深水樁承臺鎖口鋼管樁圍堰施工工法

深水樁承臺鎖口鋼管樁圍堰施工工法GGG（中企）C4093-周文明于建軍陶帥李東煒夏志華中鐵九局集團(tuán)有限公司1前言鎖口管樁于上世紀(jì)五十年代中期在我國做過應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，并曾應(yīng)用于水庫大壩防滲墻基礎(chǔ)中，達(dá)成了防滲規(guī)定。受混凝土抗拉性能差，制造工藝規(guī)定高和當(dāng)時國家鋼材缺少等因素限制，此技術(shù)的推廣受到一定制約。隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，該技術(shù)將得到廣泛的應(yīng)用和推廣。沈陽市南陽湖斜拉橋工程，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(shù)攻關(guān)擬定部分深水基礎(chǔ)采用鎖口鋼管樁圍堰施工，解決了深水施工的技術(shù)難題并形成工法。實(shí)踐證明，工法含有較好的實(shí)用性、先進(jìn)性、科學(xué)性。2工法特點(diǎn)2.0.2.0.2截面強(qiáng)度、剛度大，支撐簡樸方便，2.0.33合用范疇本工法合用于多個復(fù)雜地質(zhì)、地層，例如水下地層有障礙、密集孤石、片石堆積等深水基礎(chǔ)的施工。4工藝原理鎖口鋼管樁圍堰的重要構(gòu)造是支護(hù)鋼管樁、鎖口、水平支撐和封底混凝土。圍堰重要是靠精密加工的鎖口和在鎖口處灌注一定稠度的石油泥漿達(dá)成止水效果。通過鎖口鋼管安裝下沉、混凝土封底、抽水、承臺施工四個階段來實(shí)現(xiàn)大型橋梁深水樁基承臺等作業(yè)的無水施工。5施工工藝5.1工藝流程深水樁承臺鎖口鋼管樁圍堰施工工藝流程見圖5.1.1。鋼管樁圍堰設(shè)計(jì)鋼管樁圍堰設(shè)計(jì)鋼管樁鋼管樁、鎖口加工及拼裝下沉鋼管樁下沉鋼管樁安裝水平支撐安裝水平支撐澆注封底混凝土澆注封底混凝土拔除鋼管樁澆注混凝土承臺及部分墩身拔除鋼管樁澆注混凝土承臺及部分墩身圖5.1.15.2鎖口鋼管樁圍堰布置5.2.1圍堰構(gòu)造平面布置要與鉆孔樁護(hù)筒及管柱的布置相配合，使得圍堰施工簡樸化為原則。5.2.2圍堰構(gòu)造立面布置根據(jù)河水水位擬定，圍堰頂面標(biāo)高應(yīng)高出計(jì)算最高水位1m。圍堰構(gòu)造布置見圖5.2.2。圖5.2.2圍堰構(gòu)造布置圖5.3鎖口鋼管樁圍堰構(gòu)造計(jì)算內(nèi)容及構(gòu)件選用5.3.1圍堰設(shè)計(jì)程序（1）設(shè)計(jì)資料收集，如氣象、水文、地質(zhì)等資料，以及加工制造、運(yùn)輸、吊裝、樁錘等有關(guān)數(shù)據(jù)。（2）資料中的圍堰設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算，如風(fēng)力、水流、波浪、土壓力系數(shù)。（3）擬定合理施工次序，明確圍堰構(gòu)造計(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。（8）計(jì)算作用在圍堰的風(fēng)力、水流力、波浪力，檢算圍堰抗傾覆的穩(wěn)定性。5.3.2構(gòu)件選用根據(jù)計(jì)算成果，支護(hù)選擇Φ529*6，L=14m鋼管樁支護(hù)，并在管樁相連處進(jìn)行鎖口解決；鎖口樣式打破傳統(tǒng)上的鋼軌與槽鋼的接口形式，鎖口陰陽頭分別采用10號槽鋼和10號工字鋼的新樣式；支護(hù)構(gòu)造原則樁間距縱橋向0.67m，橫橋向0.675m；鋼管需接長時，宜采用等強(qiáng)度對接。水平設(shè)立2道分別為φ800*6鋼管和φ800*10鋼管內(nèi)支撐，水平支撐與鋼管樁之間采用2I56b工字鋼作為分派梁連接。鎖口構(gòu)造見圖5.3.2圖5.3.2鎖口構(gòu)造構(gòu)造全部鋼構(gòu)件均采用Q235(A3)鋼材，原材料質(zhì)量應(yīng)符合國家有關(guān)規(guī)范，焊條均采用E43型。5.4施工控制要點(diǎn)5.4.1圍堰拼裝鋼管樁和鎖口所用鋼材必須滿足設(shè)計(jì)規(guī)定，符合有關(guān)規(guī)定。鎖口處構(gòu)件必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)尺寸下料，焊接需滿焊。5.4.2圍堰下沉在鉆孔灌注樁施工平臺周邊安裝導(dǎo)向架。設(shè)上、下兩層，嚴(yán)格控制鋼管樁的傾斜度。