锁扣钢管桩在桥梁围堰施工中的应用

段祺章

（中铁十六局集团第二工程有限公司，天津 300000 ）

1 桃江水库大桥工程简介

桃江水库大桥起讫里程DK077+966.370～DK078+373.510，全长413.14m。桥梁中心里程DK78+167.0055，DK77+006.5～DK78+307.8 处跨越桃江水库，河流与线路大里程夹角为115 度。全桥孔跨布置为：1-32m+1-24m 简支梁简支梁+（60+100+60）m 连续梁+1-32m 简支梁-1-24m 简支梁+1-32m 简支梁+1-24m 简支梁，桥址位于桃江水库大坝上游3 公里，属于库区水位范围内，水面开阔，跨越点位置河面宽约316m，桥址两侧为植被茂密的丘陵。百年设计水位为174.53m。设计水位174.53m，测时水位174.38m。桥址范围内水域有通航要求，通航等级为Ⅷ级。桃江水库大桥是本标段重难点工程。

2 桃江水库大桥围堰施工总体方案

桃江水库大桥围堰施工总体方案充分基于施工难点进行了综合考虑，总体来说桃江水库大桥围堰施工的难点主要集中在以下两个方面，分别是：

难点1：大桥的2#墩河床覆盖层较薄，一侧承台裸露在河床外，覆盖1.8米粉质粘土；围堰项目的锁扣固定难度较大，稍有不慎会引起重大的安全事故。

难点2：根据设计计算封底混凝土2m，开挖深度基岩约4m，工程量（约3000 方）大，围堰项目的水下部分不允许使用爆破的方式，会影响项目工期。

综合考虑到以上两个施工难点，项目组制定了如下的总体施工方案，1#～8#墩位于桃江水库内，根据现场环境和地质情况，各承台拟采用的围护形式。2#-7#承台施工采用锁扣式钢管桩围堰，围堰内基坑开挖采用水下吸泥作业方式（机械开挖），承台封底采用水下封底，待封底混凝土强度达到强度后，进行抽水、承台施工，承台为一次浇筑。围堰围护桩必须在主桥墩柱露出水面方可拆除，具体如表1 所示。

表1 桃江水库大桥围堰施工总体方案表

3 桃江水库大桥围堰的施工步骤

桃江水库大桥围堰的施工步骤结合项目的施工难点和总体方案，项目组制定了“五步走”的方案，具体来说桃江水库大桥围堰的施工步骤可以分为五步，分别是：

第一步：调整钻机摆位，避开锁扣钢管桩轮廓线，并预留一定施工空间；为保证桩基的施工，采用由外到内的浇筑顺序；准备足够的工字型钢和厚钢板，封闭孔位作为运输车辆通道。

第二步：根据锁扣钢管桩位置测量放线，间距5-8m 做个点；采用标线画出中线，沿中线向外侧1.5m，内侧1.2m，做好拆除桥面切割线；沿标线拆除纵向的反扣槽钢，切割横向的分配梁工字钢；由外向内逐跨逐节拆除承重贝雷梁。

第三步：根据锁扣钢管桩外边线测量放线，间距5-8m 做个点；沿边线向外侧预留2cm，做好管桩施打的导向架；采用吊车在8m 的支栈桥上，施打锁扣钢管桩，同时拆除横向承重梁；采用220 型小型旋挖机进行逐桩引孔至设计标高，振动锤再逐根复打；集中加工6m 钢筋笼，逐根下放，进行钢管桩固结段浇筑（两端预留3 根调节桩）。

第四步：由里到外灌注基桩，撤离钻孔桩机，清理平台；根据锁扣钢管桩位置拆除第一片承重贝雷梁（3m）；测量放线安设导向架；振动锤（DZ120）插打管桩，180 小型旋挖引孔，再复打；集中加工6m 钢筋笼，逐根下放，进行钢管桩固结段浇筑（两端预留3 根调节桩）；单边调整合龙后，进行合龙段桩清孔，安放钢筋笼，浇筑固结段混凝土。

第五步：根据锁扣钢管桩位置拆除平台桥面系和承重贝雷梁；测量放线安设导向架；振动锤（DZ120）插打管桩，180 小型旋挖引孔，再复打；采用角桩同步合龙法合龙，即角桩前后各3 根桩先锁扣合龙，再循环施打；调整合龙后，引孔复打到位，集中加工6m 钢筋笼，逐根下放，进行钢管桩固结段浇筑。

按照以上的施工步骤，桃江水库大桥围堰工程顺利实施，同时项目对提前对于项目过程中可能遇到的风险进行了风险预案准备，形成了风险风险预防及对策措施表，如表2 所示，从表中可以看到，桃江水库大桥围堰施工风险主要集中在四个方面，分别是锁扣钢管桩施工、抽水清淤、围堰漏水和围堰拆除，项目组对于每一种类型的施工风险都提前准备了对策措施，并且形成了系统性的措施表。

