深水基础锁口钢管桩施工技术研究 周洪庆 （中铁九局集团第七工程有限公司） 摘要：本文通过锁口钢管桩对深水基础基坑支护的基础上，对锁 ６０ｘ２８米浮运沉井，定位射水后吸泥下沉，基础深度７３．２８ 口钢管桩围堰的结构设计、施工工艺进行研究，实践证明该支护结构 米：１９３８年加拿大狮门大桥，南塔基础位于海潮急流处、 适合用桥梁深水基础基坑开挖施工，亦为今后类似工程提供借鉴。 流速７０海里／小时，基础采用两个直径１４．３６米的开口 沉井、浮运就位、灌注混凝土下沉。 关键词：深水基础锁口钢管桩施工工艺 ５０年代开始，发展至今已达到国际先进水平。将其粗略划 （３２＋４８＋３２）米连续梁主墩３６＃墩和３７＃墩全部位于主 为三个阶段。第一阶段大力发展管柱基础，第二阶段沉井 河道Ｖ型坡上，该部位是连续梁下部施工的重要部位。根 和钻孔桩基础，第三阶段积极推进复合基础及特殊基础。 据双台子河主墩处地质质料可推断，第四系覆盖层厚约 ３锁口钢管桩围堰的设计与施工 １０米 ６０米，岩土构造错综复杂，主要包括砂类土、填土、 ３．１锁口钢管桩围堰的结构设计钢管桩围堰由钢管 淤泥、黏性土、碎石类土、粉土、淤泥质黏性土等。底层上部 桩、腰梁、内支撑及桩间连接锁口等四部分组成。④钢管桩 的软土层厚约１０米～１５．０米。３７＃墩平台高３．５３５米，承 截面的选择。按照《钢结构设计规范》的要求，Ｑ２３５钢 台底标高为一９．４３８米，设计开挖１４米深。河道地下水量 Ｄ／ｔ≤１ ００。钢管整体稳定性满足设计要求后，严格按施工 大、承台底埋设在粉砂层，埋设较深，阶段性施工无法保证 标砖设计埋深，要求螺旋钢管的壁厚为１０毫米，外径达到 工期进度，采用普通钢板桩支撑也影响施工进度，因此预 ６３０毫米。②钢管桩的支点处理。钢管桩和围堰支撑的水 ０引言 盘锦至营口客运专线盘锦特大桥跨双台子河主河道 ２．２国内现状目前，我国桥梁深水基础从２０世纪 计在河流枯水期以锁口钢管桩围堰的形式开展主墩基础 平腰梁接触部位应设置避免钢管压曲的措施，钢管桩插打 施工，既能保证人员安全，又可以缩短工期。 后内填砂土，采用水密法夯实。⑧锁口设计。围堰设计能否 １研究目的 成功关键在于锁口的止水效果。该维护结构的止水效果主 根据３７＃墩深水基础锁口钢管桩围堰施工过程，全面 要取决于钢管之间的连接效果，为了确保钢管的连接质 分析围堰结构设计和施工技术，总结锁口钢管桩围堰技术 量，使锁口的止水效果达到设计要求，同时确保锁口具有 控制措施。 定强度防止自身构造开裂，且各锁口嵌合装置简便易 ２国内外发展现状 行，将切钢板桩切开后取１／２与钢管焊接在一起即可制作 ２。１国外现状１７７３年法国Ｃ．Ａ．库伦提出了土的抗 成连接锁口，采用５７５Ｘ３６０Ｘ １０毫米钢板桩锁口，下图１ 一剪强度和土压力理论和１９２５年Ｋ．太沙基出版《土力学》 为钢管设计图。④封底混凝土的厚度。强度低的混凝土在 为桥梁基础的设计和计算分析奠定了理论基础，１９３６年 抗静水压力与承托承台新鲜混凝重力的过程中厚度增加， 国际土力学与基础工程学会成立，并举行了第一次国际学 基底开挖量也要随之增大；若提高混凝土标号，厚度和开 术会议，开始了桥梁基础在设计、施工、试验、勘测等各方 挖量随之变小。