深水基礎(chǔ)鎖口鋼管樁圍堰施工工法

1、鎖口鋼管樁圍堰深水基礎(chǔ)施工工法xxxx 有限公司鎖口鋼管樁圍堰深水基礎(chǔ)施工工法1、前言隨著橋梁建設(shè)向大跨度方向的發(fā)展，大型水中承臺(tái)圍堰的施工方法較為繁多，工藝較為成熟。針對(duì)不同工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇適宜的圍堰結(jié)構(gòu)進(jìn)行水中大型承臺(tái)施工，鎖口鋼管樁圍堰與雙壁鋼圍堰和鋼板樁圍堰比較，即具有圍水、擋護(hù)特性，又利用了鋼管圓形截面的受力特點(diǎn)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，同時(shí)造價(jià)低、安裝速度快。對(duì)橋梁施工的安全、工期、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益有重要影響。鎖口鋼管樁圍堰施工工法是采用鎖口鋼管樁作圍堰圍水閉水進(jìn)行橋梁水中大型承臺(tái)施工的成套技術(shù)，包括相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算、加工制作、插拔施工、止水封底等系統(tǒng)施工技術(shù)。xxxx 工程局有限公司結(jié)合所承建

2、的臨海高等級(jí)公路灌河斜拉橋工程項(xiàng)目，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)水文、地質(zhì)、氣候及周邊環(huán)境，通過(guò)技術(shù)攻關(guān)確定輔助跨 5#、6#墩水中承臺(tái)采用鎖口鋼管樁圍堰施工，解決了水中大型承臺(tái)施工的技術(shù)難題并形成工法。實(shí)踐證明，工法具有很好的實(shí)用性、先進(jìn)性、科學(xué)性。2、工法特點(diǎn)2.1 加工制作簡(jiǎn)單、快速。鋼管采用廠制成品鋼管，能快速購(gòu)置；鋼管和鎖扣之間的焊接工藝要求不高，工作量少，工地現(xiàn)場(chǎng)或一般鋼結(jié)構(gòu)廠家均可加工。2.2 施工工期短。采用振動(dòng)錘逐根插入鎖口鋼管樁， 施工工序簡(jiǎn)潔，精度要求不高，人工作業(yè)量小，施工速度大大提高。2.3 整體剛度大。 鎖口鋼管樁本身剛度較大且深嵌入承臺(tái)底以下地層、變形少，樁間通過(guò)鎖口連接在一起整

3、體穩(wěn)定性非常好；圍堰內(nèi)無(wú)須復(fù)雜的內(nèi)支撐體系，為承臺(tái)施工提供了作業(yè)空間和可靠的安全保障。2.4 材料回收利用率高。鎖口鋼管樁可全部拔除，整個(gè)圍堰結(jié)構(gòu)的鋼材回收率達(dá)90%以上，可用于其他承臺(tái)基礎(chǔ)圍堰施工或上部結(jié)構(gòu)施工的支撐管柱，材料周轉(zhuǎn)利用率高，經(jīng)濟(jì)效益明顯。3、使用范圍鎖口鋼管樁圍堰適用于陸地( 土質(zhì)類(lèi)地質(zhì)層 ) 大型承臺(tái)深基坑支護(hù)及水深20m以內(nèi)、河床為砂類(lèi)土、粘性土和風(fēng)化巖等種復(fù)雜地質(zhì)、地層條件下的大型承臺(tái)施工。4、工藝原理鎖口鋼管樁圍堰的主要結(jié)構(gòu)是支護(hù)鋼管樁、鎖口、水平支撐和封底混凝土。圍堰主要是靠在相鄰鋼管樁連接的鎖口內(nèi)采用往帆布袋灌注一定稠度的低強(qiáng)度混凝土砂漿達(dá)到止水效果。通過(guò)鎖口鋼管

