钢管桩围堰在嘉陵江特大桥深水承台施工中的应用

钢管桩围堰在嘉陵江特大桥深水承台施工中的应用

李卫军

  （中铁五局集团第二工程有限责任公司 湖南 衡阳 421000）

摘　要：文中结合G5京昆高速扩容工程中嘉陵江特大桥工程的实例，对深水承台工程的水文、地质条件进行了简单介绍，并对深水承台工程施工技术和控制要点做了详细阐述，对水中承台锁扣钢管桩围堰做了施工技术总结。

关键词：锁扣钢管桩围堰   嘉陵江特大桥   深水承台   施工技术 

一、引言

　　随着桥梁建设向大跨度方向的发展，遇到的跨江河等水下基础工程也逐渐增多，大型水中承台围堰的施工方法较为繁多，工艺较为成熟。针对不同工程的结构特点选择适宜的围堰结构进行水中大型承台施工，锁扣钢管桩围堰与双壁钢围堰和钢板桩围堰比较，即具有围水、挡护特性，又利用了钢管圆形截面的受力特点，简化了结构，同时造价低、安装速度快。本文从广绵高速公路嘉陵江特大桥施工过程，总结了深水中承台钢管桩围堰施工的相关技术，对桥梁施工的安全、工期、经济和社会效益有重要影响。

二、 工程概况

（一） 工程概况

G5京昆高速嘉陵江特大桥主桥上部构造为95+180+95m连续刚构，主墩2#、3#墩为水中墩，承台顶标高为441m，承台厚度为5m，2#、3号主墩承台围堰封底混凝土各1.0m、3.0m厚，单个主墩平面尺寸为16.5×16.5m。单个主墩承台的桩基为9根φ2.50m的钻孔灌注桩，桩基中心纵、横向间距6.25m。

（二） 水文地质情况

   1. 水文情况

项目进场后做好水文调查，积极与下游亭子口水电站相关人员联系咨询，确定每年最低水位在3-5月份，最低水位为442m，每年的最高水位在9-10月份，最高水位为458m，最大流速约为1m/s。

 2. 地质情况

2#墩地质情况：0～5m为灰黄色粉砂，5～13m为青灰色砂岩、岩质较硬，而13～ 19m为红棕色粉砂质泥岩、岩质又较软，19～23m为青灰色砂岩、岩质较硬，23～40.0m为红棕色粉砂质泥岩、岩质较软。

3#墩地质情况：0～20m为回填卵石，20～30.0m为红棕色粉砂质泥岩、岩质较软，30～34.0m为青灰色砂岩、岩质较硬， 34.0～48m为红棕色粉砂质泥岩、岩质较软，48～52m为青灰色砂岩、岩质较硬。

三、深水承台锁扣钢管桩围堰施工技术

（一）总体施工要求及工艺流程

2#、3#主墩承台开挖面积大，采用锁扣钢管桩围堰，有刚度大、止水性好、经济性高等优势。2#主墩处覆盖层少，岩层坚硬，钢管桩施工前先采用XR360D旋挖钻引孔，再回填黏土，最后施工锁扣钢管桩及承台支护开挖。3号主墩覆盖层厚约20m，卵石含量多，需进行引孔而减少对锁扣损坏。锁扣钢管桩采用φ820×14mm螺旋钢管，C-9型锁扣，2#承台围堰钢管桩长度为34m，3#承台围堰钢管桩长度为36m。围堰的顶面标高据水文资料确定为458.5m。

2、3#主墩承台围堰施工工艺流程为：材料、设备就位→锁扣钢管桩制作→测量定位→锁扣引孔→锁扣插打→安装第一~三道围檩支撑→抽水→安装第四道围檩支撑→开挖抽水→安装第五道围檩支撑→开挖至封底标高→浇筑封底砼→抽水、清基堵漏。

    （二） 锁扣钢管桩围堰施工技术

1. 围堰五层内支撑布置

根据围堰结构和水文地质资料，围堰设计五层内支撑，钢管桩及内支撑材料全部采用Q235B钢材，具体布置如下：

第一层内支撑：围檩2HN600*200型钢，对撑2HN600*200型钢，角撑φ610*10钢管；钢管桩围囹与支撑应密贴并且焊接。

第二层内支撑：圈梁2HN700*300型钢，对撑2HN700*300型钢，角撑φ711*11钢管；钢管桩围囹与支撑应密贴并且焊接。

第三层内支撑：圈梁3HN700*300型钢，对撑3HN700*300型钢，角撑φ820*14钢管；钢管桩围囹与支撑应密贴并且焊接。

第四层内支撑：圈梁2HN900*300型钢，对撑3HN900*300型钢，角撑φ820*14钢管；钢管桩围囹与支撑应密贴并且焊接。

第五层内支撑：圈梁2HN900*300型钢，对撑2HN900*300型钢，角撑φ820*14钢管；

钢管桩围囹与支撑应密贴并且焊接，在每道围檩下方位置焊接双拼［20b槽钢支撑牛腿。

2.锁扣钢管桩围堰施工

（1） 锁扣钢管桩围堰引孔

锁扣钢管桩插打前，在施工完的支栈桥上，采用100t履带吊安装导向架及钢护筒，再采用XR360D旋挖钻、Φ1.5m的钻头，做锁扣钢管桩的孔位引孔工作。

①在支栈桥上使用履带吊及振动锤插打第一个孔的钢护筒，使用旋挖钻机开始第一个孔冲孔施工。

②完成第一个孔冲孔后，孔内回填砂子，在第一个护筒内插打一根Φ1.2m的支护钢管，再将钢护筒拔除。

③在距第一个孔中心1.4m位置插打钢护筒，开始第二个孔冲孔，完后回填砂在孔内，再将第一个孔位的支护钢管拔除插打至第二个孔位处，拔除钢护筒。依次完成后续冲孔施工。

（2） 锁扣钢管桩围堰插打

①在引孔过程中，每孔时刻关注垂直度，边引孔边修正，为方便后期锁扣钢管桩施工，确保成孔垂直度在1%以内。每个孔位引孔到距离设计标高10-20cm后，停止引孔，立即灌入黏土，护筒内插打一根1.2m直径的支护钢管，将钢护筒拔出，在距离第一个孔中心1.4m位置插打钢护筒，插打完成后，开始第二个孔冲孔施工。根据现场实际工作平面，逐个引孔，依次完成后续冲孔施工。