因此，应提高封底混凝土的标号，严格控制 面进入国际性交流的时代，比如，１９３６年美国旧金山一奥 混凝土厚度。与此同时，需增大钢管桩埋设深度，或增加横 克兰大桥覆盖层厚度为５４．７米、水深为３２米，采用 向支撑数量。⑤腰梁设计。围堰内侧腰梁采用ＨＷ４００ Ｘ 宣在１ ０～１ ５ Ｃ ｍ之间，采用螺纹钢筋，直径不宜过大，如 立墙很长，则在设计时应将立墙分段。如立墙侧有土压力， 注意顶板与立墙固接处顶板下缘及立墙侧要布置主筋，以 承受可能产生的正弯矩，立墙侧面的土压力对结构平面产 生扭矩及水平推力，使结构受力更复杂。 ３结束语 综合以上几点斜交框架桥配筋特点，可以更好的在实 图３顶底板钝角加强钢筋布置 ２．５斜交框架桥的钢筋配置与正桥差别不大，只是应 际工程中使钢筋骨架布置简洁，受力明确，钢筋布置合理， 当更加注意钢筋的搭接长度，锚固长度。钢筋锚固位置应 有效防止斜框架桥结构裂缝的产生。严格安置在混凝土受压区。且钝角加强钢筋不应考虑在检 算钢筋面积之内，还将锚固点置于斜框架桥受拉压交界点 处，伸人受压区不小于２５ｄ（ｄ为受力钢筋直径），还将各筋 参考文献： …姚玲森．桥梁工程【Ｍ１．北京：人民交通出版社，１ ９９６． 【２］ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｅｎｇｅｉｎｅｅｒｉｎｇ．１ ９７７． 锚固点置于非同一截面位置。这样，对减少锚固端应力集 【４】铁道部专业设计院标准设计管理处．框架式框架桥【Ｍ】．北京： 中并防止框架开裂取得了良好的效果。 人民铁道出版社，１９７９． ２．６在立墙两侧面应布置一定数量的水平构造筋，以 作者简介：胡波涛（１９８５一）男，陕西咸阳人。助理工程师。大学本 抵抗收缩力，对于多车道桥，立墙较长更应加强布筋，间距 科学历。工程力学专业，从事铁路桥涵勘察设计工作。 ９３ 【３】童森林．桥梁设计算法新解【Ｍ】一￡京：中国铁道出版社，１ ９９８． 支撑搭设。当土方开挖至第一道支撑允许对第一道支撑 进行加固时，先将牛腿焊接在支撑下方锁口钢管桩上，使 牛腿具有一定承载力。装设牛腿的过程中，确保牛腿顶面 都在同一水平面上，这样斜撑就可以在同一水平面上，确 保支撑系统的整体稳定性。ｅ基坑支护工程的现场监测。 转角结构钢管图 一般结构钢管图 本工程中有一道非常关键的工序就是基坑监测。施工时， 图１ 要对基坑进行观测，观察基坑结构是否稳定，及时将基坑 ４００ Ｘ １３×２１ ｍｍ，支撑杆采用①６３０ Ｘ １ ０ｍｍ的Ｑ２３５ 结构变形情况反馈至质量控制部门实施量化控制。如基 坑变形量不超出限定范围，基坑施工几乎不受影响：如基 钢管。结构构造如图２。 坑变形已超出或将要超过限定值则要尽快采取整治措 施，以便合理控制基坑开挖深度。现场监测将监测点布设 在基坑角点、基坑中点以及第三排支撑的支点处。根据设 计要求，如果钢板桩水平位移接近或超过７毫米，腰梁变 形接近或超过３７．５毫米，就要及时上报观测数据。监测 过程中，工程图人员必须参照土方开挖进度及基坑变形 情况确定观测频次，直至回填结束才可停止观测。