9锁口钢管桩围堰施工工艺

1 前言

在桥梁水中承台的施工中，常采用围堰作为围水变水中为陆上条件。围堰的形式多种多样，针对不同工程的结构特点和环境条件选择适宜的围堰结构进行承台施工，对桥梁施工的安全、工期、经济和社会效益有重要影响。在诸多围堰形式中，锁口钢管桩围堰是其中的一种。

2 适用范围

锁口钢管桩围堰适用于水深20m以内、水流流速小于3m/s，河床为砂类土、粘性土、碎（卵）石类土和风化岩等地层条件下的高桩承台和低桩承台。

3 工艺特点

相比单壁钢套箱围堰、钢板桩围堰等，锁口钢管桩围堰具有加工制作简单快速、施工工期短、整体刚度大、材料回收利用率高、平面布置适应性强等特点。

4 锁口钢管桩围堰设计

详见“围堰结构设计指南”。

5 施工工艺

5.1 工艺流程

锁口钢管桩围堰的施工工艺流程如图1所示。

5.2 工艺步骤

5.2.1 施工准备

（1） 施工平台。

桥墩的桩基础施工完成后，将钻机平台上的钻

孔设备全部撤离，拆除影响锁口钢管桩插打的钻孔平台结构，保留其他部分钻孔平台作为锁口钢管桩插打施工的作业平台。

（2）锁口钢管桩的加工。

1）锁口钢管桩的材质一般采用Q235A，钢管优先选用螺旋钢管，也可采用直缝焊接钢管。钢管的质量符合《公路桥涵施工技术规范》中“5.3.2钢管桩制作”的相关规定。

2）其加工制作可在一般钢结构加工厂内，也可在施工工地进行。

3）在平整的场地上制作钢管桩加工胎架，先将钢管对接成设计长度，然后将锁口角钢与钢管定位焊接，最后焊接加劲肋和限位肋。

4）每根钢管桩上的锁口要对称位于钢管的同一直径线上。钢管桩的对接焊缝按照Ⅱ级焊缝质量标准检查验收；其余的焊缝按照Ⅲ级焊缝质量标准作外观检查，要求饱满、无裂纹、不漏水。钢管桩顺直、不折、不弯。

5）锁口钢管桩的结构如图2所示。

图2 锁口钢管桩结构大样图

（3）测量定位。

在围堰上下游一定距离的河岸陆地上设置控制测量点。在导向梁安装之前，用全站仪测放出围堰的内轮廓线；在钢管桩插打过程中，用两台经纬仪前方交汇法控制锁口钢管桩的垂直度。

（4）振动锤及起吊设备选型配套。 1）振动锤选型。

为了保证施工时锁口钢管桩能够打入到设计入土深度，事先要对用于沉桩的振动锤规格进行计算选择，要求振动锤的激振力P大于钢管桩的贯入摩阻力

式中

——单根钢管桩贯入摩阻力（kN）； ——土壤振动液化系数，——桩周长（m）；

——桩周第i层土的极限侧阻力标准值（kPa）； ——桩周第i层土的厚度（m）。 2）起吊设备选型。

有栈桥钻孔围堰施工平台的，采用汽车起重机直接行使到平台上起吊振动锤及钢管桩；没有栈桥时，一般采用浮吊。起吊设备的规格根据振动锤的大小选择，一般按表1配置。

，即P/ Q＞1.1。

=0.3～0.6；

表1 起吊设备选型参考表

序号 1 2 振动锤规格 DZ45 DZ60 起吊设备规格 25t 35t 序号 3 4 振动锤规格 DZ90 DZ120 起吊设备规格 50t 80t （5）安装导向梁。

在桩基护筒上焊装双层牛腿，在牛腿上测量定出围堰内外框线，沿着内外框线安装导向圈梁。两层定位架高差要大于2.0m；定位架的牛腿和圈梁采用槽钢焊接，其结构如图3所示。

