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什么是锁口钢管桩围堰?在实际项目中有何运用

247 2020-07-21 11:46:23

锁口钢管桩围堰

年来,随着国家经济政策的调整,基础设施建设遍地开花,在公路、铁路穿高山,跨天堑的建设项目中,桥梁成为了工程建设的重点。长江流域河床迁移频繁、岩床分层情况复杂;长江上的桥梁基础施工是重点也是难点,下面我就结合自己在长江上施工的武汉鹦鹉洲长江大桥项目,谈谈锁口钢管桩围堰施工技术,为同类施工提供一个参考和借鉴。


武汉鹦鹉洲长江大桥为3塔4跨悬索桥结构,主跨跨径为200m+850m+850m+200m。大桥跨汉阳江滩进入长江,于武昌造船厂鲇鱼套附近上武昌岸。3#主塔位于武昌岸坡脚,该处地质情况:在高程-4.6~-3.0m以上为4.5~13.0米左右的粉质粘土覆盖层,在高程-4.6~-3.0m以下为白云质灰岩,基岩埋藏浅。

桩基设计采用行列式排列的20根φ2.8m钻孔桩基础,桩基为端承桩,桩顶标高+6m,桩长21~28m不等。3#主塔承台厚度为6m,采用哑铃型结构,两承台之间设系梁连接,承台顶设计标高+12m,承台底标高+6m。


1、锁口钢管桩围堰工艺流程

钢管桩选用→钢管桩加工→河床清理至+12.0m→下放圈梁到位→钢口桩插打→围堰内吸泥至+6m→安装+6.5m圈梁→围堰内吸泥+2.5m→围堰封底(水封)→承台施工→拔除钢管桩。


2、围堰施工工艺

2.1、管桩加工

锁口钢管桩焊接采用专业化队伍加工,保证加工精度。围堰加工:钢管桩围堰设计长度为26m,工厂整根加工26米,浮运至现场。在工厂定位胎具上将Φ820mm管桩和Φ152mm钢管及Φ133mm钢管及工25钢焊接成整体。焊接时在胎具上将钢管固定牢靠,采取对称焊、分段退焊等措施,尽量减少焊接变形。然后,将Φ152mm管桩沿径向采用自动切割机切缝,外沿开口缝宽8cm。施工要求缝隙均匀顺直,并打磨平整,运输过程中应注意对锁扣钢管的保护,避免运输中磕碰变形。


2.2、管桩插打

钢管桩采用400t浮吊(及150t浮吊)配合两台DZJ135型振动打桩锤进行插打,插打过程中,用一台全站仪及经纬仪配合吊线锥的方法进行插打全过程控制,以确保管桩打入位置准确及垂直度满足设计要求。利用已有施工平台在周边安装导向架。为保证围堰顺利合拢和止水效果,须严格控制施工误差,桩的倾斜率控制在0.5%以内。在导向架上按理论尺寸放线定出各桩的位置,在导向架内插入桩,用振动打桩机振动下沉到稳定地层,待围堰合拢后再插打至基岩顶面,最终插打到位以贯入度(1cm/3min)控制。

2.2.1、围堰的插打定位

钢管桩采用振动打桩锤进行插打,在插打过程中,用一台全站仪及经纬仪进行插打全过程控制,以确保管桩打入位置准确及垂直度满足设计要求。施工平台定位桩上设置周圈导向型钢,型钢内缘为围堰管桩外缘,下部以中层及顶层圈梁外侧为导向。桩的倾斜率控制在1%以内。在导向架上按理论尺寸放线定出各桩的位置,在导向架内插入桩,用振动打桩机振动下沉到设计标高。

锁口采用匹配钢管对插的,在管桩插打前,需在阴头钢管内侧及阳头钢管外侧均匀涂抹黄油进行阻水,采用钢管和工钢对插的异性锁扣,插打完毕后需及时采用红粘土+锯末填塞并进行捣实,以取得良好的止水效果。具体施工可考虑适当掺加膨润土,改善粘土性能。

提高结构加工精度和围堰插打精度,是成功止水的关键环节。

施工前,做好围堰平面位置和标高控制的施工放样工作,保证打桩定位框架安装精度。围堰插打以前,提前做好围堰施工各种材料、物资的筹备,以及机械设备的调试、维修和保养工作。工厂提前加工好围堰成品与半成品,以及定位框架等临时构件加工,保证现场施工的连续性。

2.2.2、钢管桩插打

①在安插钢管桩时,从上游侧的角桩开始,然后依次插打到位,汉阳侧管桩利用150t浮吊配合DZJ135型振动锤插打,武昌侧管桩利用400t浮吊配合DZJ135型振动锤插打,至下游侧钢管桩采用两次插打到位并完成围堰合拢。第一次将已插好的钢管桩打下4~5m,使具有稳定入土深度,并先行合拢,第二次再依次打到设计标高(基岩顶面)。

