深水桩承台锁口钢管桩围堰施工工法

深水桩承台锁口钢管桩围堰施工工法GGG（中企）C4093-周文明于建军陶帅李东炜夏志华中铁九局集团有限公司1前言锁口管桩于上世纪五十年代中期在我国做过应用实验，并曾应用于水库大坝防渗墙基础中，达成了防渗规定。受混凝土抗拉性能差，制造工艺规定高和当时国家钢材缺少等因素限制，此技术的推广受到一定制约。随着我国科学技术水平的进步以及经济的迅猛发展，该技术将得到广泛的应用和推广。沈阳市南阳湖斜拉桥工程，根据施工现场水文、地质、气候及周边环境，通过技术攻关拟定部分深水基础采用锁口钢管桩围堰施工，解决了深水施工的技术难题并形成工法。实践证明，工法含有较好的实用性、先进性、科学性。2工法特点2.0.2.0.2截面强度、刚度大，支撑简朴方便，2.0.33合用范畴本工法合用于多个复杂地质、地层，例如水下地层有障碍、密集孤石、片石堆积等深水基础的施工。4工艺原理锁口钢管桩围堰的重要构造是支护钢管桩、锁口、水平支撑和封底混凝土。围堰重要是靠精密加工的锁口和在锁口处灌注一定稠度的石油泥浆达成止水效果。通过锁口钢管安装下沉、混凝土封底、抽水、承台施工四个阶段来实现大型桥梁深水桩基承台等作业的无水施工。5施工工艺5.1工艺流程深水桩承台锁口钢管桩围堰施工工艺流程见图5.1.1。钢管桩围堰设计钢管桩围堰设计钢管桩钢管桩、锁口加工及拼装下沉钢管桩下沉钢管桩安装水平支撑安装水平支撑浇注封底混凝土浇注封底混凝土拔除钢管桩浇注混凝土承台及部分墩身拔除钢管桩浇注混凝土承台及部分墩身图5.1.15.2锁口钢管桩围堰布置5.2.1围堰构造平面布置要与钻孔桩护筒及管柱的布置相配合，使得围堰施工简朴化为原则。5.2.2围堰构造立面布置根据河水水位拟定，围堰顶面标高应高出计算最高水位1m。围堰构造布置见图5.2.2。图5.2.2围堰构造布置图5.3锁口钢管桩围堰构造计算内容及构件选用5.3.1围堰设计程序（1）设计资料收集，如气象、水文、地质等资料，以及加工制造、运输、吊装、桩锤等有关数据。（2）资料中的围堰设计参数计算，如风力、水流、波浪、土压力系数。（3）拟定合理施工次序，明确围堰构造计算的条件。（4）绘出围堰总图，拟定钢管桩直径，锁口形式。（5）围堰侧压力计算，进一步求出每米宽围堰的弯矩和支撑反力。（6）按以锁口中心宽度换算成每根管桩的弯矩和支撑反力，检算桩的应力，检算水平支撑。（7）按锤击沉桩的锤击力及允许的施工误差设计锁口。（8）计算作用在围堰的风力、水流力、波浪力，检算围堰抗倾覆的稳定性。5.3.2构件选用根据计算成果，支护选择Φ529*6，L=14m钢管桩支护，并在管桩相连处进行锁口解决；锁口样式打破传统上的钢轨与槽钢的接口形式，锁口阴阳头分别采用10号槽钢和10号工字钢的新样式；支护构造原则桩间距纵桥向0.67m，横桥向0.675m；钢管需接长时，宜采用等强度对接。水平设立2道分别为φ800*6钢管和φ800*10钢管内支撑，水平支撑与钢管桩之间采用2I56b工字钢作为分派梁连接。锁口构造见图5.3.2图5.3.2锁口构造构造全部钢构件均采用Q235(A3)钢材，原材料质量应符合国家有关规范，焊条均采用E43型。5.4施工控制要点5.4.1围堰拼装钢管桩和锁口所用钢材必须满足设计规定，符合有关规定。锁口处构件必须严格按设计尺寸下料，焊接需满焊。5.4.2围堰下沉在钻孔灌注桩施工平台周边安装导向架。设上、下两层，严格控制钢管桩的倾斜度。在导向架上按理论尺寸放线定出各桩的位置，用震动打桩机下沉至设计标高。如碰到沉船、孤石、片石等地段，用吊机将柴油锤套在桩顶，将桩锤击到位。5.4.3围堰内支撑围堰水平需要设立内支撑，根据计算成果拟定支撑位置，支撑普通采用钢管。水平支撑与钢管桩之间可采用工字钢作为分派梁连接。钢支撑安装时应用钢楔形块顶紧，并固定牢固，避免钢支撑脱落。支撑布置见图5.4.3图5.4.3支撑布置图5.4.4锁口封水锁口内射水冲洗后灌注石油泥浆。避免碎石和硬土进入锁口，在管桩下插前于锁口槽口下端先焊坡度1:6的挡板。施工过程中，严格控制泥浆稠度，使围堰达成最佳止水效果。5.4.5清底围堰内开挖，泥土用抓斗冲抓或射水吸泥，孤石由潜水工水下作业消除。5.4.6水下混凝土封底混凝土封底时应根据封底面积和水下混凝土的流动坡度拟定多点布设封底导管位。灌注混凝土时，必须协调统一，使混凝土在围堰内的增加高度要基本一致。封底混凝土的测量要及时精确，避免混凝土洗澡或局部未灌注到混凝土达不到止水效果。5.4.7承台混凝土浇筑待封底混凝土强度达成90%设计强度以上方可抽除围堰内积水，割除钻孔桩护筒，凿除桩头，检测合格后灌注承台钢筋混凝土。承台混凝土可分次浇注，每浇一层拆除对应内支撑。5.4.8钢管桩拔除用震动打桩机震松锁口的浆体后，再将钢管桩拔出。6材料与设备本工法无需特别阐明的材料，所需重要机械设备见表6.0.1。