浅谈锁口钢管桩围堰在深基坑施工中的应用

作者：张玉琪

来源：《中国房地产业》 2017年第16期

【摘要】锁口钢管桩因自身刚度、支护深度、止水性能以及经济性能等方面的优点，在深基坑施工中得到广泛应用，本文以锁口钢管桩在某跨江大桥主塔承台深基坑施工中的成功应用为例，阐述其在实际运用中的施工控制方法，以作为类似项目施工的参考。

【关键词】锁口钢管桩；围堰；深基坑；施工

某跨江大桥主塔临江侧承台尺寸为

77.44×32.6×６m（长 ×宽 ×高），台顶标高为 4.3m，台底标高为 -1.7m。封底混凝土厚 1.5，封底砼底标高 -3.2m。围堰最高水位定位为 5.5m（计入浪高），围堰顶标高设为 6.0m。滩地地面标高为＋ 2.8～＋ 3.0m，最大水深为 2.7～2.5m。经方案比选，选用锁口钢管桩围堰作为基坑支护结构，堰内除土采用机械除土后再采用高压射水吸泥至封底标高。

1、围堰设计

1.1围堰结构形式

围堰采用 φ800×10mm钢管桩整根打入，钢管总长 16.8m，顶标高+6.0m，封底砼下入土深度

7.6m。围堰分别在 +5.0m和 +1.3m处设有内支撑。第一层支撑水平围檩采用

2HN700×300mm型钢，水平撑杆采用 φ800×14mm钢管。第二道支撑长边侧水平撑杆、水平围檩与第一道支撑系统相同，短边侧水平撑杆为 2φ800×10mm钢管，水平围檩采用 3HN700×300mm型钢。

围檩底设置牛腿，牛腿与钢管桩焊接固定，钢管柱脚与围檩焊接固定。为减小撑杆的长细比，在纵横撑杆节点处，设置竖向撑杆，与水平撑杆连接。

1.2围堰止水设计

在钢管桩上分别焊制锁口阴头和阳头，阴头和阳头可以成 180 o，也可以根据施工需要任意确定两者的角度，为增强围堰止水效果，在迎水面锁口外侧，投放粘土、锯沫、炉渣混合物，灌浆止水浆后锁口的四个角均被浆体充实，板结的浆体有效地切断了外界水系进入围堰的路径，从而达到止水的目的。

2、围堰施工

2.1钢管桩打设

安装桩帽后，采用 DZ90振拔锤（该锤能与钢管作钢性联接，可克服对桩的摩阻力，下沉较快且桩尖不致上卷，提高钢管桩的防水性能和完好率）先逐根插打至稳定深度，然后依次施打至设计深度。打设措施如下：

①为避免钢管桩倾斜，钢管桩打设采用定位架导向。打设过程中 ,采用全站仪进行垂直度观测，随时检查钢管桩的偏位情况，当钢管桩发生偏斜时及时用倒链校正，以利及时纠偏，当偏斜过大不能用拉挤的方法调整时，应拔起重插。

②钢管桩采用桩帽施打，为保证施打过程中钢管桩不倾斜，可以分级多次施打就位。

③施工时，在导向框上分别标出每根桩锁口的中心位置，以控制锁口缝隙。

2.2围堰内支撑施工程序

①机械开挖堰内土方至标高 +4.0左右。

②在高程＋ 5.0m位置设置第一道支撑。

③机械挖泥至标高 0.3m处，施工第二道支撑。

④高压射水吸泥至封底混凝土底标高 -3.2m。

⑤浇筑封底混凝土 ,并设集水井。

3、围堰内除土

钢管桩围堰除土厚度约8.7m（+5.5～-3.2m），需在封底前予以挖除，方量约 25501m3，土性主要为填土、粘土及淤泥质粘土。主要除土工具是挖掘机、吸泥机、泥浆泵和高压射水设施等。