观测 时，如果基坑位移量急剧变动，就要适当提高观测频率。 如果边坡位移情况比较稳定，可每隔３天观测一次（见表 １）。ｆ垫层浇筑。基坑深度达到施工标准后，即可浇筑混凝 土垫层。ｇ支撑系统拆除。浇筑好承台墩身，待混凝土强 度达到施工标准后即可拆除支撑。基坑回填到支撑处可 将回填面上部支撑拆掉。为避免围堰倾覆，切忌过早拆卸 ３．２锁口钢管桩围堰的施工 上部支撑。将支撑全部拆除后即可拔除钢管桩。先向下振 ①施工工艺流程如下：施工准备 场地平整一安装 动，锁口中的水泥脱离锁口后向上拔钢管桩，直至钢管桩 导向架 打入钢管桩 基坑开挖＿÷设置支撑 开挖到 全部被拔出，将第一道支撑以上部分的土方回填。 位 混凝±封底 铲桩头 检桩＿÷承台＿÷墩身 拔除钢 图２基坑支护平面图 管桩。②施工步骤。ａ锁口钢管桩的制作。制备锁口钢管 时，先检查钢管和锁口之间是否焊接密实，提前焊接加长 的钢管桩以及钢管与锁口的连接，确保焊缝通长，顺直、 牢固、不漏水。ｂ插打钢管桩。插打钢管桩前，借助旋挖钻 机引孔穿过人工填筑碎石土层，在不扰动插管的大块片 石的同时停止钻孔。ＤＺ９０振动锤与５ＯＴ履带吊配合使用 表１ 现场仪器监测的监测频率 按次序插打钢管桩。先用黄油嵌填锁口经过润滑止水后 起吊钢管桩，由上游中心线开始对称向下游依次打桩，至 ４结论 下游合拢。插打钢管桩的过程中必须确保桩垂直于孔位。 钢板桩围堰结构设计简单、施工方便、可回收利用，双 第一根桩非常关键，从两个相互垂直的方向采用２台全 壁钢围堰方便取土、刚度大、可减少内支撑层数，盘锦至营 站仪同时实施控制，精确操控钢管桩的垂直度。基坑开挖 口客运专线盘锦特大桥跨双台子河主河道（３２ ４－４８ ４－３２） 支护围堰合拢后，在围堰周围布设观测桩，如发现支护结 米连续梁主墩３７＃墩深水基础施工的实践证明：锁口钢管 构不稳定及时加固。钢管桩围堰合拢前，先对合拢情况进 桩围堰综合了钢板桩围堰与双壁钢围堰的双重优势，适用 行分析。插打到最后四、五根就能计算出合拢桩的外径， 于桥梁深水基础基坑开挖施工。经过结构受力和稳定性验 现场加工后继续插打。及时纠正位置发生偏斜的钢管桩， 算，确定这套施工方案符合施工规范。这表明在同等的施 以减小钢管桩围堰合拢的难度，保证工程质量。Ｃ基坑开 工条件下该支护结构可以应用在实际施工中，且能够为今 挖。根据“先支撑后开挖、分层开挖、分层支撑”的方法进 后类似工程项目的施工建设提供借鉴。 行基坑开挖。基坑开挖采用长臂挖掘机配合人工清泥，在 相应位置对钢管桩分层加固。加固合格后允许下一层开 挖，如需混凝土封底则基坑深度要比设计要求深一些。开 参考文献： 【１】李振中．锁扣钢管桩围堰施工技术【Ｊｌ＿科技信息，２０１０（１５）． 【２】陈长军．深水基础锁口钢管桩施工技术研究【Ｊ】＿黑龙江交通科 挖过程中，若基坑四周的土压较大，需通过挖机将四周的 技，２０１２（０４）． 土体挖出卸载，基坑开挖后的土方不应该在基坑四周随 【３１王鹤．浅谈锁口钢管桩围堰的设计与施工【Ｊ】 科技创新与应 意堆置，而是要运出施工现场，以确保围堰安全稳固。ｄ 用，２０１２（０３）． ９４