表6.0.1序号名称规格数量单位备注1履带吊50t1台2汽车吊12t1台3挖掘机0.8m1台4空气压缩机10m2台5振动打桩机ZJ90型2台6柴油发电机50kw1台7水泵8BA-123台8水泵4BA-62台9电焊机500A12台10简板机11*2500mm1台11吸泥机Φ250mm2台12全站仪TCR12011台7劳动组织施工需要配备专门施工人员，并建立健全各工种的岗位责任制度，使各项工作在每个岗位上得到贯彻，以提高工作功效，确保施工质量和安全。劳动组织见表7.0.1:表7.0.1序号工种职称定员/人工作内容1工长持证1负责现场施工、指挥2装吊工持证20负责开吊车3电焊工持证15负责焊接4铆工持证10负责拼接5电工持证5负责现场用电6木工持证47潜水工持证7负责配合下沉管桩8测工持证3负责测量标高、统计、检查9普工－210安全员持证1负责施工现场安全8质量控制8.1质量检查原则8.1.1《城乡道路桥梁施工规范》8.1.2《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-)8.1.3《建筑钢构造焊接技术规程》（JGJ81-）8.1.4《建筑钢构造焊接规程》8.1.5《钢构造工程施工质量验收规范》（GB50205-）8.1.6《混凝土构造工程施工质量验收规范》（GB50204-）8.2质量确保方法8.2.1建立质量责任制度，将质量与效益挂钩，健全质量管理机构和质量确保体系。加强专业技能培训，人员必须经考核合格后持证上岗。8.2.2构件钢料、焊条、焊丝、焊剂等重要材料必须符合设计文献和现行原则规定并有出厂合格证，必要时应作力学、化学及可焊性实验。围堰钢构件的焊接规定、焊缝检查必须满足规范规定，焊缝处应做水密检查。不合格应复焊，直至合格后方可使用。8.2.3为确保插桩顺利合拢，规定桩身垂直，并且围堰周边的桩数要均分。为确保桩身垂直，于第一组桩设固定于围堰支撑上的导向架，顺导向架下插，使第一组桩桩身垂直。在施工中加强测量工作，发现倾斜，及时调节，使每组桩在顺围堰周边方向及其垂直方向的倾斜度均不不不大于5‰。8.2.4在使用拼接接长的钢管桩时，钢管桩的拼接接头不能在围堰的同一断面上，相邻桩的接头上下错开最少2m。在组拼钢管桩时要预先配桩，在运输、寄存时，按插桩顺利堆码，插桩时按规定的次序吊插。8.2.5对围堰内开挖要全过程监控支护构造的变形，变形超限时停止开挖，待查明因素并解决后方可继续开挖。8.2.6围堰内降水要随开挖进行，开挖应始终保持在微渗水状态下进行。开挖严格按照工况进行，严禁超挖，开挖至底后，及时进行封底。8.2.7承台施工前要与本地气象部门亲密联系，及时理解天气状况。封底必须按作业指导书和安全操作规程施工，做到围堰吊装精确，封底砼质量有确保。8.2.8混凝土施工采用薄层浇注，合理分层30cm左右，适宜控制砼的灌注速度，尽量减小新老砼的温差。加强保温、保湿养护，延缓降温速率，避免砼表面干裂。9安全方法9.1执行原则9.1.1《建筑施工安全检查原则》（JGJ59-99）9.1.2《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-）9.1.3《建筑安装工人安全技术操作规程》9.1.4《建筑现场临时用电安全技术规程》（JGJ46-）9.2安全控制方法9.2.1全部进入施工现场的人员，必须佩戴安全帽，严禁非施工人员进入施工现场。9.2.2水上作业操作人员必须穿救生衣、系安全带，采用重罚方法杜绝出现违归操作，确保施工安全。9.2.3围堰施工前，应制订具体的施工方案和安全操作细则,并向全体施工人员进行安全技术交底。9.2.4设专人负责日常检查和养护工作，在施工过程中设专人指挥，避免人多时乱指挥，出现安全事故。9.2.5项目安质部有关负责人员在围堰施工过程中要与技术部门紧密配合，必须做到24h监控。9.2.6拔桩时要先震动1～2min，再慢慢启动振动桩锤拔桩。在有松动后再边震边拔，避免蛮干。10环保方法10.0.10.0.10.0.10.0.410.0.5施工所产生的钻渣和废弃泥浆送到指定的位置，避免对周边环境进行破坏和污染。水泥、膨润土等掺和料，应安全堆放，妥善遮盖，不得掉入江中。砼水上拌和站的废水，10.0.6交通船舶、施工机械产生的废油料及润滑油等，必须集中收集运至岸上业主指定的弃土场深埋，生产用油料必须严格保管，避免泄漏，污染11效益分析11.0.1本工法采用工字钢与槽钢相结合的新型锁口样式，使用石油泥浆灌注锁口封水的新工艺，在确保质量的同时提高了施工效率，实现了节能减排。工法通过工程的成功实施，为同类工程施工提供了丰富的施工经验和技术指标。新颖的工法推动了深水施工11.0.2工法所采用施工办法简便易行，有利的缩短工期；设备式投入，可重复运用；锁口样式由工字钢替代钢轨减少了工程成本，工法12应用实例沈阳市南阳湖斜拉桥工程深水桩承台施工12.0.沈阳市南阳湖斜拉桥为三塔四跨双索面预应力混凝土矮塔斜拉桥，大桥全长1377.7m，其中主桥384m，引桥561m，引道432.7m。大桥的主桥体宽度为43m，双向8车