入海口高水头锁扣钢管桩围堰施工工法.docx

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1、入海口高水头锁扣钢管桩围堰施工工法1 .前言随着桥梁建设向大跨度方向发展，大型深水承台结构得到广泛应用。针对不同工程的结构特点选择适宜的围堰结构进行深水承台施工，对桥梁施工的安全、工期、经济和社会效益有重要影响。珠海市洪鹤大桥15#-25#墩位于珠江口磨刀门水道深水中且全部设计为埋置式承台，该水道每天两次涨退潮，流塑状淤泥厚达30m,围堰内外水头差最高达14米。采用传统钢板桩围堰由于自身刚度较小难以保障施工安全；采用双壁钢围堰、单壁钢围堰由于施工周期长、工艺复杂、周转损耗大等难以保证工期要求及企业效益要求。施工单位中交二航局第二工程有限公司针对入海口高水头承台施工，创造性的采用锁扣钢管桩围堰进

2、行承台施工，充分发挥锁扣桩自身刚度大结构安全可靠、施工便捷、可周转等特点，大幅缩短承台施工周期及周转材料投入，获得了建设方及当地政府的一致好评，归纳总结后编制成本工法。本工法关键技术“深水基础锁扣钢管桩围堰施工关键技术研究”于2019年5月通过重庆技术评估与转移服务中心组织的成果评价，认定该成果达到国内领先水平。1项发明专利（适用于入海口高水头的锁扣钢管桩围堰的施工方法）进入实审阶段；1项实用新型专利（一种栈桥激光防撞预警装置）已受理，2019年4月23日被评为中交二航局企业级工法。2 .工法特点2.1 锁扣钢管桩自身刚度大，在淤泥地质中抵抗侧压力的能力较强，锁扣钢管桩围堰内支撑可增加至6米高

3、布置一层，相比钢板桩围堰3米高布置一层，临时结构占用作业空间少，可实现3.5m厚承台一次性浇筑。2.2 采用干挖浇筑垫层施工，相比传统水下吸泥浇筑封底混凝土，工效提高了约2倍，大大缩短了承台施工时间，同时提高了围堰周转利用率。2.3 顶层设置内外围楝在锁扣桩施打前安装，且兼做导向框，确保锁扣桩施打精度的同时，防止锁扣钢管桩围堰在干挖射水吸泥的过程中外倾。2.4 围堰锁扣形式采用T-C形式，其结构形式简单，可通过调节T型锁口在C型锁口内间距实现围堰合拢；锁口内采用一定比例的海砂+锯末混合物填充，能锁口直达底部且较密实，止水效果良好，能有效防止因潮水涨落导致锁扣内填充物的流失。3 .适用范围本工法

4、适用于沿海地区、入海口、淤泥地质等高水头的埋置式承台施工。4 .工艺原理锁扣桩在后场专用加工胎架上制作成型，平板车转运至前场。施工前利用钢护筒（辅助桩）作为定位桩，安装第一层内外围楝兼做导向，施打锁扣桩直至合拢，逐层抽水吸泥安装相应标高围楝并采用钢板塞垫紧密，到位后浇筑垫层混凝土形成承台干施工条件。5 .施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程锁扣钢管桩围堰施工工艺流程如图5.1-1所示：V施工准备”J钻孔平台拆除.围楝加工及运输安装第一层内外侧围楝锁口钢管桩围堰加工IIJ运输D锁口钢管桩施打至合拢完善第一层围楝塞垫逐层抽水吸泥安装相应_标高围及内支撑_H检查验收厂合格垫层浇筑承台施工i回水

5、围楝拆除i锁扣钢管桩拔出图5JT锁扣钢管桩围堰施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1锁口钢管桩构造和加工制作(1)锁口钢管桩构造：锁扣桩长度由施工工艺、地质条件、水头差以及采用的起重设备等因素综合确定。钢管桩的长度根据设计需要考虑错头焊接而成，T型锁扣与C型锁扣分别由工20和018O*7mm钢管与主钢管焊接而成，锁扣桩断面构造示意见图5.2.1-Io(2)锁口钢管桩加工制作：为保证锁扣桩加工的精度，后场设置专用胎架采用二氧化碳保护焊进行锁口钢管桩的焊接接长，等离子切割设备开口，保证锁扣加工质量。(锁扣桩加工工艺流程参见图5.2.1-2,锁扣桩加工现场见图5.2.1-3),加工过程中的具体要求有

