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桥梁承台锁口钢管桩围堰施工技术

◇交通与路建◇科技嚣向导2011年第21期
桥梁承台锁口钢管桩围堰施工技术
王东亚刘明明

(中国建筑第七工程局有限公司交通公司河南郑州450004)
【摘要】本文介绍了在公路桥粱工程中,桥梁承台锁口钢管桩围堰施工的工艺原理和施工过程.
【关键词】桥梁工程;承台围堰;锁扣钢管桩;施工工艺

O.前言
宿迁市开发区大道京杭运河特大桥工程包括桥梁和引道两部分
其中桥梁跨越京杭运河.主桥长242米.东西两岸引桥各长18O米,全
桥总长602米
主桥两主墩(PIO,P1】墩)位于京杭运河河水之中.主墩墩身采用
花瓶型独立柱墩,顺桥向宽度2.4—3.0米.横桥向长度l0-3米,墩身
高分别为:PIO墩12.41米和Pl1墩】1.8米.承台采用17.5xlO米矩形
尺寸,厚度3.0米,覆土厚度0.4米.主墩基础采用15根’p1.5米钻孔
灌注桩.
该桥的承台为14.17x6.5米矩形平面尺寸.厚度2.0米边墩基础
采用8根’P1.5米钻孔灌注桩.承台处水深6-?m,承台底在水下约

lOre,在覆盖层内埋深3-4m.由于承台在山脚下,山下岩石掉落在此
处.故土层中孤石密集这两承台施工围堰必须能通过地层内的障碍
物,且承台内不能有支撑.在灌筑塔身和墩身前.围堰顶的支撑能拆
除.

1.工艺流程
施工工艺流程

2.锁口钢管桩围堰的设计与施工

2.1设计
嗣堰设计实际上是:①计算围堰内挖土和抽水时钢管植和支撑中
的应力是否安全;②确定围堰内封底混凝土的强度和厚度必确定锁Ki
的形式,使其能注浆止水,确保锁rl在复杂受力状态下不被破坏;③围
堰在水流,风力,波浪作用下抗倾覆性检算.

2.1.1围堰设计程序

a.设计资料收集.如气象,水文,地质等资料,还有加工制造,运
输,吊装,桩锤等有关数据.

b.资料中的同堰设计参数计算.如风力,水流,波浪,土压力系数.

c.确定施丁顺序.如对围堰支撑的要求.是水中去土,还是干挖.
这一程序是关系围堰侧压力计算.很重要

d.绘出同堰总图.拟定钢管桩直径,锁口形式,支撑间距及平面布
置,绘于总图中.

e阁堰侧压力计算进一步求出每米宽围堰的弯短和支撑反力.

f.按以锁口中心宽度换算成每根管桩的弯矩和支撑反力.检算桩
的应力.设计或检算支撑

g.按锤击沉桩的锤击力及允许的施工误差设计锁口.

h计算作用在围堰的风力,水流力,波浪力,检算围堰的抗倾覆的
稳定性

2.1.2设计要点简介

a.钢管桩的截面选择.它是围堰受力主要部件.初拟钢管截面尺
寸必须符合《钢结构设计规范))(GBJ17—88)的规定:钢管(直)径(壁)
厚比的要求fy为钢材屈服强度.A3钢D/t~<100.在保证钢管总体
稳定性前提下,因要穿过密集孤面,片石堆积和木质沉船.为防止在柴
油锤的强击,偏打,桩帽接触不良及桩垫材料恶化等造成桩端部出现
局部压曲.故在管桩下端要贴焊定钢板补强.补强板的厚度与原管壁
叠合后的径厚比D/t≤0.8X50:40.D/t<50是研究数据.0.8是两层叠合
板的折减系数

b.钢管桩的支点处理钢管桩与围堰支撑的水平圈梁接触处防止
钢管压曲办法是:①钢管内加钢环:②填早强砂浆或有圆弧面的木垫
块,使集中力变均布荷载.然后按有关公式检算钢环或管壁强度.钢管
与封底混凝土接触处要作两点处理:①接触处弯矩峰值很高.要按照
连续梁在支座处削减负弯矩峰值办法进行即Me:M—RI/8.式中.M.

