深水基礎鎖口鋼管樁圍堰施工工法

1、鎖口鋼管樁圍堰深水基礎施工工法xxxx 有限公司鎖口鋼管樁圍堰深水基礎施工工法1、前言隨著橋梁建設向大跨度方向的發(fā)展，大型水中承臺圍堰的施工方法較為繁多，工藝較為成熟。針對不同工程的結構特點選擇適宜的圍堰結構進行水中大型承臺施工，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、擋護特性，又利用了鋼管圓形截面的受力特點，簡化了結構，同時造價低、安裝速度快。對橋梁施工的安全、工期、經(jīng)濟和社會效益有重要影響。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行橋梁水中大型承臺施工的成套技術，包括相關的設計計算、加工制作、插拔施工、止水封底等系統(tǒng)施工技術。xxxx 工程局有限公司結合所承建

2、的臨海高等級公路灌河斜拉橋工程項目，根據(jù)施工現(xiàn)場水文、地質(zhì)、氣候及周邊環(huán)境，通過技術攻關確定輔助跨 5#、6#墩水中承臺采用鎖口鋼管樁圍堰施工，解決了水中大型承臺施工的技術難題并形成工法。實踐證明，工法具有很好的實用性、先進性、科學性。2、工法特點2.1 加工制作簡單、快速。鋼管采用廠制成品鋼管，能快速購置；鋼管和鎖扣之間的焊接工藝要求不高，工作量少，工地現(xiàn)場或一般鋼結構廠家均可加工。2.2 施工工期短。采用振動錘逐根插入鎖口鋼管樁， 施工工序簡潔，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底以下地層、變形少，樁間通過鎖口連接在一起整

3、體穩(wěn)定性非常好；圍堰內(nèi)無須復雜的內(nèi)支撐體系，為承臺施工提供了作業(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，整個圍堰結構的鋼材回收率達90%以上，可用于其他承臺基礎圍堰施工或上部結構施工的支撐管柱，材料周轉利用率高，經(jīng)濟效益明顯。3、使用范圍鎖口鋼管樁圍堰適用于陸地( 土質(zhì)類地質(zhì)層 ) 大型承臺深基坑支護及水深20m以內(nèi)、河床為砂類土、粘性土和風化巖等種復雜地質(zhì)、地層條件下的大型承臺施工。4、工藝原理鎖口鋼管樁圍堰的主要結構是支護鋼管樁、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度混凝土砂漿達到止水效果。通過鎖口鋼管

4、安裝插打、堵漏、抽水、混凝土封底、承臺施工五個階段來實現(xiàn)大型橋梁水中大型承臺作業(yè)的無水施工。5、施工工藝流程及操作要點5.1 、施工工藝流程鎖口鋼管樁圍堰施工工藝流程見圖鎖口鋼管樁加工制作測量放樣導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 、圍堰布置圍堰結構平面布置要與鉆孔灌注樁鋼護筒、 鋼管樁及水上作業(yè)平臺的布置相配合，使得圍堰施工簡單化為原則。圍堰結構立面布置根據(jù)河水水位確定， 圍堰頂面標高應高出施工期內(nèi)河水最高漲潮水位 1m以上。圍堰結構布置圖見圖，圍堰結構剖面

5、圖見。鎖口鋼管樁圍堰結構布置實例鎖口鋼管樁圍堰結構剖面實例5.3 鎖口鋼管樁圍堰結構計算內(nèi)容及構件選用圍堰設計程序1、 設計資料收集，如水文、地質(zhì)等資料，以及加工制造、運輸、吊裝、振動錘等有關數(shù)據(jù)。2 、資料中的圍堰設計參數(shù)計算，水流、潮差、土質(zhì)側壓力系數(shù)。3 、確定合理施工順序，明確圍堰結構計算的條件。4 、繪出圍堰總圖，擬定鋼管樁直徑，鎖口形式。5 、圍堰側壓力計算，進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計鎖口。構件選用根據(jù)計算結果和實際情況，支護可選擇鋼管樁、 H

