淺談“管+工+管”組合型鎖口鋼管樁施工工法在邕江四線特大橋施工中的應用

南寧鐵路局建設管理處 廣西南寧 530000

1.前 言

隨著橋梁建設技術的發展與創新，深水基礎、大型實體結構施工逐漸成為常見工程。圍堰作為深水基礎的常用施工措施，其安裝定位的質量、安全、進度、效益直接影響工程建設，是工程建設者值得認真探索的問題。南昆客專新南寧邕江四線特大橋施工過程運用“管+工+管”組合型鎖口鋼管樁施工工法，解決了內河深水航道圍堰快速安裝、精確定位、鎖口結構處滲漏水等施工問題，取得了良好的經濟效益，為今后類似工程施工積累了經驗和提供借鑒。

2.工程概況

新南寧邕江四線特大橋位于廣西南寧市區內，中心里程為：DK3+619.8，孔跨式樣為1×24m+10×32m+（36+64+36）m連續梁+2×24m+1×32m+（72+2×128+72）m連續梁+（52+88+52）m連續梁+2×32m+（36+64+36）m連續梁+12×32m預應力混凝土梁，依次跨越江北大道、邕江、江南大道、五一路，全長1782.28m。其中跨越邕江處江面寬約370m，屬內河Ⅱ級航道，橋位江面至軌面約33.5m，主跨（72+2×128+72）m連續梁為主航道，其墩基礎（20#～22#號）位于邕江水中，施工常水位水深約5.3～13.8m，采用圓端型實體墩，鉆孔樁基礎，采用組合型鎖口鋼管樁圍堰施工。

3.施工工法簡介

3.1 “管+工+管”組合型鎖口鋼管樁圍堰施工工法采用φ630×10mm大鋼管作為主體受力結構，一側焊接φ168×6mm小鋼管作為陰頭（小鋼管上切割通縫，采用加勁板加固），另一側焊接I20a工字鋼作為陽頭，形成單組鎖口鋼管樁。施工過程中利用振動錘夾緊大鋼管，將陽頭工字鋼插入小鋼管通縫內，并在小鋼管內填充堵水材料。多組鋼管樁前后連在一起形成一個閉合圍堰。

3.2 工法特點

⑴ 鉆孔樁施工與鋼管樁圍堰制作同步平行作業，實現了工期和效益最佳。

⑵ 利用鉆孔平臺作業條件和常規作業機具，無需大型浮運設備和吊裝設置，更具經濟性和適用性。

⑶ 發揮液壓千斤頂平穩、可控、同步等優勢，使工藝操作簡單、可靠；可利用橋墩基礎鉆孔樁定位與糾偏。

⑷ 圍堰插打全部在鉆孔作業平臺上進行，不占用航道，消除了航道安全風險。

⑸ 有效解決了傳統鎖口結構處的滲漏水問題，確保承臺施工過程中始終處于無水安全狀態。

3.3 適用范圍

適用于內河航道大型橋梁基礎及內河水務工程的結構施工，特別是不具備整體吊裝作業的施工。

4.20#、22#鎖口鋼管樁圍堰施工工藝及操作要點

4.1 工藝流程

4.1.1 工藝流程

圖4.1 “管+工+管”鎖口鋼管樁圍堰施工工藝流程圖

4.1.2 工藝綜述

本工程20#、22#深水墩圍堰所用單組鎖口鋼管樁由φ630×10mm鋼管、φ168×6mm鋼管和I20a工字鋼加工拼裝而成；鋼圍堰為矩形結構，平面尺寸為22.566×31.706m，高度為16m，每個圍堰共需116根鎖口鋼管，設置上、下兩層內支撐。施工工藝主要包括：

（1）在φ630×10mm鋼管外壁長度方向上，對稱焊接φ168×6mm鋼管和I20a工字鋼（轉角用的鋼管焊成90度），采用汽車吊配合DZ90振動錘把每一根鋼管振動下沉至設計深度。

