锁口钢管桩在深基坑施工中的应用

(中铁七局集团有限公司四公司，湖北 武汉 430074)
摘 要：文章 通过对新建武汉天兴洲大桥北岸引桥谌家矶左线引桥、滠口右线桥桥梁深基坑锁口钢 管桩支护深基坑施工实践,全面总结了其在作为防护桩施工设计和施工工艺特点，为同类工 程的施工提供了参考。
关键词：深基坑；锁口钢管桩；方案比选
中图分类号：TU473  文献标识码：A  文章编号：[HT K]1007—6921(2009)07—0180—03

随着国内铁路建设的发展，基坑支护技术已成为地基基础领域的一个难点、热点，由于我国 经济发展水平的特定国情，基础基坑支护结构一般是本着安全经济的原则，保证安全的前提 下尽量合理节省工程投资。
武汉天兴洲公铁两用长江大桥工程北岸引桥工程由中铁七局集团承建。其中谌家矶左线引桥 、滠口右线桥12个墩位位于新斗马河内，由于规划河槽要下挖，且规划河槽高于承台底部在 6m～14m范围内，设计为深埋承台，最大基坑深度达到16m。从地质资料分析，桥梁承台均处 于流塑状淤泥层上，为了保证开挖安全和承台施工质量，采用钢板桩或钢管桩形式围堰施工 。
1 几种基坑支护方案的比选

深基坑施工支护方法较为广泛，主要有：钢筋混凝土沉井、钢管桩围堰、钢板桩围堰、人孔 挖孔咬合桩、高压选喷桩等几种施工方案，通过质量、安全、工期、成本、使用范围、实用 性及材料设备的比选，现场施工中采用锁口钢管桩围堰进行施工,方案比选见表1。

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2 锁口钢管桩施工技术
2.1 锁口钢管桩的设计
2.1.1 钢管桩截面的选择。钢管桩为围堰受力的主要部件。初拟钢管截面尺寸必须符合《 钢结构设计规范》的规定：钢管桩的径厚比要求钢材的屈服强度。在保证钢管总体稳定的前 提下，应能打穿密集弧面、片石和孤石，保证足够的埋设深度。同时还要保证钢管桩的钢管 臂厚足以保证能够承受围堰内支撑的重力及做脚手架时的载荷。
2.1.2 钢管桩的支点处理。因钢管桩由震动锤打入地下后钢管桩内土体密实，故围堰内水 平支撑对钢管接触点产生的变形可忽略不计。
2.1.3 封底混凝土的厚度。低强度混凝土在抗静水压力和承托承台新鲜混凝的重力时增加 厚度，则相应增加基底开挖量；若提高混凝土标号，厚度减小且开挖量减少。所以应尽量提 高混凝土标号，减小混凝土厚度。在提高混凝土标号的同时增加钢管桩的埋深或增加横向支 撑数量。
2.1.4 围堰内支撑的主要作用是支撑围堰外侧力压力。在设计时应注意围堰内混凝土封底 之前，作用在围堰外侧的土体压力和机械扰动影响。内支撑兼作脚手架，承受竖向荷载。
2.1.5 锁口的设计：锁口能否止水是围堰成败的关键之一。为保证锁口能止水且各钢管桩 之间连接牢固，要保证锁口有足够的强度不开裂，同时要保证各锁口便于嵌合，锁口设计如 图1所示。
2.2 主要施工工艺流程及重点环节