6、型鋼、工字鋼等材料。鋼管樁入土深度根據(jù)圍堰穩(wěn)定性計算和承臺底標高確定，并在管樁相連處進行鎖口處理；鎖口陰陽頭采用 TC形式，分別采用 160*10 鋼管和 16 號工字鋼一半于鋼管焊接的形式。為節(jié)省材料，鎖口長度可比鋼管樁長度小，但需考慮承臺封底混凝土底標高、河床標高等具體參數(shù)確定。鎖口構造見圖。圖鎖口構造圖結構所有鋼構件均采用Q235 (A3) 鋼材，原材料質(zhì)量應符合國家相關規(guī)范。5.4 操作要點工法必須遵守執(zhí)行公路橋涵施工技術規(guī)范（JTG/T F502011）、公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004）、鋼結構工程施工及驗收規(guī)范 （GB50205）、港口工程荷載規(guī)范（ JTJ215-

7、98 ）、建筑機械使用安全技術規(guī)程JGJ33-2012、中華人民共和國安全生產(chǎn)法以及施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范JGJ46-2005 等相關標準、規(guī)范。施工放樣與定位根據(jù)承臺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，在插打導向樁時需全程對導向樁樁位及垂直度進行監(jiān)測。導向框的設置為了精確控制鋼管樁的打入后的平面位置，需設置導向框，導向框應采用有足夠的剛度且?guī)в衅矫娴腍型鋼，導向框水平長度不宜過大，控制在10m左右，為方便鋼管樁能順利插入導向框， 導框寬度大于管樁直徑2cm為宜，即每邊各放大 1cm。導框樁與導框應焊接牢固。導向框結構示意見圖圖導向框結構示意圖鋼管樁插打的操作要點1

8、 、裝卸鋼管樁采用兩點吊。吊運方式采用單根起吊，并注意保護鎖口，以防止鎖口變形。2、 根據(jù)設計地質(zhì)和現(xiàn)場調(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錘及相應的起吊設備。本項目采用80T 履帶吊配合 60KW振動錘施打，打樁設備應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。首先將導向框及導向樁打設到位，然后利用導向框插打第一根鋼管樁，第一根鋼管樁插打至外露 9 米時停止插打，然后進行第 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， 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， 再開始第 3根鋼管樁插打，插

9、打至與第2 根鋼管樁平齊時停止插打完成第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處進行插樁，對準樁與定位樁的鎖口，鎖口抹上潤滑油，開動液壓機，夾緊樁，錘下降。5 、試開打樁錘 30 秒左右，停止振動，利用錘慣性打樁至堅實土層，開動振動錘打樁下降，控制打樁錘下降的速度，盡可能的使樁保持豎直。6 、在打樁過程中，為保證鋼管樁的垂直度，用兩臺經(jīng)緯儀在無導向框限位兩個方向加以控制。為防止鎖口中心線平面位移，在打樁進行方向的鋼管樁鎖口處設卡板，阻止管樁位移。同時在導向框上預先算出每根管樁的位置，以

10、便隨時檢查校正。7 、打樁至設計高度前 40cm 時，停止振動，振動錘因慣性繼續(xù)轉動一定時間，打樁至設計高度。8 、松開液壓夾口，提升第二根鋼管樁至樁位處，打第二根樁，以此類推至打完所有樁。堵漏止水1 、鎖口鋼管樁的止水是圍堰成功的關鍵，堵漏采用直徑15cm（比鎖口略大）與鎖口長度相同的防水布袋內(nèi)注漿進行堵漏，將帆布袋包裹住30mm注漿管伸入母口底端，后進行注漿，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，強度要求不高， 可采用低強度高流動性泥漿。建議配比： 350kg（膨潤土）： 20

11、0kg（水泥）： 40kg（膨脹劑）： 1000kg（水）。4、止水前，先對鎖口內(nèi)進行沖洗，保證鎖口內(nèi)通暢，壁體無夾泥，鎖口清洗5、采用專用拌漿設備拌制泥漿，嚴格控制漿體的施工質(zhì)量，避免過稀導致收水嚴重或過稠導致灌注困難。6、布袋與注漿管一同插入鎖口，安裝時防止絞纏，到底后，開始注漿，注漿管邊注漿邊提升。鎖口插入注漿管及布袋7、及時檢查布袋充滿情況，需要補灌者必須及時進行，防止口袋被漿體硬結，影響補灌質(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行抽水， 抽水過程中應嚴格控制抽水速度和抽水高度，過程中對圍堰情況、漏水情況進行觀測。2、在抽水后，在基坑內(nèi)設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。如基底有淤泥應進行處理在進行基底混凝土施工。封底混凝土的澆筑封底混凝土在抽水后為無水作業(yè)，基底處理完成后，進行標高復核，按設計要求進行封底混凝土澆筑?；炷翉姸葷M足要求，進行后續(xù)承臺施工。鋼管樁的拔除承臺施工完畢后，可進行圍堰拆除。鋼管樁拔除順序與插打相反，由圍堰合龍位置開始拔樁。拔樁時，先用振動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；供振動錘使用的電源應為振動錘本身電動機額定功率的1.2 2.0 倍；對引拔阻力較大的鋼管樁， 采用間歇振動的方法每次振動15min，振動錘連續(xù)工作不超過 1.5h 。6、材料與設備本工法無需