在導(dǎo)向架上按理論尺寸放線定出各樁的位置，用震動打樁機(jī)下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。如碰到沉船、孤石、片石等地段，用吊機(jī)將柴油錘套在樁頂，將樁錘擊到位。5.4.3圍堰內(nèi)支撐圍堰水平需要設(shè)立內(nèi)支撐，根據(jù)計(jì)算成果擬定支撐位置，支撐普通采用鋼管。水平支撐與鋼管樁之間可采用工字鋼作為分派梁連接。鋼支撐安裝時應(yīng)用鋼楔形塊頂緊，并固定牢固，避免鋼支撐脫落。支撐布置見圖5.4.3圖5.4.3支撐布置圖5.4.4鎖口封水鎖口內(nèi)射水沖洗后灌注石油泥漿。避免碎石和硬土進(jìn)入鎖口，在管樁下插前于鎖口槽口下端先焊坡度1:6的擋板。施工過程中，嚴(yán)格控制泥漿稠度，使圍堰達(dá)成最佳止水效果。5.4.5清底圍堰內(nèi)開挖，泥土用抓斗沖抓或射水吸泥，孤石由潛水工水下作業(yè)消除。5.4.6水下混凝土封底混凝土封底時應(yīng)根據(jù)封底面積和水下混凝土的流動坡度擬定多點(diǎn)布設(shè)封底導(dǎo)管位。灌注混凝土?xí)r，必須協(xié)調(diào)統(tǒng)一，使混凝土在圍堰內(nèi)的增加高度要基本一致。封底混凝土的測量要及時精確，避免混凝土洗澡或局部未灌注到混凝土達(dá)不到止水效果。5.4.7承臺混凝土澆筑待封底混凝土強(qiáng)度達(dá)成90%設(shè)計(jì)強(qiáng)度以上方可抽除圍堰內(nèi)積水，割除鉆孔樁護(hù)筒，鑿除樁頭，檢測合格后灌注承臺鋼筋混凝土。承臺混凝土可分次澆注，每澆一層拆除對應(yīng)內(nèi)支撐。5.4.8鋼管樁拔除用震動打樁機(jī)震松鎖口的漿體后，再將鋼管樁拔出。6材料與設(shè)備本工法無需特別闡明的材料，所需重要機(jī)械設(shè)備見表6.0.1。表6.0.1序號名稱規(guī)格數(shù)量單位備注1履帶吊50t1臺2汽車吊12t1臺3挖掘機(jī)0.8m1臺4空氣壓縮機(jī)10m2臺5振動打樁機(jī)ZJ90型2臺6柴油發(fā)電機(jī)50kw1臺7水泵8BA-123臺8水泵4BA-62臺9電焊機(jī)500A12臺10簡板機(jī)11*2500mm1臺11吸泥機(jī)Φ250mm2臺12全站儀TCR12011臺7勞動組織施工需要配備專門施工人員，并建立健全各工種的崗位責(zé)任制度，使各項(xiàng)工作在每個崗位上得到貫徹，以提高工作功效，確保施工質(zhì)量和安全。勞動組織見表7.0.1:表7.0.1序號工種職稱定員/人工作內(nèi)容1工長持證1負(fù)責(zé)現(xiàn)場施工、指揮2裝吊工持證20負(fù)責(zé)開吊車3電焊工持證15負(fù)責(zé)焊接4鉚工持證10負(fù)責(zé)拼接5電工持證5負(fù)責(zé)現(xiàn)場用電6木工持證47潛水工持證7負(fù)責(zé)配合下沉管樁8測工持證3負(fù)責(zé)測量標(biāo)高、統(tǒng)計(jì)、檢查9普工－210安全員持證1負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場安全8質(zhì)量控制8.1質(zhì)量檢查原則8.1.1《城鄉(xiāng)道路橋梁施工規(guī)范》8.1.2《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041-)8.1.3《建筑鋼構(gòu)造焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81-）8.1.4《建筑鋼構(gòu)造焊接規(guī)程》8.1.5《鋼構(gòu)造工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-）8.1.6《混凝土構(gòu)造工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-）8.2質(zhì)量確保方法8.2.1建立質(zhì)量責(zé)任制度，將質(zhì)量與效益掛鉤，健全質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)和質(zhì)量確保體系。加強(qiáng)專業(yè)技能培訓(xùn)，人員必須經(jīng)考核合格后持證上崗。8.2.2構(gòu)件鋼料、焊條、焊絲、焊劑等重要材料必須符合設(shè)計(jì)文獻(xiàn)和現(xiàn)行原則規(guī)定并有出廠合格證，必要時應(yīng)作力學(xué)、化學(xué)及可焊性實(shí)驗(yàn)。圍堰鋼構(gòu)件的焊接規(guī)定、焊縫檢查必須滿足規(guī)范規(guī)定，焊縫處應(yīng)做水密檢查。