6、如下几点：施工准备胎架制作I.主钢】接长Y-I材料进场验M阳头焊接阴森接加劲板焊接1、专用加工胎架应具有一定的强度及刚度，加工前应对台架平面位置及标高进行找平，保证加工的质量要求。2、钢管接长采用对接形式，选用“V”型坡口，坡口形式见图5.2.1-4o3、钢管桩锁口焊接先采用连续电焊后，再实施满焊，焊缝厚度不小于10mm,每隔Im焊接Iomm厚加劲板。4、锁口开口采用墨线弹出开口尺寸轨迹，等离子切割设备开口，确保开口顺直。5、加工过程中严格控制焊接质量，对每根钢管进行外观质量检查，其允许偏差值及处理方法见表5.2.1-1o表5.2.1-1焊缝外观缺陷的允许范围和处理方法缺陷名称允许范围超过允许

7、的处理办法咬边深度不超过O.5mm,累计总长度不超过焊缝长度的10%补焊余高5mm进行修正表面裂缝、未融合、未焊透不允许铲除缺陷后重新补焊表面气孔、弧坑、夹渣不允许铲除缺陷后重新补焊5.2.2围橡及导向安装图5.2.2-2围橡现场安装为保证围堰钢管桩打入时的精度，要设置钢管桩导向架。钻孔平台拆除后根据第一层围楝标高在钢护筒或辅助桩上焊接8根工25牛腿。安装围楝前对每个牛腿标高采用塞垫钢板进行找平，逐段安装第一层内外围楝，内外侧围楝之间间距约比锁扣桩外径大23cm。内外层围楝结构图见图5.2.2-Io围楝现场安装见图5.222所示。卜一a，MB1ff1Uu皿-G超T图5.2.21内外层围樽结构图

8、5.2.3锁扣桩插打及围堰合拢锁扣钢管桩施打采用75t履带吊配合DZ90型振动锤进行施打，整个施打过程中首根钢管桩的定位是整个围堰施打的关键。主要施工步骤如下：1、内外层围楝安装到位后将其临时焊接固定，防止沉桩过程中围楝发生跑位现象。2、锁扣桩插打前，C型锁扣内侧涂抹黄油，以减少锁扣钢管桩插打时的摩阻力，并增强锁扣的防渗透性能。3、首根钢管桩选择在平潮期进行施打，施打前根据测量放线平面位置在围楝之间焊接两根工25a型钢，形成字型限位框作为钢管桩的限位装置控制首桩平面位置。4、履带吊起吊锁口钢管桩垂直插入河床中，然后履带吊起吊振动锤夹住钢管桩顶口，将钢管桩喂入限位框中，由测量采用十字交汇法控制钢

9、管桩垂直度，开启振动锤振沉。5、首根锁扣桩在施打至指定标高位置时停止施打，焊接三角倒拉板与围楝固定。拆除限位框，起吊第二根锁口锁扣桩，将阴阳头锁口连接起来，然后进行施沉，当施打至与第一根锁扣桩齐平时停止施打，依次按此方法施沉至合拢。锁扣桩施打允许偏差值见表523-1所示。表5.2.1-1锁扣钢管桩施打检验方法及允许范围序号检查项目允许偏差检验方法检查数量1首节桩身垂直度O.5%1（1为桩长）尺量全部2桩身垂直度1%1尺量全部3钢管桩桩位15mm测量全部4桩顶标高IOOmm测量全部6、锁扣桩施沉过程中采用海砂+锯末混合物对C型口进行填充，利用振动锤振动密实填充物。现场施工如图523-2所示。7、

10、锁扣桩每施打35根需在锁扣桩上焊接三角倒拉板，将锁扣桩与围楝固定，防止临桩施打过程中将其下沉。现场施工如图523-3所示。8、锁口钢管桩围堰合龙前还剩5根左右钢管桩间距时应复核合拢口间距，通过增加或减小阴阳头所占空间，使锁口钢管桩围堰顺利合龙。5.2.4内支撑体系安装1、锁扣桩施打合拢后，将第一层内外围楝和锁口钢管桩之间的空隙采用钢板进行塞垫并点焊，保证每根钢管桩均匀、有效传力至围楝上。现场施工如图5.2.4-1所示。图5.2.4-1围楝间隙采用钢板塞垫图524-2围楝内抽水2、第一层支撑安装到位后，采用大功率水泵进行抽水，抽水同时用海砂锯末混合物对局部漏水部位进行堵漏。抽水至第二层围楝以下5