5.2.2 锁口钢管桩插打与合龙

（1）吊桩。

吊机的主钩吊住锁口钢管桩上口、副钩吊住下口同时提升使钢管桩悬空，然后主钩继续提升直至钢管桩垂直，最后松脱副钩。

（2）插打。

1）吊机吊运钢管桩至沉桩位置，使其锁口与已沉入钢管桩的锁口阴阳咬合，并从定位架中缓慢下放，直至进入河床不沉、自稳为止。

2）取下桩头千斤绳，用吊机主钩吊振动锤到桩头，用锤夹夹紧桩壁；启动振动锤沉桩，直至设计深度停止。下沉过程中要同步松放吊机的起重绳，控制锤身与桩身保持垂直状态。

3）锁口钢管桩不能打入到设计深度，可采用桩内射水或吸泥方法辅助下沉。 （3）纠偏。

1）第一根钢管桩沉入后的垂直度影响到整个围堰其它钢管桩的垂直度，其打入时要缓慢些，打入到设计深度一半时暂停沉桩，检查桩身的垂直度是否在0.5％L以内，如满足要求则继续开启振动锤沉桩；否则拔出重打。

2）其它的钢管桩在定位架和锁口的共同作用下，一般不会产生较大偏差，只需每插打15～20根作一次检查，保证桩身的垂直度在1％L以内即可。

（4）合龙。

1）锁口钢管桩一般由围堰上游分两头插打、到下游合龙。

2）钢管桩围堰合龙前，在插打至最后4～5根桩时，测量缺口的宽度，准确计算出合龙桩的外径，加工大小合适的钢管桩运至施工现场插打。

3）为保证钢管桩围堰合龙时两侧锁口互相平行，避免使用异型桩进行合龙，减小合龙难度，当钢管桩两端相距10～15根桩的距离时，之后每打入一根桩，均须用经纬仪控制其垂直度。若桩身存在偏斜，应逐根纠正，分散偏差，调整合龙。

5.2.3 锁口漏水的预防及处理

锁口止水是锁口钢管桩围堰防水的关键的措施和工序，采用锁口内填筑和防水布整体围护相结合方式。

（1）锁口内填筑。

用棉布缝制比锁口略大的长条型布袋；将布袋放入锁口中，用φ48mm钢管（灌浆导管）穿入布袋将其插到河床面。砂浆用注浆泵通过灌浆导管从孔底向上灌注，边灌边提升导管，直至孔口溢出砂浆为止；导管埋入砂浆不小于2m。砂浆采用M2.5#、塌落度180～200mm。

（2）防水布整体围护。

用双层彩条布缝制成环状布带，其宽度为围堰顶到河床面的高度加7m、最小周长为围堰周长的2倍。全部锁口钢管桩插打完成后，将布袋从围堰顶套下，上口与围堰顶齐平，下口用潜水工摊铺到河床上、用砂袋压实。

（3）锁口漏水处理。

1）抽水过程中或抽水后发现个别锁口漏水，可派潜水工下水检查漏水处防水布破损位置并用防水布贴补。

2）抽水后如发生锁口漏水较大或漏水处较多、贴补无效和不易抽干、影响围堰内基础施工时，要停止抽水、让水回灌入围堰，重新铺设防水布，然后再抽水。 5.2.4 围囹及内支撑安装

（1）围囹安装。

围堰合龙后，根据施工水位度量并在钢管桩上标志出围囹水平位置；在支撑附近将型钢托架焊接在钢管桩上，作为围囹安装的支承。将岸上下料并连接好的围囹型钢用浮吊吊放到托架上，紧贴钢管桩并与其焊接；不能紧贴钢管桩的，在两者之间加小钢板焊接。

（2）内支撑安装。

1）在围囹上测设出支撑的安装位置，并准确测量出每根支撑两端围囹间净距；根据净距对支撑钢管下料并将其两端切割成企口。为使支撑钢管达到轴心受压计算条件，企口切割时要保证钢管轴线和围囹水平中线重合。

2）用吊机将支撑吊放到对应位置安装，围囹与支撑钢管端头直接焊接牢固、围囹顶面与支撑钢管间用连接钢板焊接连接。最后安装围堰转角处三角支撑。围堰内支撑安装构造如图4所示。