（2）圍堰內的四個轉角，順橋向45°各設置上、下兩層φ630×10mm斜支撐，每個角4根，共16根。第一層：每個轉角處，距封底混凝土頂面高9.908m，距圍堰內側邊緣4.255m和8.825m處各設1根（每個轉角2根，共8根）；第二層：距封底混凝土頂面高4.908m，與第一層位置上下對應設置相同規格、數量的斜支撐。圍堰中部，順橋向、與每層斜支撐等高處、距橋墩中心2.098m的兩側各設1根φ800×12mm鋼管直支撐（每層設2根，共4根）。

（3）承臺基坑采用有水開挖，當挖至封底混凝土底標高后，澆筑1.5m厚的C20封底砼，施工過程中保持圍堰內水位同外部水位相同。待封底砼滿足強度要求后抽水至支撐標高處，并立即安裝內支撐后再繼續抽水，然后割除封底砼上的鉆孔樁鋼護筒，清基后進行承臺施工。

圖4.2 鎖口鋼管樁圍堰平面布置圖

圖4.3 管工管鎖口鋼管樁圍堰實景圖

4.2 施工方法

4.2.1鎖口鋼管樁、導向架加工

（1）鎖口鋼管樁加工

在加工廠內采用焊接方法，把每節長度為12m的φ630×10mm螺旋管接長為16m鋼管樁，并在焊縫四周布置30×15cm的幫塊。

接長后的鋼管兩側分別焊接φ168×10mm鋼管和I20a工字鋼作為鋼管樁鎖口。φ168mm鋼管與I20a工字鋼自鋼管樁頂部至底部以上50cm，長度15.5m。φ168mm鋼管與φ630mm鋼管間兩側采用豎向加勁板加固，加勁板長度14cm，高度7cm，采用δ10mm鋼板制作，與聯接的鋼管滿焊，自鋼管樁頂部每30cm設置一道。鋼管樁底部至以上50cm梆焊δ10mm鋼板，作為補強圈，防止搭設時底部刃角卷起。

4.4 “管+工+管”鋼管樁結構圖

⑵導向架加工

為保證鎖口鋼管樁插打位置準確和保證其垂直度，施工前需設導向架。導向架凈間距65cm，均采用I45a工字鋼制作。鉆孔樁完成后，拆除圍堰范圍內的鋼平臺，然后在鎖口鋼管樁插打輪廓線內安裝導向架。導向架頂面與鋼平臺頂平，共設上下兩道，每道為兩根。導向架外側與鋼平臺主梁焊接，上下高差為1m，內側導向架通過豎向穩定樁打入河床內固定，上下高差為3m。豎向穩定樁長度為18.57m，間隔5m設一根，若其位置與圍堰內撐相沖突時可適當調整。

4.2.2 鋼管樁施工

打樁機械選擇25t汽車吊結合DZ90振動錘形式。

（1）鋼管樁打設

插打鋼管樁前應先在導向架上預先標出每根管樁的中心位置，并在打樁進行方向的鋼管樁鎖口處設卡板（卡板距管樁外緣為2cm，采用1cm厚鋼板制作）。然后用振動錘夾具夾起鋼管樁慢慢放松吊機鋼絲繩，對入導向架內，確認樁身垂直度滿足要求后，開動振動錘振動，直至將樁打至設計深度。每次振動持續時間不宜超過10～15min，時間過長則振動錘易遭到破壞，太短則樁難以下沉。每根樁的下沉應一氣呵成，不可中途停頓或中斷較長時間，以免樁周圍土恢復造成下沉困難。

打設的一、二根鋼管樁的位置和方向必須確保精確，以便起到樣管導向作用，每打入1 m應測量一次，打至預定深度后應立即用鋼筋與導向框焊接固定。打樁過程中，用兩臺全站儀在無導向架限位兩個方向交叉加以控制，保證鋼管樁的垂直度。