表2 桃江水库大桥围堰施工风险预防及对策措施表

下面我们对于桃江水库大桥围堰施工过程中的锁扣钢管桩围囹支撑安装、锁扣钢管桩钢支撑安装和基坑开挖三个施工过程进行详细的论述。

3.1 锁扣钢管桩围囹支撑安装

锁扣钢管桩围囹支撑是围护桩安全稳定主要受力构件，按总体要求，抽水施工阶段钢支撑的安装工期约12 天。首先测量放线标出钢围囹安装标高和托架的安装位置。然后进行围囹托架安装，在锁扣钢管上直接焊接型钢三角托架，连通水管控制顶面水平同面。具体的锁扣钢管桩围囹支撑安装可以分为五个步骤，分别是：

第一步：

安装顶面第一道围囹，架设焊接四角的角撑；

第二步：

第一道支撑复检合格后，进行基坑抽水至第二道围囹下50cm，安设三角牛腿，安放围囹，架设对撑和角撑；

第三步：

第二道支撑复检合格后，进行基坑抽水至第三道围囹下50cm，安设三角牛腿，安放围囹，架设对撑和角撑；

第四步：

第三道支撑复检合格后，进行基坑抽水至第四道围囹下50cm，安设三角牛腿，安放围囹，架设对撑和角撑；

第五步：

第四道支撑复检合格后，进行基坑抽干水，测量复测封底混凝土标高，人工清理凿平封底混凝土面，根据设计承台底面高程进行垫层找平。

3.2 锁扣钢管桩钢支撑安装

作为桥梁大桥围堰施工过程中的至关重要的一个环节，锁扣钢管桩钢支撑安装同样也是需要系统的开展研究，在桃江水库大桥围堰的施工过程中，项目组进行了细致的归纳总结，明确了锁扣钢管桩钢支撑安装的八个安装步骤，分别是：

第一步：每节段分层抽水至支撑架设的高度后，立即放出支撑位置线。

第二步：清理冲孔桩的表面，焊接钢牛腿，并拉线加设钢板调整钢管桩平面作为钢围囹的支撑面。

第三步：按围囹间宽度在地面组拼对接成整体钢支撑，微调采用特制钢楔。

第四步：用汽车吊放钢支撑到牛腿上，采用手工电焊的方式进行电焊。

第五步：钢支撑斜撑处，斜撑端部与钢管桩接触处应紧密结合，斜撑处钢围囹采用斜切钢管与角撑角度一致，顶部加设封顶钢板再与围囹固结。

第六步：根据设计要求做到先撑后抽水降水，和抽水降水密切配合，工序搭接要稳妥；

第七步：安装时，腰梁、端头、各轴线要在同一平面上，为确保平直，围囹、对撑、角撑安装必须进行平面高程控制。

第八步：整个施工过程中和基坑监测同步进行。

3.3 基坑开挖

根据设计和现场河床踏勘，河床为裸露的红砂岩层（300kpa）。设计承台底标高为44.579m，河床标高约46.3m，承台下卧基岩约1.75m，经计算设计封底混凝土厚为2m（42.5m）。栈桥平台标高为63.5m，常水位标高57.2m，设计施工水位标高58.8m，水下岩石开挖难度极大，开挖方式是决定开挖成败的第一要素。如果没有层间水，偏安全考虑，2#增设钢筋混凝土圈梁进行干挖基坑（20cm 垫层），3#抽沙清到硬地浇筑找平垫层。

第一步：

首先拆除纵向[20 槽钢，再拆除1.2m 横向I22 工字钢，采用WD150 小型旋挖机孔孔交叉开挖基岩至封底混凝土标高下5cm，由一边到另一边开挖到位；

第二步：

由外向内逐段开挖，每段之间交叉不小于20cm，保证开挖不留死角，直至开挖道围堰边，整个过程与监测过程同步进行。

第三步：

潜水员进行基底找平和护筒等边角清理，基底石块采用吊篮清理到位；

第四步：

采用高压射水和吸泥机进行基底清理。

4 结语

桃江水库大桥围堰的施工经过项目组总体方案设计和施工步骤的细化，按照既定的目标保质保量的顺利完成了项目，同时对于锁扣钢管桩在桥梁围堰施工中的应用，项目组也是进行了归纳总结，形成了系统性的认识，详细分析了锁扣钢管桩在桥梁围堰施工中的应用，首先论述了桃江水库大桥围堰施工中的总体方案和施工步骤，然后重点针对围堰施工过程中的锁扣钢管桩围囹支撑安装、锁扣钢管桩钢支撑安装和基坑开挖三个施工过程进行了详细的论述。