4、安裝插打、堵漏、抽水、混凝土封底、承臺(tái)施工五個(gè)階段來(lái)實(shí)現(xiàn)大型橋梁水中大型承臺(tái)作業(yè)的無(wú)水施工。5、施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1 、施工工藝流程鎖口鋼管樁圍堰施工工藝流程見(jiàn)圖鎖口鋼管樁加工制作測(cè)量放樣導(dǎo)向樁插打定位架安裝焊接鎖口鋼管樁插打圍堰內(nèi)水平支撐焊接鎖口堵漏否圍堰內(nèi)抽水清淤封底混凝土施工承臺(tái)鋼筋、模板及混凝土澆筑施工鎖口鋼管樁拔除圖鎖口鋼管樁施工工藝流程圖5.2 、圍堰布置圍堰結(jié)構(gòu)平面布置要與鉆孔灌注樁鋼護(hù)筒、 鋼管樁及水上作業(yè)平臺(tái)的布置相配合，使得圍堰施工簡(jiǎn)單化為原則。圍堰結(jié)構(gòu)立面布置根據(jù)河水水位確定， 圍堰頂面標(biāo)高應(yīng)高出施工期內(nèi)河水最高漲潮水位 1m以上。圍堰結(jié)構(gòu)布置圖見(jiàn)圖，圍堰結(jié)構(gòu)剖面

5、圖見(jiàn)。鎖口鋼管樁圍堰結(jié)構(gòu)布置實(shí)例鎖口鋼管樁圍堰結(jié)構(gòu)剖面實(shí)例5.3 鎖口鋼管樁圍堰結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)容及構(gòu)件選用圍堰設(shè)計(jì)程序1、 設(shè)計(jì)資料收集，如水文、地質(zhì)等資料，以及加工制造、運(yùn)輸、吊裝、振動(dòng)錘等有關(guān)數(shù)據(jù)。2 、資料中的圍堰設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算，水流、潮差、土質(zhì)側(cè)壓力系數(shù)。3 、確定合理施工順序，明確圍堰結(jié)構(gòu)計(jì)算的條件。4 、繪出圍堰總圖，擬定鋼管樁直徑，鎖口形式。5 、圍堰側(cè)壓力計(jì)算，進(jìn)一步求出每米寬圍堰的彎矩和支撐反力。6 、按以鎖口中心寬度換算成每根管樁的彎矩和支撐反力，檢算樁的應(yīng)力，檢算水平支撐。7 、按錘擊沉樁的錘擊力及允許的施工誤差設(shè)計(jì)鎖口。構(gòu)件選用根據(jù)計(jì)算結(jié)果和實(shí)際情況，支護(hù)可選擇鋼管樁、 H

6、型鋼、工字鋼等材料。鋼管樁入土深度根據(jù)圍堰穩(wěn)定性計(jì)算和承臺(tái)底標(biāo)高確定，并在管樁相連處進(jìn)行鎖口處理；鎖口陰陽(yáng)頭采用 TC形式，分別采用 160*10 鋼管和 16 號(hào)工字鋼一半于鋼管焊接的形式。為節(jié)省材料，鎖口長(zhǎng)度可比鋼管樁長(zhǎng)度小，但需考慮承臺(tái)封底混凝土底標(biāo)高、河床標(biāo)高等具體參數(shù)確定。鎖口構(gòu)造見(jiàn)圖。圖鎖口構(gòu)造圖結(jié)構(gòu)所有鋼構(gòu)件均采用Q235 (A3) 鋼材，原材料質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)規(guī)范。5.4 操作要點(diǎn)工法必須遵守執(zhí)行公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG/T F502011）、公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）、鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 （GB50205）、港口工程荷載規(guī)范（ JTJ215-

7、98 ）、建筑機(jī)械使用安全技術(shù)規(guī)程JGJ33-2012、中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法以及施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范JGJ46-2005 等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。施工放樣與定位根據(jù)承臺(tái)的有效寬度及考慮施工作業(yè)通道圍堰寬度和深度，確定施工區(qū)域，在插打?qū)驑稌r(shí)需全程對(duì)導(dǎo)向樁樁位及垂直度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。導(dǎo)向框的設(shè)置為了精確控制鋼管樁的打入后的平面位置，需設(shè)置導(dǎo)向框，導(dǎo)向框應(yīng)采用有足夠的剛度且?guī)в衅矫娴腍型鋼，導(dǎo)向框水平長(zhǎng)度不宜過(guò)大，控制在10m左右，為方便鋼管樁能順利插入導(dǎo)向框， 導(dǎo)框?qū)挾却笥诠軜吨睆?cm為宜，即每邊各放大 1cm。導(dǎo)框樁與導(dǎo)框應(yīng)焊接牢固。導(dǎo)向框結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖圖導(dǎo)向框結(jié)構(gòu)示意圖鋼管樁插打的操作要點(diǎn)1