3.1围堰内除土方案

①上部土层（+5.5～ +3.0m），采用挖掘机分层台阶法挖土、汽车外运；

②中部土层（+3.0～ +0.3m），采用履带吊配合抓斗分层挖土、汽车外运；

③下部土层（+0.3～ -3.2m），采用高压水切割土体，空气吸泥机将切割后的土体以泥浆形式排至围堰外的泥浆池。

3.2设备配置及设备性能

拟配备 6套冲泥水，每套水由一台 80-50-200B型高压水泵供水，其流量为 50m3/h，水出口压力为 0.6Mpa；6台 NL100-28型立式泥浆泵，其扬程为28m； 6台空气吸泥机；抓泥斗6套。

3.3冲、吸泥顺序

吸泥顺序从中间向四周扩散，形成中间低、四周高的锅底状。

3.4吸泥过程注意措施

①合理安排冲、吸泥设备。

②吸泥口一般离泥面高度为 15～ 50cm，水压力大于 2Mpa，经常移动吸泥口位置，以提高出泥率。

③除土距封底混凝土底面 50cm时，应严格控制围堰周边除土深度，以防超深。

④除土至设计标高后，应检查基底的平整度是否达到要求。围堰的钢管桩及钻孔桩表面应冲洗干净，防止桩身粘有泥土造成桩身与封底混凝土间的夹泥或粘结力降低。

4、围堰监测

深基坑施工应高度重视围护结构安全监测，通过对监测数据的分析来指导施工，防止意外事故的发生。一旦监测值超过控制指标，应会同咨询和复核单位一起分析数据，采取相应的措施，确保围堰的结构安全。

4.1监测内容

①锁口钢管桩桩顶位移；

②圈梁应力、撑杆应力；

③堰外长江水位、堰内水位；

④堰外土体沉降、侧向位移。

4.2监测点的布置监测点共布置四种，具体如下。

①钢管桩顶位移监测点：共计 12个点，对称布置。

②圈梁应力监测点：分成两层，共计 6个，监测仪器为应变片。

③撑杆应力监测点：分成两层，共计 6个，监测仪器为应变片。

④堰外土方沉降、位移监测点：共计 2个。

4.3 监测要求

①位移监测：在土方开挖前，做好桩顶位移 A点和堰外沉降、位移监测 D点的标记，准确测量三维坐标。在第一层土方开挖时，每两天观测一次。为减少施工因素对观测成果的影响，定为早上 6：00点；在第二层土方开挖时，每天观测两次，上午6：00点和下午 18：00观测；在第三层土方开挖时，根据需要，增加观测频率；在封底之前和封底之后三天；第二层支撑拆除前和拆除后。准确记录数据观测数据，并计算与首次观测值的差值。

②应力监测：第一层支撑施工完毕后，按点位布置第一层的应变计。应变计的引线引出堰外，以方便测量。在第二层支撑施工完毕后，按点位布置第二层应变计。除土过程中，必须加强对钢管桩和内支撑的变形观测，发现异常现象及时停止开挖，并采取加固措施；在中部土层开挖过程中，要注意观测底层土的状况，如出现冒水现象，应及时停止开挖，并向围堰内充水，然后采用水下高压设水吸泥至封底混凝土底标高。

结语：

与通常选用的围堰方案如钢板桩围堰相比，钢管桩围堰具有刚度大，止水效果好，有效的保证了施工安全，且锁口钢管桩可反复使用，部分项目中拆除后可作为后续施工支架等材料，综合经济成本较低，本桥施工监测结果表明，采用该方案有效的保证了施工需要，并且经济合理，对以后的施工具有借鉴意义。

参考文献：

[1]交通部颁《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000,人民交通出版社，2000.

[2]杨文渊 ,《桥梁施工工程师手册》,人民交通出版社 ,1997.

[3]刘吉士 ,阎洪河 ,李文琪 ,《公路桥涵施工技术规范实施手册》.人民交通出版社，2002.