13、特別說明的材料，所需主要機械設備見表表 6.0.1機械設備表序號材料或設備名稱1履帶吊2汽車吊3振動錘4平板拖車5泥漿泵6清水泵7高壓水槍8拌漿機9電焊機10全站儀11水準儀型號數(shù)量(臺)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， 責任到人，及時發(fā)現(xiàn)和清除各種質(zhì)量安全隱患，防患于未然。以項目經(jīng)理為質(zhì)量第一負責人，任命1 至 2 名經(jīng)驗豐富的人員負責質(zhì)量管理方面的工作，并保持與設計施工等各方面有效協(xié)調(diào)。各種原材料，半成品嚴格按質(zhì)量要求進行采購。鋼管樁送到現(xiàn)場后， 應及時檢查、分類、編號。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)。在使用拼接接長的鋼管樁時，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開至少2m，所以，在組拼鋼管樁時要預先配樁，在運輸、存放時，按打樁順序堆放，打樁時按規(guī)定的順序打。鋼管樁圍堰在使用過程中， 防止圍堰內(nèi)水位高于圍堰外水位。在圍堰內(nèi)抽水時，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， 加強施工過程中的安全檢查， 實現(xiàn)作業(yè)標準化、規(guī)范化。8.2 為保證用電安全， 對凡可能漏電傷人的設備均設置接地裝置，并制定檢查檢修制度，定期

15、、定時對用電設備進行檢查。8.3 電焊工必須按規(guī)定配戴相應的防護用品，嚴格按照有關規(guī)定規(guī)范要求進行作業(yè)。8.4 配合機械開挖的施工人員要佩戴安全帽，施工時注意機具傷人， 防備吊物對人身碰撞。8.5 吊車駕駛員及打樁人員應在現(xiàn)場管理人員的統(tǒng)一指揮下進行水上作業(yè)，切實保證安全。8.6 水上施工平臺必須有標識和防護欄，夜間作業(yè)區(qū)域應布置警示照明燈。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)生的各類污染物，設置專門的廢物堆放場地， 止水泥漿拌制按配比實施，用多少辦多少，多余泥漿不得隨意排放。9.2 對受到施工車輛、機械破壞的地方及時進行修整、恢復原貌。9

16、.3 施工期間要保持工地清潔， 保持經(jīng)常灑水以控制揚塵； 嚴禁在施工現(xiàn)場焚燒有毒、有害物質(zhì)，避免有毒、有害氣體污染大氣。9.4 認真調(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，認真研究由于施工駐地設置、施工臨時道路、施工場地及工程主體對地表水、地下水活動的影響，并采取相應措施，保護水環(huán)境。9.5 落實環(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、保護自然資源，達到國家環(huán)境保護主管部門環(huán)評審查要求。10、資源節(jié)約10.1 施工完成后可拔除，用于其他承臺基礎圍堰施工或上部結構施工的支撐管柱，材料周轉利用率高，節(jié)約成本。10.2 整體剛度

17、大，穩(wěn)定性好，無需復雜的內(nèi)支撐體系，節(jié)省支撐材料。10.3 加工簡單、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便易行，設備投入少，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，應用范圍廣泛。而且鋼管樁可作為上部構造施工支架體系，能完全周轉。也就是在基礎圍堰不用再單獨采購鋼板樁或者制作鋼圍堰，經(jīng)濟效益明顯。12、應用實例江蘇省臨海高等級公路灌河大橋GH-2標輔助墩及過渡墩水中承臺施工。12.1 工程概況臨海高等級公路灌河大橋是臨海高等級公路的關鍵節(jié)點工程，位于連云港和鹽城兩市交界的灌河下游，距入?？趦H7 公里。項目起于新沂河大堤，北接臨海高等級公路連云港段，跨越灌河，南接臨海高等級公路鹽城段。工程路線全長7.644 公里，其中主橋長 756 米，兩側引橋長 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渡墩承臺平面均為矩形（ 15m×10.5m× 4m），四角為半徑2m的圓