（2）鋼管樁插打順序

根據現場實際情況和鋼管樁的設計，選擇單樁打入法，以一根鋼管樁為一組，逐根插打，直至鋼管樁插打完畢。施工順序由各邊中部向兩端插打鋼管樁，分別在角樁處合攏。

4.2.3 基坑開挖與封底混凝土

鋼管樁施工完成后，在保證圍堰內水位與邕江水位一致的情況下，即可進行基坑開挖。基坑開挖采用高壓射水將砂土沖起，然后用吸泥機抽出基坑外鋼箱內靜置過濾后用汽車運至指定地點棄放。基坑開挖至承臺底以下1.5m時，立即對基底進行測量，務必保證基坑底最高位置低于承臺底1.5m，確認后進行封底混凝土施工。封底混凝土采用C20高性能混凝土，封底厚度為1.5m，混凝土方量約1330m3。采用兩臺QY-25吊機分別吊裝兩根導管，導管頂部各設置一個料斗，從承臺兩對角向中心環繞澆注，直至完成整個圍堰內封底混凝土施工。

4.2.4 支撐安裝

（1）內支撐結構

內支撐由圍檁、牛腿托架和支撐鋼管組成。牛腿托架采用[20槽鋼，托架上設擋塊，采用[20槽鋼制作，托架沿鋼管樁四周布置，間距4m；圍檁由三根I40a工字鋼制作，并于兩端設63×70×1cm鋼板以焊成整體；斜撐處設置63×100×1cm鋼板；支撐為φ630×10mm鋼管。順橋向布置兩道對撐，承臺四角各布置2道斜撐。為保證支撐整體受力，縱橫向圍檁采用電焊連接，并于交角處加設三道10mm的加勁三角形鋼板，鋼板邊長為50cm，另鋼圍檁背面與鎖口鋼管樁間必須密貼，若有縫隙應加焊鋼板。

（2）內支撐安裝

沿鋼管樁四周每隔4m焊接[20槽鋼托架，焊縫必須滿焊，高度不小于6mm。托架必須錯開鋼管支撐位置。托架安裝完成后吊裝工字鋼梁，并與鋼管樁有效焊接。四周安裝完畢后形成封閉的圈梁。

圖4.5 支撐截面圖

4.2.5 基坑抽水

封底混凝土達到設計強度后，采用四臺潛水泵進行圍堰內抽水。然后將封底砼內的泥沙雜物等清理干凈，以便進行承臺施工。

4.2.6 欄桿及爬梯安裝

在圍堰平臺的四周設置欄桿，并掛密目網，以防止平臺上物體墜落堰內。欄桿采用φ48×3.5mm鋼管制作。立柱高1.5m，間距2m，橫桿設置3層，自圍堰頂部以上分別30cm，90cm，120cm高度各設置一道。采用5×5cm密目網維護。基坑內沿承臺四邊中心位置各設置一個爬梯，兼做人行通道或疏散通道。爬梯立柱采用L75×75×6mm角鋼制作，踏腳板間距20cm，采用L50×50×4mm角鋼制作。

4.2.7 鎖口鋼管樁拆除

承臺澆注完畢后，待混凝土滿足拆模要求，及時拆除模板然后解除鋼管支撐與工字鋼圈梁的聯系，吊出圍堰。再依次拆除工字鋼圈梁，最后拆除托架。

5.結束語

南寧邕江四線特大橋跨邕江連續梁20#、22#墩深水基礎圍堰，成功地運用了“管+工+管” 組合型鎖口鋼管樁圍堰工法進行施工，經測算較傳統施工方法節約成本290多萬元，工期縮短80多天，是一種安全、高效、實用的施工方法。不但保證了深水圍堰施工安全，又節約了建設成本、縮短了施工工期，取得了較好的社會效益和經濟效益。據查該工法的使用在國內尚屬首次，它的成功應用，不但加快了南昆客專的建設步伐，也將在今后類似工程施工中發揮作用，極具推廣價值。

參考文獻：

[1]《公路鋼木結構設計規范》（JTJ085-86）

[2]《公路橋涵地基與基礎設計規范》（JTG D63-2007）

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[5]《結構設計原理》人民交通出版社；

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