②锁扣钢管桩全部引孔完毕后，将旋挖钻撤离支栈桥，进行锁扣钢管桩插打施工。APE液压振动锤（200-6）先插打靠上游侧的两角锁扣钢管桩，插打到位后，焊接导向架牛角和导向架，形成矩形框的导向架，便于其他钢管桩的插打。插打前在导向架上设置两侧各大1cm的限位装置，采用全站仪观测，确保钢管桩的垂直度，过程中并及时纠偏。钢管桩合龙需要精确计算，一般合龙口的位置选择在距离角桩4～5根的钢管桩位置合拢。

     3. 围堰开挖支护

（1）3#主墩围堰开挖支护

按照施工顺序，依次完成五道围檩安装。第五道围檩施工完成后，立即将围堰内回水至施工外水位，使整个围堰内外水位处于同一平面，以此降低水压对围堰的影响。再采用高压吸石机和抓斗进行开挖清理，同时抽水机时刻备用。防止超挖清理，安排潜水员下水检查清理状况，防止清理不平整而影响封底混凝土厚度。

清理至封底底标高后，进行水下C30混凝土浇筑。待封底混凝土达到设计强度90%后，将围堰内水抽出，进行下一步承台施工。

4.基坑临边防护及上下通道设置

基坑开挖完成后，立即采用黄色铁栅栏在支栈桥上进行防护，并要求设置安全警示标志。在主栈桥对面侧的支栈桥旁设置1m宽上下通道，通道采用成品爬梯，爬梯设置防滑带，爬梯两侧设扶手，扶手高1.2m，爬梯与围护结构固定牢靠，不得滑动，确保人员上下安全。

5.围堰止水及基底清理

锁扣钢围堰大部分会存在渗漏，主要出现在锁口位置，因此需重点加强对锁口的检查。施打前在钢管桩锁口内抹黄油混合物油膏（重量配合比为沥青：黄油：滑石粉：锯末=4：6：10：1）；施打时控制好垂直度，不得强行施打，损坏锁口。

抽水后发现钢管桩锁口漏水，不严重时，将漏水通道堵塞，有效的减少漏水量。抽水后发现钢管桩锁口漏水较为严重时，采用在钢围堰内侧用板条、棉絮、麻绒等在板内侧嵌塞。在桩脚漏水处，采用局部混凝土封底措施。

四、重难点分析及注意要点

（一）重难点分析

1.2#墩基岩处于陡坡面位置，引孔难度大非常大。蓄水期水流平静但水位高，洪水季节水位不高但水流湍急，又处于陡坡位置，而且侧面受压，稳定性控制难，钢管桩围堰止水要求又高，控制难度大。

2.围堰面积大，引孔数量多，时间紧，任务重。合理规划施工工序，一边桩基栈桥施工，一边进行围堰引孔。

3.单根锁扣钢管长，插打时垂直度控制要求高。采用两角点先插打两根导向桩，焊接导向架平面控制，并在导向加上标记好每根钢管桩所在位置，防止偏移。

4.水深，锁扣高，止水性要求质量高。施工前制作同等锁口样品进行渗漏试验，检查钢管桩锁口松紧程度，过松或过紧都可能导致钢管桩施工后渗漏。

（二）注意要点

1.插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点。在插打过程中，钢管桩下端有上挤压，钢管桩锁扣和锁扣之间缝隙较大，上端总会产生向远离第一根钢管桩的方向倾斜。因此，每打四五根钢管桩就要用垂球吊线，将钢管桩的倾斜度控制在0.5％以内，超过限定的倾斜度应予纠偏（一次性纠偏不能太多，以免锁扣卡住，影响下一根钢管桩的插打）。当钢管桩偏移太多时，采用多次纠偏的方法逐步减少偏移量，若因土质太硬纠偏困难时，采用走倒链组纠偏。

2.桩的垂直度控制在0.5%以内，桩底高程误差控制在10cm左右；

3.沉桩要连续，不允许出现不连锁现象，桩的平面位移控制在15cm以内；

4.在使用拼接接长的钢管桩时，钢管桩的接头不能在围堰的同一断面上，而且相邻桩的接头上下错开至少2m，在组拼钢管桩时要预先配桩，在运输、存放时，按插桩顺利堆码，插桩时按规定的顺序吊插。

六、 结论

G5京昆高速公路嘉陵江特大桥，蓄水期水位高，洪水季节水流急，且覆盖层后，岩面处于陡坡位置，引孔难度大，锁扣钢管桩施工困难。施工期间，采用多种方法和措施、各种设备及工艺，对质量、工期、成本都得到了有效控制。在桥梁施工中，水中墩锁扣钢管桩围堰施工扮演着重要角色，水中墩锁扣钢管桩围堰施工质量会对桥梁整体质量产生决定性影响。因此，在实际施工中，应对各个施工环节进行创新与完善，结合实际施工情况把控各处施工质量，为我国桥梁事业的发展做出更多贡献。

参考文献：

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