R,L分别是封底混凝土处弯矩,支反力,厚度;②按均布荷载q=R/l检
算管壁强度,若不够:a.如管桩不拔除,则在管桩吸泥,灌注混凝土;b.
如管桩要拔除倒用.则需做成双壁圆筒

c.封底混凝土的厚度低强度昆凝土.在抗静水压力和承托承台
新鲜混凝土重力时要增加厚度.则相应增加基底开挖量.增加钢管桩
长度;若提高混凝土标号,厚度减薄,开挖量减少,桩规少.所以应尽量
提高混凝土的标号.减薄昆凝土厚度注意厚度是削减弯矩值参数之
一

.要兼顾这个因素

d.围堰支撑主要功能是支撑围堰外侧压力的在设计时应增加两
个功能:①在围堰内封底混凝土之前.作用围堰上的风力,水流力,波
浪力应通过支撑传给钻孔灌注桩的钢炉筒上:②大体积承台的围堰,
支撑应兼做脚手架.承受竖向荷载

e.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:
①要保证锁口有足够强度不开裂.对锁口强度检算主要是受力分
析难.笔者认可这样假定的:a).两根桩在同一平面内对称倾斜1/100,
造成锁El一端受拉,一端受压.b).在平面外,两根桩相反方向各倾斜

1/100,锁口受弯,扭,剪;c).一根下沉带动相邻桩下沉,锁口受剪;d).管
桩锤击下沉时旋转使锁El受扭.旋转力按锤击力的10%.以上各计算
力的大小时均以锤击力为基数
②要使锁口有空腔可灌浆堵漏按图5所示”L—T”形锁口较好.
￡围堰在封底混凝土后抗倾覆力计算时要考虑锁口内浆体粘着
力.封底混凝土与围堰外侧压力对桩端的嵌固力.

2.2锁口钢管桩围堰的施工

2.2.1在钻孔灌注桩施工平台周边安装导向架设上,下两层,力
争高精度控制桩的倾斜

2.2.2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.用震动打桩机下沉到设计标高.若高位止桩.查阅地质资料,
如遇到沉船,孤石,片石等地段,用吊机将柴油锤套在桩顶,将桩锤击
到位.

2.2_3锁El内射水冲洗灌注粘土水泥浆.为了阻止碎石和硬上进
入锁IZ1.在桩下插前于锁El槽171下端先焊坡度l:6的挡板.

2.2.4按设计要求安装围堰支撑

2.2.5围堰内开挖.泥土用抓斗冲抓或射水吸泥.沉船用冲击钻机
和旋转钻机破碎.船梆的大方木由潜水工人水下切割.孤石由潜水工
水下作业消除.片石因堆砌整齐,且用砂浆钩缝.故在于挖时用钢纤凿
开或用撬棍撬松.人工清除’

2.2.6在封底混凝土后灌筑承台,塔肢或墩身.

2.2.7钢管桩的拔除在用震动打桩机震松锁口的浆体后,用液压
千斤顶顶出.

3.锁口钢管桩围堰的特点及应用前景

3.1特点
通过施工.达到了设计的目的.也加深了对这一决策的认识,归纳
起来.我们认为有如下特点:(下转第404页)

415

2011年第21期科技疆向导◇交通与路建◇
以上崩塌地质灾害较发育,但其危害性小.故其地质灾害危险性

,l,.

2.2塌岸特征
路段区塌岸主要有大凌河和小凌河的河道侵蚀塌岸和线路西起
点西海口至小凌河口海水侵蚀塌岸实地调查大凌河和小凌河穿越路
段区内的海积漫滩和洪积扇,地层为松散状细砂,中砂,粗砂,粉质粘
土淤泥粉质粘土互层.河道常见黑色淤泥.两岸坡高多1.5m～2.0m,坡
体剖面呈上陡下缓形.下部堆积物为上部土坡受洪水冲塌而成,且在
河道的凹向侧坡体的坡度明显陡于凸向侧的坡度.为汛期洪水对凹向
侧岸的更强烈冲刷所至线路西起点西海1:3至小凌河口海水侵蚀塌岸
为公路的临海路段.海水侵蚀塌岸发生在海岸带,约占该路段全长度
的50%.但塌岸体规模较小.其地质灾害的危害性及危险性小.

