锁扣钢管桩围堰施工在深埋式水中承台中的应用

张丛 刘嘉蕾

摘 要：本文结合珠海市鹤港高速公路鹤洲水道桥主墩承臺施工，简述锁扣钢管桩施工流程及安全管控措施。同时为类似工程施工提供参考。

关键词：锁扣钢管桩;围堰监测

1、引言

近年来，随着我国桥梁建设的飞速发展，桥梁施工的质量越来越受到关注。跨江河等桥梁越来越多，水下承台施工成为不可或缺的一环。为了加快整体施工进度、保证工程质量，项目部对钢板桩围堰、锁扣钢管桩围堰、双壁钢围堰这三种常见的围堰形式的优缺点进行分析对比。结合承台的结构形式、地质、水文等条件及以往的施工经验，项目部最终决定使用锁扣钢管桩围堰施工方案，并具体实施，最终得到了预期的效果。

2、工程概况

鹤洲水道桥为鹤港高速项目的控制性工程，全长978.5m，主桥为（65+90+160+90）m预应力混凝土四跨连续刚构桥，引桥为预应力混凝土组合小箱梁桥。见图2-1。

鹤洲水道桥主墩承台为分离式承台，呈六边形，边长为7.867m，高4.5m，承台底标高为-9.4m，顶标高为-4.9m。河床底标高为-2.64m，为深埋式承台。因左右幅承台间距仅1.6m，故共用一个围堰。

3、地质情况

根据鹤洲水道桥地勘报告显示，场地内的土层按照自上而下依次为：

1）人工素填土，厚度<5m，主要分布于地表及两岸大堤附近;

2）海陆交互沉积层，有淤泥、淤泥质黏土、粉质黏土、粉砂、粗砂组成;

4、围堰选型

常见的围堰形式为钢板桩围堰、锁扣钢管桩围堰、双壁钢围堰等，其优劣分析如下表：

5、锁扣钢管桩围堰施工

5.1锁扣钢管桩加工及运输

锁扣钢管桩主管采用630×10mm钢管桩，长度30m，采用180×10mm无缝钢管及工16组合成“T-C”结构。为了保证锁扣钢管桩加工质量，钢管桩加工使用专用胎架。胎架由具备一定强度及刚度的型钢组成。

5.2围堰设计

围檩共设置3层，第一层围檩采用2I56a，内支撑系统由Φ630×10mm主内撑、Φ426×6mm辅助内撑及平联组成，第二层及第三层围檩采用4I56a，内支撑系统由Φ820×10mm主内撑、Φ630×10mm辅助内撑及平联组成。

5.3锁扣钢管桩施打

为了提高锁扣钢管桩施打的精度，设置双层双向导向框辅助施打。钻孔平台拆除后，在围堰内施沉8根定位桩，于护筒及定位桩上焊接双层牛腿，再逐段安装定位框。

顶层内侧导向框采用第一层围檩（2I56a），使用I25作为外侧导向框，下层使用I25作为导向框。导向框与牛腿临时焊接固定，内外侧导向框的间距比钢管桩外径大3～5cm。首根钢管桩使用口字型定位框进行定位，利用内外侧导向框及临时焊接的工字钢形成限位结构，待确认管桩的平面位置及垂直度均满足要求后，开启振动锤施沉。后续每成功施沉10～15根管桩后检查桩身垂直度。锁扣钢管桩合龙前，还剩约5根管桩左右的间距时应复核合龙口的间距，根据间距大小微调后续的管桩的位置或加工异形管桩，完成锁扣钢管桩围堰的合龙。

5.4锁扣钢管桩止水堵漏

锁扣钢管桩成功合龙后，需对钢管桩之间的缝隙进行封堵。提前准备好比例为7：3的砂和锯末，充填前，应将砂和锯末进行充分搅拌，保证良好的止水效果。待所有缝隙填充完成后，由潜水员水下向管桩的缝隙中塞入止水布条。此过程重复两次可得到非常好的止水效果。

6、基坑开挖

第一层内支撑及围檩安装完成后，抽水至设计标高（-3.0m），安装第二层围檩及内支撑，第二层围檩安装完成后，在抽水并开挖至-6.5m，安装第三层围檩及内支撑。

基坑开挖使用长臂挖机及抓斗进行粗挖，围堰长边两侧支栈桥上各安排一台长臂挖机或吊车配合抓斗进行粗挖，挖除的淤泥采用自卸车运出施工现场。

粗挖完成后采用空气吸泥机进行精挖。精挖至-12.9m处，使用挖机向水下抛填砂袋或碎石。砂袋及碎石的抛填可根据搭设的封底平台进行划分。

7、围堰监测

7.1位移监测

围堰、承台施工阶段位移监测：第一层围檩及内支撑安装完成后，需在围檩与锁扣钢管桩的缝隙间采用钢板塞填并焊接，确保每根钢管桩能够给均为传力至围檩上。然后在钢管桩顶部布置位移监测点。

7.2应力监测

在围檩及内支撑表面粘贴振弦式表面式智能增强型传感器，在每个工况开始前、实施后均采用综合测试仪采集相应的应变数据。每层围檩和支撑均布置应力测点，每层应力测点共设置9个点，三层合计27个[1]。

7.3监测频率及结果

在整个围堰及承台的施工过程中，应保持不断的监测工作，从而形成一套完成的监测数据。根据不同的工况设置不同的监测频率。

1）围檩及内支撑施工阶段，每天至少监测一次;

2）封底混凝土浇筑完成后的7天内每天至少监测一次、7天后每3天监测一次;

3）围堰支撑拆除前监测一次，拆除过程中每天至少监测一次，稳定后每隔2天监测一次。

根据监测结果，围堰的位移、变形及应力均在可控范围内，可满足施工要求。

8、总结

鹤洲水道桥主墩承台施工采用锁扣钢管桩围堰施工技术，取得了预期的效果。同时锁扣钢管桩自身的可循环利用的特点，提高了材料的使用周期，达到了节约成本的目标，值得广泛应用。

参考文献：

[1]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.