浅谈锁扣钢管桩围堰施工技术

浅谈锁扣钢管桩围堰施工技术

任初君 侯鹏涛

中交一公局集团第八工程 有限公司 天津 300000

摘要：围堰是指在水利工程建设中，为建造永久性水利设施，修建的临时性围护结构。其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑建筑物。本项目为水深18m的河床中进行承台施工，通过方案的比选最终确定围堰形式为锁扣钢管桩围堰。本项目围堰采用C-T型锁扣。

关键词：临时围护结构、承台施工、锁扣钢管桩

1 概况

1.1 项目概况

本标段为HC01标段，路线全长16.931公里。位于合川区盐井街道、草街街道、双凤镇境内。龙溪嘉陵江特大桥是合长高速的控制性工程，于合川区下游的龙洞沱河段跨越嘉陵江，距嘉陵江与涪江汇合口下游约10.8km，距嘉陵江草街枢纽约14.67km。由于龙溪嘉陵江特大桥与原规划的合川区市政桥梁处于同一过江通道，为集约利用过江资源，节约工程投资，2016年3月合川区政府组织召开了“关于研究重庆三环高速长合路龙溪嘉陵江特大桥与合川地方公路桥梁合并建设的会议”，根据会议纪要促成了重庆首例高速公路、市政道路合建桥——龙溪嘉陵江特大桥。

1.2 技术介绍

龙溪嘉陵江特大桥7#墩设计为水中承台，承台为分离式承台，承台尺寸为16.4m*7.2m*3m，承台底标高为187.5m。嘉陵江常水位为203.5m，7#墩承台施工经方案对比后采用钢管桩围堰施工。围堰内水头差15.5m。河床标高为183.31-184.5，主桥承台底标高为187.5m，承台处河床为强风化粉砂质泥岩，小部分承台区域有不大于1m的卵石覆盖层。钢围堰设计参数如下：

（1）设计桩长：27.19m（取28.0m）。

（2）钢管桩:围堰采用Φ1020×12mmC -T型锁扣钢管桩。

（3）围檩: 第一层围檩及角撑采用2I56b+2HW588×300mm工字钢，第二、三、四层围檩及角撑采用2HN700×300mm型钢。

（4）内支撑:内支撑采用Φ1020×12mm钢管。

2 施工过程

（1）拆除钻孔平台。(钢管桩场外加工及锁扣注浆实验平行于施工)

钢管桩加工

拆除钻孔平台

（2）搭设开槽平台。

开槽平台利用钻孔桩使用的钢护筒作为支撑结构，搭设3组贝雷片（每组3片采用花架进行连接）。贝雷片搭设完毕后搭设纵向分配梁（45#工字钢间距50cm）。工字钢上搭设28#工字钢作为桥面面板。

搭设开槽平台

（3）旋挖钻及冲击钻开槽。

开槽方式为先采用旋挖钻进行等间距钻孔，钻孔完成后采用冲击钻进行孔间隔墙冲槽。钻孔采用徐工XR280D旋挖钻进行引孔，旋挖钻头采用直径为2m的钻头。

旋挖钻开槽

冲击钻采用14t重直径2m钻头

冲击钻引孔

（4）槽内回填黏土。

开槽完成后采用人工抛填黏土进行回填。黏土先进行人工装袋，袋子采用强度较低编制袋。抛填黏土准寻自下游向上游的方式进行抛填。抛填导管采用820mm直径钢管，先将导管插入槽内2m后进行抛填。抛填是否达到设计高度需使用侧绳在导管外侧进行测量。到达设计高度后方可进行下一位置抛填。