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2.2.1 施工工艺流程如下: 施工工艺流程如下：施工准备→筑岛→场地平整→安装导向架→打入钢 管桩→基坑开挖→设置支撑→开挖到位→混凝土封底→渗水缝处理→浇注承台→浇注墩身→ 拔除钢管桩。
2.2.2 施工工艺流程中的重点环节
2.2.2.1 施工中首先要解决的是锁口的设计，由于该工点地下水位高、地下水含量丰富 ，若锁口设计不合理，则围堰止水效果不明显，甚至导致整个围堰体系失效。因此在锁口设 计过程中，技术人员翻阅了大量相关资料，设计了切实可行的锁口连接方式。锁口钢管桩的 制作过程中必须注意钢管与锁口之间的焊缝必须饱满密实，以保证形成围堰后各锁口不被撕 裂，且保证围堰的止水。
2.2.2.2 锁口钢管桩插打要求：插打方式选择是否合理、插打后的钢管桩咬合是否密贴， 钢管桩垂直度是否符合要求，都是施工中重点控制环节；
2.2.2.3 基坑开挖要求：基坑开挖采用长臂挖掘机配合人工清泥，每次开挖深度不超过1.5 m。根据力学检算对钢管桩分层采用40工字钢加固。同时在基坑四周设置观测桩,桩位偏差 出现异常情况时立即用土回填基坑,避免围堰坍塌。
2.3 施工步骤
2.3.1 锁口钢管桩的制作。经检算决定刚管采用φ426mm，壁厚8mm的螺旋焊缝钢管锁口，采用10号工字钢和二根∠75× 75×8等边角钢组合，工字钢与角钢在钢管的外壁对称焊接。工字钢的焊接必须顺直，两角 钢的对口处必须平齐。钢管桩的加长、锁口与钢管的连接均预先焊接，保证焊缝通长，防止 漏水，锁口钢管桩结构图如图3所示。
2.3.2 锁口管桩打设。钻孔桩施工完毕后，首先用全站仪精确定位承台中心线，同时测出承台的边缘线，平行于承 台的边缘线向外1.5m定出钢管桩插大中心线(在确定钢管桩插打位置时应充分考虑施工偏差 及下步施工空间的需要)。用钢尺和石灰线在地面弹放出边线和支护桩的角点。按照测量放 样的桩位线，用50T履带吊配合DZ90振动锤依次进行打设。打设过程中要控制好每排桩的垂 直度，便于打设支撑系统的工字钢围檩，钢管桩垂直度控制在1%以内，保证基坑开挖后的施 工面。
2.3.3 土方开挖。锁口钢管桩打设完毕后，分次对基坑进行开挖。首先采用挖掘机将基坑内土体挖至第一道支 撑之下1m范围内，待第一道支撑加固完毕后采用长臂挖机继续向下开挖至第二道支撑下1m范 围内，然后加固第二道支撑，周而复始直至最后一道支撑加固完毕且开挖至承台底面，如要 进行混凝土封底则需要进行适度超挖。应注意如基坑周围土压过大则必须用挖机将四周土体 挖出卸载，且基坑内取出的土方应及时外运，不得堆积在基坑四周，防止围堰发生倾覆。
2.3.4 支撑打设。支撑的数量、位置及间距应经过检算来确定。当土方开挖至第一道支撑下便于加固第一道支 撑时，先在支撑下方锁口钢管桩出焊接牛腿，焊缝饱满以保证牛腿足够能承受很想支撑及斜 撑的重力。支撑打设时，需定出桥位中心线，再向两侧弹放出安装位置。布设牛腿时，各牛 腿顶面应在同一水平面上以保证各横撑及斜撑均处在同一水平面上，尽量使各支撑仅受轴向 压力而不受扭力。支撑打设后，工字钢围檩支撑与锁口管之间采用细石砼灌密实，确保支撑 系统的整体稳定性。
2.3.5 锁口漏水的处理。若开挖过程中锁口处漏水，需从口顶部进行压水泥浆处理。
2.3.6 垫层浇筑。基坑挖至设计标高后，需及时进行砼垫层的浇筑，防止凉槽，因锁口钢管之间难免有一定的 渗水量，应在坑内挖明沟或集水坑，并用水泵进行明排水，保持基础施工范围内处于无水状 态。

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2.3.7 支撑系统拆除。

承台墩身施工完毕，待混凝土强度达到设计强度后便可对支撑进行拆除。先对基坑进行回填 ，回填至支撑位置时拆除回填面上部支撑，不得提前拆除上部支撑，以防围堰倾覆。拆除最 后一道支撑后，便可进行钢管桩拔除。
2.3.8 钢管桩拔除。

采用50t履带吊(挂震动锤)拨钢管桩，拨钢管桩时，首先要先向下振动，以使锁口中的水泥 浆与锁口分离，然后再向上拔除。待钢管桩拨完后，再回填第一道支撑以上部分的土方。
3 结束语

通过本次对深基坑支护方式的比选及锁口钢管桩设计、施工，圆满完成了下部基础的施工， 即保证了施工中的安全，又节约了工期及资金，很好地完成了既定施工任务。为同类工程提 供了有益参考。锁口钢管桩施工中要注意以下几个要点：①深基坑围堰支护要经过技术人员细心检算，并由检算结果合理布置支撑体系的位置， 确保支撑体系的稳定性；②对工点工程地质情况要高度重视，加强对土层及其物理力学性质的研究。特别是基坑 开挖过程中，对地下水丰富的地区，做好降水处理措施。③加强施工过程控制，对深基坑围堰加强变形监测，发现问题及时处理，将安全质量事 故消除在萌芽状态；④合理安排施工机械及劳动力。基坑开挖到位后，要迅速组织基础圬工施工，避免基坑 长时间暴露，防止意外事故发生。
［参考文献］
［1］ 中国建筑科学研究院.JGJ 120-99 建筑基坑支护技术规程［S］.北京：中国建 筑工业出版社,1999.
［2］ 铁路桥涵地基和基础设计规范［S］.TB 10002.5-2005.北京：中国铁道出版社 ,2005.
［3］ 龚晓南.深基坑工程设计施工手册［S］.北京：中国建筑工业出版社,1998.