8、 、裝卸鋼管樁采用兩點(diǎn)吊。吊運(yùn)方式采用單根起吊，并注意保護(hù)鎖口，以防止鎖口變形。2、 根據(jù)設(shè)計(jì)地質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，選用滿足施工區(qū)域地質(zhì)層管樁插打力的振動(dòng)錘及相應(yīng)的起吊設(shè)備。本項(xiàng)目采用80T 履帶吊配合 60KW振動(dòng)錘施打，打樁設(shè)備應(yīng)滿足鋼管樁的插打和拔除。3 、總體插打方式為由各邊中部向兩端插打鋼管樁，分別在角樁處合攏。首先將導(dǎo)向框及導(dǎo)向樁打設(shè)到位，然后利用導(dǎo)向框插打第一根鋼管樁，第一根鋼管樁插打至外露 9 米時(shí)停止插打，然后進(jìn)行第 2 根鋼管樁插打，第 2 根鋼管樁插打至與第 1 根鋼管樁齊平時(shí)， 停止第 2 根鋼管樁插打， 將第 1 根鋼管樁剩余部分插打到位， 再開(kāi)始第 3根鋼管樁插打，插

9、打至與第2 根鋼管樁平齊時(shí)停止插打完成第2 根鋼管樁剩余部分插打，如此循環(huán)施工。插打流程見(jiàn)圖圖插打步驟1圖 插打步驟2圖插打步驟3圖 插打步驟4圖插打步驟54 、先用履帶吊將鋼管樁吊至插點(diǎn)處進(jìn)行插樁，對(duì)準(zhǔn)樁與定位樁的鎖口，鎖口抹上潤(rùn)滑油，開(kāi)動(dòng)液壓機(jī)，夾緊樁，錘下降。5 、試開(kāi)打樁錘 30 秒左右，停止振動(dòng)，利用錘慣性打樁至堅(jiān)實(shí)土層，開(kāi)動(dòng)振動(dòng)錘打樁下降，控制打樁錘下降的速度，盡可能的使樁保持豎直。6 、在打樁過(guò)程中，為保證鋼管樁的垂直度，用兩臺(tái)經(jīng)緯儀在無(wú)導(dǎo)向框限位兩個(gè)方向加以控制。為防止鎖口中心線平面位移，在打樁進(jìn)行方向的鋼管樁鎖口處設(shè)卡板，阻止管樁位移。同時(shí)在導(dǎo)向框上預(yù)先算出每根管樁的位置，以

10、便隨時(shí)檢查校正。7 、打樁至設(shè)計(jì)高度前 40cm 時(shí)，停止振動(dòng)，振動(dòng)錘因慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一定時(shí)間，打樁至設(shè)計(jì)高度。8 、松開(kāi)液壓夾口，提升第二根鋼管樁至樁位處，打第二根樁，以此類(lèi)推至打完所有樁。堵漏止水1 、鎖口鋼管樁的止水是圍堰成功的關(guān)鍵，堵漏采用直徑15cm（比鎖口略大）與鎖口長(zhǎng)度相同的防水布袋內(nèi)注漿進(jìn)行堵漏，將帆布袋包裹住30mm注漿管伸入母口底端，后進(jìn)行注漿，邊注漿邊提升直至注滿母口。2 、采用布袋內(nèi)注漿可防止?jié){液在水下被沖散，同時(shí)也在漿液與鎖口壁體形成隔離層，方便后期拔樁。3、漿液必須充滿鎖口才能成功止水，強(qiáng)度要求不高， 可采用低強(qiáng)度高流動(dòng)性泥漿。建議配比： 350kg（膨潤(rùn)土）： 20

11、0kg（水泥）： 40kg（膨脹劑）： 1000kg（水）。4、止水前，先對(duì)鎖口內(nèi)進(jìn)行沖洗，保證鎖口內(nèi)通暢，壁體無(wú)夾泥，鎖口清洗5、采用專用拌漿設(shè)備拌制泥漿，嚴(yán)格控制漿體的施工質(zhì)量，避免過(guò)稀導(dǎo)致收水嚴(yán)重或過(guò)稠導(dǎo)致灌注困難。6、布袋與注漿管一同插入鎖口，安裝時(shí)防止絞纏，到底后，開(kāi)始注漿，注漿管邊注漿邊提升。鎖口插入注漿管及布袋7、及時(shí)檢查布袋充滿情況，需要補(bǔ)灌者必須及時(shí)進(jìn)行，防止口袋被漿體硬結(jié)，影響補(bǔ)灌質(zhì)量。鎖口止水灌漿到位圍堰抽水與清淤1、鋼管樁圍堰完成堵漏后進(jìn)行抽水， 抽水過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制抽水速度和抽水高度，過(guò)程中對(duì)圍堰情況、漏水情況進(jìn)行觀測(cè)。2、在抽水后，在基坑內(nèi)設(shè)置集水井將積水排出，基底