②角桩的插打是钢管桩围堰施工最关键的步骤,所以在插打时要严格控制好桩的垂直度,需在两个垂直的方向同时进行控制,以确保垂直不偏,倾斜率控制在0.1%以内。为使钢管桩在流水中插下时有准确的方向,在导向之间预先设置导向木,角桩即顺此导向木插下。角桩插打稳定后,立即与导向架进行联接,钢板桩与内外导向框之间的间隙,用木楔块塞紧。

③每组钢管桩插打完以后,用短钢筋头焊接固定在围堰内导向或已插打完钢管上,以免在插打下一组钢管桩时将该组管桩带下或引起倾斜。当遇到悬挂外导向架的挑梁时,应及时拆除,并用钢筋钩将外导向悬挂在已插打好的钢管桩上,以免外导向变形,导向框需经常性测量复核。

开始插打的钢管桩可以一次插打至设计标高,最后一面应先插好钢管桩,当钢管桩全部合拢后,再由合拢处逐次将钢管桩插打至设计标高。如打桩困难时,宜用射水辅助,严禁锤击过猛,致使钢管桩锁口破坏,影响止水效果。

④如水位上涨,导向顶淹没,须在水中送桩时,可用特制送桩设备。

⑤钢管桩的合拢。

开始插打的钢管桩可以一次插打至设计标高,最后一面(下游侧)应先插好钢板桩,当钢管桩全部合拢后,再由合拢处逐次将钢板桩插打至设计标高。围堰合拢桩应采用在下游侧距角桩一定距离的中桩。为保证围堰顺利合拢,采取以下措施:

在定位框架上事先划线,标记好每根钢管桩的位置,施工时“对号入座”。如果由于施工等原因出现累计误差时,应提前进行纠正,尽量使合拢桩位置准确,开口距离在可以调整的范围内。

钢管桩围堰在合拢时,由于各种原因导致钢管桩最后无法合拢时,可以根据实际情况制作异型钢管桩进行合拢,钢管桩进行调整和丈量尺寸后,根据合拢口的宽度及锁口的形式,制作异型钢管桩。   钢管桩合拢后,安装武昌侧锚桩的拉杆,确保拉杆安装精度,防止围堰滑移。


2.3、围堰内吸泥

围堰内吸泥采用空气吸泥机、绞吸泵等设备进行吸泥。空气吸泥及利用浮吊及履带吊机调整吸泥位置。绞吸泵的位置转换利用倒链及小附体进行。第一次吸泥标高至+6,吸泥过程中技术人员配合测量人员实时测量围堰内基底底标高,防止超吸而形成深窝,待吸至标高+6m,及时停止,调整位置继续吸泥,避免因较大吸泥深度导致围堰管桩向内变形。及时处理上游侧锚桩与围堰管桩之间河床,清理原则为:围堰管桩之外6m范围内河床标高清理至+12m,之后按1:1.5边坡放至锚桩位置以外直至闸口附近。

围堰内吸泥至标高+6m后,进行底层圈梁的二次下放。底层圈梁下放至设计位置后,及时进行抄垫,保证围堰土压力顺利传递至圈梁内支撑。待圈梁抄实,待砂浆达到设计强度后,开始进行最后的吸泥工作,吸泥工艺同第一次吸泥,吸泥至标高+2.5m。之后开始围堰清基。

清基过程中,对基底的平整度和设计标高,利用测锤进行加密布点测量,并做好测量记录;认真清理钢护筒外壁表面的泥土,确保封底混凝土与灌注桩、围堰内壁的粘结质量。


2.4、围堰封底

布设导管,每幅承台布设水封导管9套,系梁布设2套,整个承台布设水封导管20套,合理设置测点,砼灌注采用垂直导管水下灌注,水封过程中定时测量砼面上升情况。砼供应由岸上混凝土工厂用砼输送泵供应。封底采用C25砼,厚度不小于3.5米。


3、可能遇到的问题及防护措施

3.1、锁口桩渗水的处理措施

在漏水锁口处的围堰外侧利用导管投撒细煤渣或锯末,煤渣沉至漏水高度处即可堵塞漏水,或用麻袋盛装细煤渣沉入水中,用活扣反倒在漏水部位,亦可堵漏。


3.2、基底渗水的处理措施

完成封底抽水后如果发现基地有渗水情况,先对渗水口进行适当开凿,确定其渗水方式,如果渗水情况较轻,水流较小可使用木契子钉入堵住出水口,按后使用堵漏王封住木契子周围可以达到止水作用。如果渗水情况较严重,宜在渗水点周围开凿排水沟,将水路导引至基底集水井进行抽排,然后根据现场情况采用钢板覆盖渗水点并加强观察。一旦发生严重渗水,现场第一时间处理办法是凿开渗水点,使用钢管套在渗水点,往钢管内注水,使钢管内水位与河床外水位持平,使用水压差控制渗水点水头,抓紧时间浇注承台。


4、结语

锁口钢管桩围堰施工技术能克服水文地质条件较复杂,土侧压力较大等困难,它具有结构稳定性好、防渗水情况好、能够周转重复使用等特点。本文就锁口钢管桩围堰施工技术做了详细的解释,希望能和各位同仁分享这种施工技术。