用人工的方式），在填充锁扣时一层棉花一层粘土。

步骤四中，基坑支护采用内支撑，内支撑包括围檩4、横向支撑5和斜支撑6。围檩4紧贴钢管桩1并与钢管桩1焊接，同时在钢管桩1上焊接型钢托架7作为围檩4的支承。斜支撑6设置在围檩4的四角位置。

步骤五中，垫层11混凝土分成两次施工，当有一半围堰底标高达到垫层混凝土底标高后，采用汽车泵浇筑此半边垫层混凝土；当围堰内剩余部分清基达到垫层混凝土底标高后，浇筑剩余垫层混凝土，垫层11混凝土浇筑时在围堰四周设置集水沟13，并在四角设置集水井。

结语

通过本方案的方法，河床水位通过围堰壁体阻挡，降水井主要降低承台底承压水头，避免坑底突涌发生。

通过锁扣钢管桩的阻隔作用，浅层地下水无法渗入降水井，降水井仅降低隔水层下方地下水头，进而降低坑底水压力。

在锁扣钢管桩内设置降水井降水，实现了基坑干开挖，极大的提高了围堰施工效率，通过降水井的实施取消了高水位地层水下封底混凝土工序，降低了施工难度，缩短了施工周期，节约了施工成本。

参考文献：
【1】改进组合型微型钢管桩在高速公路灾害处治设计中的应用[J]. 张瑢,张耀庭,陈艳玮.城市道桥与防洪.2021(06)

【2】崇启大桥钢管桩使用现状及防腐蚀效果评价[J]. 瞿彧,黄明智,刘永柱,程明山.  全面腐蚀控制. 2021(03)

【3】微型钢管桩在失稳路基应急抢险中的综合应用[J]. 彭昌翠.  西部交通科技. 2020(08)