12、采用泥漿泵配合高壓水槍將圍堰內(nèi)的淤泥清除。如基底有淤泥應(yīng)進(jìn)行處理在進(jìn)行基底混凝土施工。封底混凝土的澆筑封底混凝土在抽水后為無(wú)水作業(yè)，基底處理完成后，進(jìn)行標(biāo)高復(fù)核，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行封底混凝土澆筑。混凝土強(qiáng)度滿足要求，進(jìn)行后續(xù)承臺(tái)施工。鋼管樁的拔除承臺(tái)施工完畢后，可進(jìn)行圍堰拆除。鋼管樁拔除順序與插打相反，由圍堰合龍位置開(kāi)始拔樁。拔樁時(shí)，先用振動(dòng)錘將管樁鎖口振活以減小土的阻力，然后邊振邊拔，振幅為 10-20mm；供振動(dòng)錘使用的電源應(yīng)為振動(dòng)錘本身電動(dòng)機(jī)額定功率的1.2 2.0 倍；對(duì)引拔阻力較大的鋼管樁， 采用間歇振動(dòng)的方法每次振動(dòng)15min，振動(dòng)錘連續(xù)工作不超過(guò) 1.5h 。6、材料與設(shè)備本工法無(wú)需

13、特別說(shuō)明的材料，所需主要機(jī)械設(shè)備見(jiàn)表表 6.0.1機(jī)械設(shè)備表序號(hào)材料或設(shè)備名稱1履帶吊2汽車(chē)吊3振動(dòng)錘4平板拖車(chē)5泥漿泵6清水泵7高壓水槍8拌漿機(jī)9電焊機(jī)10全站儀11水準(zhǔn)儀型號(hào)數(shù)量(臺(tái))80T116T160T113PN2Q4PS421.5m31500A6萊卡117、質(zhì)量控制7.1 建立健全質(zhì)量安全管理體系，分工明確， 責(zé)任到人，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和清除各種質(zhì)量安全隱患，防患于未然。以項(xiàng)目經(jīng)理為質(zhì)量第一負(fù)責(zé)人，任命1 至 2 名經(jīng)驗(yàn)豐富的人員負(fù)責(zé)質(zhì)量管理方面的工作，并保持與設(shè)計(jì)施工等各方面有效協(xié)調(diào)。各種原材料，半成品嚴(yán)格按質(zhì)量要求進(jìn)行采購(gòu)。鋼管樁送到現(xiàn)場(chǎng)后， 應(yīng)及時(shí)檢查、分類(lèi)、編號(hào)。7.2 鋼管樁質(zhì)量要

14、求樁的垂直度控制在1%以內(nèi)，樁底高程誤差控制在10cm 左右，樁的平面位移控制在 15cm 以內(nèi)。在使用拼接接長(zhǎng)的鋼管樁時(shí)，鋼管樁的拼接接頭不能在圍堰的同一斷面上，而且相鄰樁的接頭上下錯(cuò)開(kāi)至少2m，所以，在組拼鋼管樁時(shí)要預(yù)先配樁，在運(yùn)輸、存放時(shí)，按打樁順序堆放，打樁時(shí)按規(guī)定的順序打。鋼管樁圍堰在使用過(guò)程中， 防止圍堰內(nèi)水位高于圍堰外水位。在圍堰內(nèi)抽水時(shí)，鋼管樁鎖口漏水，在圍堰內(nèi)用板條、棉絮等楔入鎖口內(nèi)嵌縫。8、安全措施8.1 建立完善的施工安全保證體系， 加強(qiáng)施工過(guò)程中的安全檢查， 實(shí)現(xiàn)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。8.2 為保證用電安全， 對(duì)凡可能漏電傷人的設(shè)備均設(shè)置接地裝置，并制定檢查檢修制度，定期