11、0cm,在锁扣桩上焊接70Cm工25牛腿，安装第二层围楝及内撑同时完善塞垫。现场施工如图5.2.4-2所示。3、第二层围楝安装到位后，采用大功率水泵吸泥至河床标高，然后采用高压水枪射水清淤至第三层围楝以下80cm,焊接工25牛腿，安装第三层围楝及内支撑。第三层围楝受外侧土压力较大，需重点检查围楝和锁扣钢管桩之间的塞垫情况，确保均匀、有效传力。现场施工如图524-3所示。图5.2.4-3射水清淤4、接近垫层底标高后，根据测量在第一层围楝放出的标高点上采用测锤和钢卷尺进行监测，然后继续采用高压水枪射水清淤找平，直至垫层底标高。5. 2.6垫层浇筑垫层混凝土浇筑前由测量人员在四周钢管桩及钢护筒上标出

12、垫层顶面标高，在围堰基坑内铺设彩钢瓦增强地基承载力同时也防止浇筑垫层混凝土时淤泥侵入，在围堰四角布置集水井，采用22kw水泵进行强排水。垫层分两次浇筑，第一次浇筑完后预留IoCm左右，待桩头破除完成后，测量在垫层上放出承台角点，考采用槽钢做排水沟模板，浇筑找平层。现场施工如图5.2.5-1所示。图5.2.5-1垫层浇筑6. 2.6应力监测和测量监测围堰处于深水区水头差达14米，围堰受力情况复杂，需要实时进行围堰受力情况检测，并分析围楝及支撑体系的实测应力应变是否超出安全值。图5.2.6-1围堰变形应力监测7. 2.7锁扣钢管桩拆除承台浇筑完成，墩身施工出水面后方可进行围堰拆除，围堰拆除时逐层向

13、围堰内注水，然后逐层进行内支撑及围楝拆除。当围堰内支撑及围楝全部拆除后，平衡围堰内外水位，逐根拔除钢管桩。拔桩时，先用90型振动锤将钢管桩锁口振活以减小摩阻力，然后边振边拔，振幅为10-2Omm。现场施工如图527-1和527-2所示。67 .材料与设备7.1 工程材料主要工程材料见表6.1-1o表6.1-1单个围堰主要工程材料表序号材料名称型号规格数量备注1锁扣桩630*12312t50根2第一层围楝2X5618t包括外层围楝3第二层围楝2X569t4第三层围楝3X5614t5三层内支撑630*126.5t6牛腿工252.4t7.2 工程机具设备主要工程机具设备见表6.1-2o表6.1-2机

14、具设备表序号设备名称型号规格数量备注1吸泥设备1套基坑开挖2振动锤DZ-901台施沉钢管桩3电焊机BX1-5004台围橡及围堰施工4气割设备4套5自卸汽车12m31辆土方外运6履带吊75T1台锁扣桩吊装及施沉7汽车吊25T1台辅助吊装8潜水泵15kw扬程30m1台围堰抽水作业9清水泵220m3/h1台基坑抽水10平板车17.5米1辆锁扣桩运输11平板车9米1辆材料运输12搅拌站120型2台混凝土生产13混凝土罐车8m33辆混凝土运输14泵车40米1辆混凝土浇筑8 .质量控制8.1 工程质量控制标准8.1.1 本工法执行建筑基坑支护技术规程(JGJI20-2012)。8.1.2 本工法执行公路桥涵施工技术规范(JTJF50-2011)o8.1.3 本工法执行钢结构施工质量验收规范(GB50755-2012)。8.2 质量保证措施8.2.1 锁扣桩必须严格按照设计图纸要求进行加工，重点检查钢管对接焊缝质量及C管开口顺直度。722锁扣桩转运时合理设置吊耳，避免钢管变形。7.2.3 围楝及内支撑严格按照设计图纸进行加工，重点检查围楝尺寸、筋板位置、数量及焊接质量是否满足要求。7.2.4 锁扣钢管桩施打过程中严格控制施打垂直度及锁扣平面位置，确保桩身垂直度1%,锁扣咬合紧密