槽内回填黏土

（5）安装第一层围囹及钢管桩导向架。

安装第一层围囹

（6）插打钢管桩。

插打钢管桩采用130KW震动锤进行插打，插打采用双层导向，下层导向为第一层围囹及外圈45#工字钢。上层导向为平台上焊接25#工字钢限位。

插打钢管桩

（7）钢管桩内灌沙。

钢管桩插完完成后使用导管灌注沙子至灌注混凝土底标高。

（8）钢管桩内灌注混凝土

灌注钢管桩内混凝土工艺与钻孔灌注桩工艺相同

（9）围堰内吸泥。

使用空压机充气负压法进行围堰内吸泥，吸泥顺序为由上游至下游。

围堰内吸泥

（10）围堰内抛填。

围堰内抛填采用大块片石进行抛填，抛填采用200挖掘机进行抛填，抛填同时测量抛填标高。

（11）围堰外抛填。

围堰外抛填工艺与围堰内相同

（12）锁扣注浆。

钢管桩围堰锁扣注浆采用实验室所得工艺进行，现场待初次压浆完成后3小时进行补浆，保证压浆密实度。

3 出现的问题及原因分析

3.1 主要存在的问题

（1）钢管桩加工时变形量过大。

（2）钢管桩C、T口注浆配合比的确定。

（3）钢管桩C、T口注浆工艺的确定。

（4）钢管桩C、T口实验怎样模拟现场实际水头差。

（5）钢管桩现场插打垂直度控制。

（6）钢管桩合龙桩控制。

（7）钢管桩现场C、T锁扣注浆堵管问题及配合比优化。

3.2 原因分析

（1）由于钢管桩加工时焊接量较大且处于重庆夏季，由此引发的变形较大。

对于此类现象采用搭设防嗮棚、增加散热措施、优化焊接工艺（先跳焊，待温度降低后进行补焊）进行调整。

（2）由于考虑后期钢管桩拆除回收问题，钢管桩锁扣内浆液强度不可以太高，导致回收困难。

对于此问题现在与实验室通过网上查询及与类似工程经验，对12组配合比进行了水下模拟桩基灌注方式的实验进行筛选（实验采用φ75mmPVC管、100L水桶、下口3cm直径漏斗等模拟钻孔桩施工工艺进行灌注。待4天后进行拆除外部PVC管，对浆液完整性、强度、外观等进行实验。）。配合比及结果如下表1。

最终选用9#配合比。

（3）配合比确定后对于灌注采用直接灌注还是采用袋子包裹进行实验。

对于此问题的研究，设计了一个模拟低水头的水箱（中间设与实际尺寸相同的锁口）。对布袋子及消防水管进行了对比，消防水管虽强度较高，但注浆后与钢管壁贴合效果较差，无法达到注浆目的。故采用布袋子进行施工。

（4）在对配合比、注浆方式及袋子发施工确定后。怎么进行髙水头差模拟

对于怎么模拟高水头施工这一问题进行了研究。初期有两个方法为利用水柱加压与气体加压俩种。水柱加压考虑到17m水柱不便于使用操作，故采用气体加压。确定气体加压思路后，在上一个问题的水箱上进行了进一步的设计。将锁扣另一侧进行全封闭焊接气压阀。使用氧气瓶进行加压。经实验得出此施工工艺可行。

（5）由于施工时期处于汛期，嘉陵江流速较快。流速对钢管桩插打时会产生较大影响。

对于此问题采用双层导向限位系统，保证钢管桩垂直度。双层导向顶层为在平台面焊接小型限位（卡C口与T口）。下层导向内侧为围囹，外侧为25工字钢。

（6）钢管桩由于锁扣间距不可控，故与设计间距存在较大偏差。需设置合龙桩。

由于本项目为先开槽后插打钢管，槽口位置比较局限。故采用先插打短边后长边合龙，合龙桩采用本项目原有φ800*10mm钢管（钢管内需填充混凝桩）。

（7）现场灌注时由于压浆管过长，经常出现堵管问题。

对于此问题，经过几次堵管的清理，发现拌和后的浆液在较长压浆管中会出现流动性损失。采取的措施为调节配合比，增大水流动性，降低凝结时间。

4 结语

坚硬岩层锁扣钢管桩围堰施工需注意以下几点：

（1）钢管桩围堰开槽施工应采用先小间距跳桩引孔后进行孔间隔墙处理。

（2）槽内回填材料应选用泌水性较好的材料（如黏土）。抛填工艺可采用小且易损坏袋子进行抛填，抛填采用大直径。导管插入槽内深度不得小于1.5m。

（3）首根钢管桩插打时必须反复调整垂直度保证垂直。便于为后期钢管桩插打提供导向作用。

（4）钢管桩合龙应考虑水流速，开槽宽度等因素。钢管桩插打时应做好实施测量，提前预估合龙位置并早做材料打算。

（5）钢管桩内灌沙宜采用干河沙避免堵管（不可使用粘度较大机制砂）。灌注首根时需预留1m高度不进行灌注，待沙子完成沉淀再测得高度。差值为沙子沉积厚度。为后续灌注提供保障，避免超灌影响混凝土灌注底标高。最后20cm灌注需采用小沙袋，避免灌注混凝土时混凝土冲击力将沙子翻起，对混凝土整体质量造成影响。

（6）钢管桩内混凝土应采取方量与高度双控。

（7）锁扣注浆时要提前计算单根锁口方量，根据计算值进行拌和设备的配备。提高灌注效率。压浆机应选用较大功率，避免压力不够造成堵管。

（8）拌和设备宜采用立式涡轮设备，保证拌和均匀。

（9）压浆管连接处需打磨光滑，且与布袋同时下放时保证不与管壁及T型钢翼缘接触。防止布袋受损。

参考文献

[1]黄维民.大型水中承台CT型锁扣钢管桩围堰施工技术[J].低碳世界,2020,10(7):54,57.

[2]张冬瑞.桥梁围堰工程中锁扣钢管桩的施工技术分析[J].消费导刊,2020(4):76.

[3]李开心,徐猛.深埋式承台锁扣钢管桩围堰设计及施工技术[J].珠江水运,2019(15):35-37.

[4]陈利.大型深水锁扣钢管桩围堰拆除施工技术[J].建筑安全,2018,33(4):19-21.

作者介绍

 姓名：任初君（1995.12.11）性别：男； 籍贯：黑龙江省牡丹江市； 民族：汉 ； 学历： 本科； 职称：助理工程师； 职务：副部长； 研究方向：桥梁 ；