5.2.5 基坑开挖和围堰内回填、封底

（1）抽水开挖。

1）围堰底地层透水性较小、稳定性较好的低桩承台，采用抽水开挖方法。

2）抽水开挖可选用人工开挖、小型挖掘机开挖、爆破开挖等方法，用扒杆、吊机等提升吊斗出碴。

3）开挖时在围堰内四周设排水沟、转角处设积水坑抽水，根据抽水量多少，配备足够数量的抽水机进行围堰内抽水。抽水机选择宜离心泵与潜水泵结合，大小搭配。

4）开挖过程中要观测围堰钢管桩、围囹、内支撑等结构的应力、应变和变形情况，出现应力应变超过设计容许值的情况，要停止抽水，查明原因，采取相应加固措施后方可重新抽水开挖。

（2）不抽水开挖。

1）围堰底地层透水性较大、稳定性较差有可能产生涌砂或涌泥地层的低桩承台，宜采用不抽水开挖方法。

2）不抽水开挖可选用水力吸泥机、水利吸石筒、空气吸泥机等，以上各种方法如在较紧密土层中，可用射水方法配合松土，以加快挖基进度；亦可采用抓泥斗、挖掘机等水下挖基方法。

3）开挖基本完成时，吊线锤测量基底标高，潜水工下水检查基底平整度并辅助平整基底。

（3） 围堰内回填。

1）对于高桩承台的围堰，则用砂卵石或废砖碴等将堰内填筑到封底混凝土底面标高。砂卵石填筑数量计算时注意扣除桩身、桩头破除和铺底混凝土所占的体积。

2）填筑物可通过栈桥用汽车运输，亦可采用驳船运到围堰边、用抓沙船的抓斗放入。 （4）封底混凝土施工。

1）对于不抽水开挖的围堰基坑，采用水下混凝土进行封底，施工方法同沉井封底，封底混凝土的厚度需要计算确定。

2）对于抽水开挖或堰内填筑的基坑，抽水后破除桩头、整平基坑底，采用普通混凝土浇筑方法封底，封底混凝土厚度0.3～0.5m。 5.2.6 堰内基础施工

（1）堰内承台、墩身施工的各工序施工方法同陆上桥墩基础施工。

（2）承台混凝土灌注完成7天后，为减少抽水工作量，宜将围堰内水位回灌到比承台顶略低然后才施工墩身。 5.2.7 拆除围堰

（1）墩身施工出水面后，即可拆除围堰。围堰拆除按从下游到上游、由低到高、先支撑再围囹最后拔除钢管桩的顺序进行。

（2）拆除位于水面下的支撑时，先部分停止抽水，使围堰内水位回复到待拆除的支撑下，部分平衡围堰内压力差，然后才能进行内支撑、围囹拆除施工。

（3）钢管桩拔除时，先用振动锤轻击桩顶，将桩周土体及锁口内砂浆振动，再进行拔除作业。

（4）拔除的钢管桩应清刷干净，修补整齐，除锈涂刷防锈油漆；在运输、存放时，防止变形损坏。

6 劳动力组织

锁口钢管桩围堰施工主要劳动力组织见表1。

表1 主要劳动力组织表 序号 1 2 3 4 5 工种 领工员 船工 起重工 起重、振动锤等司机 潜水工 人数 2 8 4 6 3 序号 6 7 8 9 10 工种 测量工 电工 电焊工 钳工 普工 人数 3 2 6 3 12 7 安全生产及环境保护

7.1 安全生产

（1）建立安全保证体系，设立安全管理机构，由项目经理任组长；工地设专职的安全员，各班组设兼职安全员；全员参与、全过程开展各项安全管理活动。

（2）对管理人员、生产工人进行安全教育和培训，经考核合格后，方准许其进入操作岗位；对起重、机械驾驶、焊接、潜水等特殊工种，要经过专门机构安全培训，取得相应的有效操作证书，并只能从事操作证书允许的工作。

（3）以水上作业、起重吊装作业和安全用电为重点，制定各项安全技术措施，落实安全教育培训、技术交底和监督检查制度。

7.2 环境保护

（1）建立健全环境保护管理机构，制定各项规章制度，并加强监督和检查。 （2）加强教育宣传工作，提高全体职工的文明施工和环境保护意识。 （3）减少施工中噪声和振动，避免扰民。

（4）采取有效措施，防止机械用油、施工和生活垃圾污染河水。

8 结语

锁口钢管桩围堰修筑桥梁承台基础，有加工制作简单、安全性能好、工期短、成本低的优点，具有较强的推广应用价值。