23地基不均匀沉降特征
路段区冲海积地层属多层结构.土体强度较低,饱和状态,土石类
别为松土(软土)力学强度低,局部含淤泥质粉质粘土,并夹有饱和粉
砂,在振动载荷的作用下.易造成沉陷和滑动,振动应力作用下易产生
软土触软土触变导致路基变形～坍塌.实地调查中局部道路有沉陷现
象,但发育一般.其地质灾害的危害性及危险性小.

3.地质灾害预测

3.1塌岸
本段公路见穿越大凌河(K71)与小凌河人海口(K26和K34),两
条河流在汛期河水流量大.洪峰含沙量相对较高,河流的侧向侵蚀作
用大实地调查大凌河与小凌河所在冲洪积和海积平原历史上多有改
道.表明在在海水潮汛和河水侧蚀作用下,洪水对岸坡的侵蚀强烈.本
工程公路修建后在大凌河人海口处建成特大桥.在小凌河人海口处建
成大桥.汛期洪水强烈冲蚀引桥路基和护堤坝除上述地段工程建设
本身可能遭受塌岸地质灾害外.由于KIO～K14段有填海段工程.在海
浪的侵蚀下填方工程同样会遭受塌岸的地质灾害.预测工程建设本身
具有遭受海水,洪水侵蚀塌岸地质灾害的可能性小,其地质灾害危险
性小.

3.2地基不均匀沉降
滨海公路锦州市段大部分(K0～K2大河口段,K10～K14填海段和

K24～路线东端)穿越海积地形的滩涂,海水养殖场,盐田,河道人海
口,芦苇塘,这些地段下卧软弱岩土层,又是路基的填方加高段.路基,
路面的加载和承载力的不均可能引发公路路基的不均匀沉降.路基不
均匀沉降直接表现为.产生侧向滑动,向基底两侧挤出等现象,造成路
面沉陷,裂缝,滑移,形成鼓包和陷落等,对路基沉降影响较大,破坏路
基和路堤.故存在工程建设可能引发,加剧及遭受软土触变导致的地
基不均匀沉降地质灾害.其可能性,危害性和危险性属中等级别.

33砂土液化
在小凌河和大凌河人海口附近地下水埋藏深度普遍较小.在线路
建成投入使用后.由地质构造动力和过往车辆的震动载荷等作用可能
诱发区内部分路段砂土液化地质灾害.所以工程建设后有遭受砂土液
化地质灾害的可能性.其危害性小,地质灾害危险性属于小等级.

4.地质灾害防治措施[2]
为减轻或避免地质灾害对工程安全的危害性及周边环境的影响,
需对其进行防治,按照《地质灾害防治条例》(国务院第394号令),采取
预防为主.避让与治理相结合的方针.依据本路段地质环境条件地质
灾害类型.防治措施以工程措施为主.具体防治措施可根据场地实际
选择如下措施:

4.1塌岸防治措施
在拟建工程削方地段.施工中或工程建成后仍可能产生边坡失
稳.引发塌岸地质灾害,可采用见防护堤,坡面防护,削方减重,降低坡
度,护岸,下设脚墙,挡墙的防护措施,同时应做好防,排水工程,避免
地表水渗入岩土体内:严禁人为破坏坡角及在坡顶加载.同时在施工
期间.应对边坡进行长期连续观测.以便及时了解边坡的稳定状态.