15、、定時(shí)對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行檢查。8.3 電焊工必須按規(guī)定配戴相應(yīng)的防護(hù)用品，嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定規(guī)范要求進(jìn)行作業(yè)。8.4 配合機(jī)械開(kāi)挖的施工人員要佩戴安全帽，施工時(shí)注意機(jī)具傷人， 防備吊物對(duì)人身碰撞。8.5 吊車(chē)駕駛員及打樁人員應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)管理人員的統(tǒng)一指揮下進(jìn)行水上作業(yè)，切實(shí)保證安全。8.6 水上施工平臺(tái)必須有標(biāo)識(shí)和防護(hù)欄，夜間作業(yè)區(qū)域應(yīng)布置警示照明燈。水上作業(yè)人員必須配備救生衣，做到一人一套，安全施工。9、環(huán)保措施9.1 妥善處理施工期間產(chǎn)生的各類(lèi)污染物，設(shè)置專門(mén)的廢物堆放場(chǎng)地， 止水泥漿拌制按配比實(shí)施，用多少辦多少，多余泥漿不得隨意排放。9.2 對(duì)受到施工車(chē)輛、機(jī)械破壞的地方及時(shí)進(jìn)行修整、恢復(fù)原貌。9

16、.3 施工期間要保持工地清潔， 保持經(jīng)常灑水以控制揚(yáng)塵； 嚴(yán)禁在施工現(xiàn)場(chǎng)焚燒有毒、有害物質(zhì)，避免有毒、有害氣體污染大氣。9.4 認(rèn)真調(diào)查施工區(qū)域內(nèi)的水源、河流、地表水徑流及地下水分布情況，認(rèn)真研究由于施工駐地設(shè)置、施工臨時(shí)道路、施工場(chǎng)地及工程主體對(duì)地表水、地下水活動(dòng)的影響，并采取相應(yīng)措施，保護(hù)水環(huán)境。9.5 落實(shí)環(huán)保法規(guī)，完善環(huán)保、水保措施，確保工程所處環(huán)境不受污染和破壞，防止水土流失及污染、珍惜綠色植被、保護(hù)自然資源，達(dá)到國(guó)家環(huán)境保護(hù)主管部門(mén)環(huán)評(píng)審查要求。10、資源節(jié)約10.1 施工完成后可拔除，用于其他承臺(tái)基礎(chǔ)圍堰施工或上部結(jié)構(gòu)施工的支撐管柱，材料周轉(zhuǎn)利用率高，節(jié)約成本。10.2 整體剛度

17、大，穩(wěn)定性好，無(wú)需復(fù)雜的內(nèi)支撐體系，節(jié)省支撐材料。10.3 加工簡(jiǎn)單、插拔速度快，加快了施工工期，節(jié)省工期成本。11、效益分析鎖口鋼管樁圍堰所采用施工方法簡(jiǎn)便易行，設(shè)備投入少，質(zhì)量安全可靠，工期有保障。而且鎖口鋼管樁圍堰的方式在水中、陸地均可以使用，應(yīng)用范圍廣泛。而且鋼管樁可作為上部構(gòu)造施工支架體系，能完全周轉(zhuǎn)。也就是在基礎(chǔ)圍堰不用再單獨(dú)采購(gòu)鋼板樁或者制作鋼圍堰，經(jīng)濟(jì)效益明顯。12、應(yīng)用實(shí)例江蘇省臨海高等級(jí)公路灌河大橋GH-2標(biāo)輔助墩及過(guò)渡墩水中承臺(tái)施工。12.1 工程概況臨海高等級(jí)公路灌河大橋是臨海高等級(jí)公路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工程，位于連云港和鹽城兩市交界的灌河下游，距入海口僅7 公里。項(xiàng)目起于新沂河大堤，北接臨海高等級(jí)公路連云港段，跨越灌河，南接臨海高等級(jí)公路鹽城段。工程路線全長(zhǎng)7.644 公里，其中主橋長(zhǎng) 756 米，兩側(cè)引橋長(zhǎng) 3.61 公里，主橋橋型為主跨400 米雙塔雙索面組合梁斜拉橋，是江蘇省蘇北腹地內(nèi)河航道上跨徑最大的橋梁。灌河大橋主橋輔助墩及過(guò)渡墩承臺(tái)平面均為矩形（ 15m×10.5m× 4m），四角為半徑2m的圓