不合格應(yīng)復(fù)焊，直至合格后方可使用。8.2.3為確保插樁順利合攏，規(guī)定樁身垂直，并且圍堰周邊的樁數(shù)要均分。為確保樁身垂直，于第一組樁設(shè)固定于圍堰支撐上的導(dǎo)向架，順導(dǎo)向架下插，使第一組樁樁身垂直。在施工中加強(qiáng)測量工作，發(fā)現(xiàn)傾斜，及時調(diào)節(jié)，使每組樁在順圍堰周邊方向及其垂直方向的傾斜度均不不不大于5‰。8.2.4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，相鄰樁的接頭上下錯開最少2m。在組拼鋼管樁時要預(yù)先配樁，在運(yùn)輸、寄存時，按插樁順利堆碼，插樁時按規(guī)定的次序吊插。8.2.5對圍堰內(nèi)開挖要全過程監(jiān)控支護(hù)構(gòu)造的變形，變形超限時停止開挖，待查明因素并解決后方可繼續(xù)開挖。8.2.6圍堰內(nèi)降水要隨開挖進(jìn)行，開挖應(yīng)始終保持在微滲水狀態(tài)下進(jìn)行。開挖嚴(yán)格按照工況進(jìn)行，嚴(yán)禁超挖，開挖至底后，及時進(jìn)行封底。8.2.7承臺施工前要與本地氣象部門親密聯(lián)系，及時理解天氣狀況。封底必須按作業(yè)指導(dǎo)書和安全操作規(guī)程施工，做到圍堰吊裝精確，封底砼質(zhì)量有確保。8.2.8混凝土施工采用薄層澆注，合理分層30cm左右，適宜控制砼的灌注速度，盡量減小新老砼的溫差。加強(qiáng)保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，延緩降溫速率，避免砼表面干裂。9安全方法9.1執(zhí)行原則9.1.1《建筑施工安全檢查原則》（JGJ59-99）9.1.2《建筑機(jī)械使用安全技術(shù)規(guī)程》（JGJ33-）9.1.3《建筑安裝工人安全技術(shù)操作規(guī)程》9.1.4《建筑現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)程》（JGJ46-）9.2安全控制方法9.2.1全部進(jìn)入施工現(xiàn)場的人員，必須佩戴安全帽，嚴(yán)禁非施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場。9.2.2水上作業(yè)操作人員必須穿救生衣、系安全帶，采用重罰方法杜絕出現(xiàn)違歸操作，確保施工安全。9.2.3圍堰施工前，應(yīng)制訂具體的施工方案和安全操作細(xì)則,并向全體施工人員進(jìn)行安全技術(shù)交底。9.2.4設(shè)專人負(fù)責(zé)日常檢查和養(yǎng)護(hù)工作，在施工過程中設(shè)專人指揮，避免人多時亂指揮，出現(xiàn)安全事故。9.2.5項(xiàng)目安質(zhì)部有關(guān)負(fù)責(zé)人員在圍堰施工過程中要與技術(shù)部門緊密配合，必須做到24h監(jiān)控。9.2.6拔樁時要先震動1～2min，再慢慢啟動振動樁錘拔樁。在有松動后再邊震邊拔，避免蠻干。10環(huán)保方法10.0.10.0.10.0.10.0.410.0.5施工所產(chǎn)生的鉆渣和廢棄泥漿送到指定的位置，避免對周邊環(huán)境進(jìn)行破壞和污染。水泥、膨潤土等摻和料，應(yīng)安全堆放，妥善遮蓋，不得掉入江中。砼水上拌和站的廢水，10.0.6交通船舶、施工機(jī)械產(chǎn)生的廢油料及潤滑油等，必須集中收集運(yùn)至岸上業(yè)主指定的棄土場深埋，生產(chǎn)用油料必須嚴(yán)格保管，避免泄漏，污染11效益分析11.0.1本工法采用工字鋼與槽鋼相結(jié)合的新型鎖口樣式，使用石油泥漿灌注鎖口封水的新工藝，在確保質(zhì)量的同時提高了施工效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。工法通過工程的成功實(shí)施，為同類工程施工提供了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)指標(biāo)。新穎的工法推動了深水施工11.0.2工法所采用施工辦法簡便易行，有利的縮短工期；設(shè)備式投入，可重復(fù)運(yùn)用；鎖口樣式由工字鋼替代鋼軌減少了工程成本，工法12應(yīng)用實(shí)例沈陽市南陽湖斜拉橋工程深水樁承臺施工12.0.沈陽市南陽湖斜拉橋?yàn)槿目珉p索面預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋，大橋全長1377.7m，其中主橋384m，引橋561m，引道432.7m。大橋的主橋體寬度為43m，雙向8車