4.2地面(地基1不均匀沉降防治措施
根据地质情况.部分路段淤泥层不太厚.其下又有砾砂层的存在.
设计采用塑料排水板的排水方案.塑料排水板贯穿淤泥层.上面通过
砂砾垫层,下面通过砾砂层,按双向排水计算,以加固初始固结,减少
工后残余沉降:在路基底部铺垫50cm的砂砾或石屑垫层,分两层碾
压.并要求高出原地面2Ocm以利于向侧向排水.其上铺土工格栅约束
填土路基的剪切变形,加强路堤整体性:软基段桥头引道填土较高,地
基承载力较低,故采用水泥粉喷桩进行深层处理,使其成为复合地基.
大,中桥桥头引道每侧处理50m,小桥桥头引道每侧处理30m.粉喷桩
所使用的水泥必须是硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥水泥强度不低于

32.5级.掺入比12%:每m粉喷桩的水泥用量按50千克控制:局部占
用水田,养殖区,盐池,水塘等路段采用换填砂砾,抛石挤淤处理方法.

4.3砂土液化防治措施
从路桥的基础角度出发采用连续性好.对均匀沉降较为适应的基
础上部利用回填土增加有效覆盖压力.提高下部砂层抗液化能力:桥
建筑不宜采用浅基础.可采用采用砂桩挤密.旋喷,粉喷来增加地基基
础承载力,采用上述方法加固地基时应处理至液化深度下界.
【参考文献】

[1]辽宁省化工地质勘,辽宁省滨海公路工程锦州市段地质灾害危险性评估报
告[J]锦州2005.

[2]任致远,地质灾害防治条例实施手册[M].合肥.安徽文化音像出版社2004

(上接第415页)3.1.i锁口钢管桩虽一次性投入大,但是设备式
投入,可重复使用,还是经济的.

3.1_2适应于各种复杂地质,地层.如水下地层有障碍物.密集孤
石.片石堆积等

3.1.3施工速度快.制作,加工,运输,吊插,下沉等方便灵活,工艺
简单.所需设备少

3.1.4可根据需要.组装成各种形式的围堰

3.1.5截面刚度大.使堰内支撑减少.可适应大体积承台的施
工.
其缺点是我们现在使用锁口简槽与荷头截面积不等.造成锁口钢
管桩不对称.故易产生倾斜

3.2应用前景
现在市场钢材充足.为锁口钢管桩围堰的应用提供了广阔的前
景.我们现在设计施工的围堰只是荷叶才露出尖角,它可以应用到:

3.2.1深水基础围堰中完善研究锁口灌浆工艺.发挥锁口灌浆后
的组合效应,并增加一些辅助措施,如桩顶圈梁.是可以做到的.

3.2.2做桥梁薄壁沉井式基础在围堰增加一些锁口钢管桩隔墙
即形式沉井.在覆盖层深的地方,桩只需进入持力层.在覆盖层薄的地
方,桩沉到基岩层.桩内做钻孔灌注桩.将基础锚固在基岩内可防冲
刷,防滑移.施工速度比下沉沉井快.基础形式还可灵活多变

3.2.3水利工程,码头工程,海港的岸墙,护岸,防波堤,码头等工
程只要在锁口钢管桩的钢材里添加铜元素.增加抗浸蚀能力

3.2.4工民建基础的深基坑支护及围堰只要是作为设备式投入.
充分发挥其抗水平力能力
在钢材匾乏时间.做装配式钢筋混凝土锁口管柱试验在新世纪
群
里,这一新技术将像钻孔灌注桩那样在建筑工程得到广泛应用

(上接第410页)于管线单位因建设需要占用公路用了的情况,应增加
与管线单位的事前沟通,建立沟通机制,在保障公路安全前提下支持
建设,按照《公路法》,《行政许可法》的要求对相关工作进行规范.

3.结语
总之,管理好县乡公路是我们一项长期而又艰巨的任务.任重而
道远.因此,我们要以科学发展的要求,认真地,科学地对待此项工作,
在实践中不断地摸索,总结和创新.只要我们通过的不懈努力,不断探
索,积极应对各种出现的新问题,新难点,加上上级政府,部门,社会各
界和县乡公路沿线群众的大力配合以及正确的舆论导向.我们有信
心,有决心将这项任务完成好.全力维护县乡公路路产路权.确保安全
畅通,以促进全县县乡公路路政管理工作又好又快发展.