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摘要：344国道淮河大桥主墩承台位于淮河主河道内，其中9#主墩承台底高程-1.5m，10#主墩承台底高程-3.5m，最高通航水位15.52m，常水位13.5m，基坑圍堰最深达21m，经过方案多次论证，最终确定采用C-0型锁扣钢管桩围堰，该围堰具有抗弯刚度大，简化围堰内支撑体系，整体刚度及稳定性好，安全风险小等特点。本文着重对锁扣钢管桩围堰设计及施工方案进行论述。
关键词：锁扣钢管桩围堰;专项施工方案论述
一、工程概况
1、工程概况
344国道淮河大桥改造工程项目采用一级公路标准建设，双向六车道，本工程考虑在老桥下游新建半幅17m宽桥梁，设计时速80km/h。项目起于344国道与淮河路平面交叉处，与山口门段顺接，向西北跨淮河主航道、二淮河航道、扁担河等河道及河滩，项目终点位于淮河镇大洲路附近，项目全长约2.063km，其中桥梁长1530.16m。
主桥采用（72.5+125+72.5）m波形钢腹板变截面连续箱梁跨越淮河主航道，主桥主墩采用实体墩，钻孔灌注群桩基础。主墩承台厚4.0m，9#、10#主墩承台顶高程分别为+3.0m、+0.5m，底高程分别为-1.0m、-3.5m，平面尺寸为16.5m×12.0m。单个承台基桩为3排共计12根Φ1.8m钻孔灌注桩（嵌岩桩），纵、横向桩中心距均为4.5m。
2、工程地质
钢管桩围堰深度范围内地质主要分布情况为：②-1淤泥层，层厚平均3.83m，②-2淤泥质粉质粘土层，层厚平均9.67m，②-8粉土层，层厚平均4.03m，②-9粉质黏土层，层厚平均6.52m，②-9b粉细砂层，层厚平均6.58m，⑤-2强风化泥质灰岩层，层厚平均3.49m，⑤-3中风化泥质灰岩层，层厚平均19.01m，岩石饱和强度7.7Mpa，⑤-4微风化泥质灰岩层，层厚平均27.65m，岩石饱和强度32Mpa。
3、围堰设计顶高程：最高洪水位+16.27，最高通航水位+15.52m，警戒水位+14.9m，常水位+13.5m;围堰施工期在10、11、12月参考往年同期水位及警戒水位，围堰水位高程采用+15.0m，围堰顶高程采用+15.5m考虑。
二、围堰专项设计方案
1、锁扣钢管桩围堰设计及参数
⑴、C-O型锁扣钢管桩结构设计
主桥9#～10#承台基坑围堰均采用C-0型锁扣钢管桩结构，长度为30m，C-O型锁扣钢管桩采用φ820mm、壁厚为12mm的直缝焊接，钢材为Q345材质，标准钢管桩顺桥向、横桥向间距均为0.972m，C型锁扣采用Φ152×8mm钢管，开口80mm，O型锁扣采用Φ133×4.5mm 钢管，分别焊接在钢管桩的两侧。
⑵、主墩承台基坑围堰结构设计
主桥9#、10#主墩承台基坑围堰设计长1944cm，宽1555.2cm，合计72根锁扣钢管桩。由于承台埋置深度不一致，主桥9#、10#主墩承台基坑围堰分别设置四、五道围檩及支撑。
三、锁扣钢管桩围堰施工方法
1、钢管桩围堰施工
钢管桩围堰施工主要由导向架安装、钢管桩插打、内支撑安装、水下吸泥、混凝土浇筑封底、围堰拆除等工序组成。
⑴、导向架安装
为保证钢管桩沉桩平面尺寸，在钢管桩打入前采用双拼I25工字钢在钢护筒上焊接支撑牛腿，在牛腿上拼装钢围堰平面定位框，用于定位围堰的平面尺寸。平面定位框设置在钢管桩围堰外侧，采用双拼I40工字钢+第一道围檩焊接加工制作。根据钢管桩围堰设计外边线直接在牛腿上放样出平面定位框内边线点，施工人员根据放样的边线点焊接限位角铁，履带吊起吊平面定位框型钢安装就位，焊接平面定位框与支撑牛腿连接稳固，并采用加肋板进行加强，使平面定位框整体稳固。
在围堰平面定位框上安装高度3m的首桩导向架，用于控制钢管桩垂直度。首桩导向架待第一根钢管桩插打到位后拆除，其余钢管桩依次通过已打入钢管桩的锁扣和围堰平面定位框限位插打控制钢管桩的垂直度。
⑵、钢管桩插打
围堰的锁扣钢管桩为30m长整桩，施工利用80T履带吊+DZJ-120型电动振动锤（双夹头）进行插打，插打过程中用全站仪全过程控制，以确保管桩打入位置准确及垂直度满足设计要求。为保证围堰顺利合拢和止水效果，施工中必须严格控制施工误差，确保桩的倾斜率控制在0.5%以内（首桩0.3%以内）。
锁扣桩插打方法：先用履带吊将钢管桩吊至插点处进行插桩，在打桩过程中，为保证钢管桩的垂直度，用全站仪在无导向框限位两个方向加以控制。为防止锁扣中心线平面位移，在打桩进行方向的钢管桩锁扣处设卡板，阻止管桩位移。同时在导向框上预先算出每根管桩的位置，以便随时检查校正。首先将导向框及导向桩安设到位，然后利用导向框插打第一根钢管桩，第一根钢管桩插打至外露一定长度停止插打，然后进行第2根钢管桩插打，第2根钢管桩插打至与第1根钢管桩齐平时，停止第2根钢管桩插打，将第1根钢管桩剩余部分插打到位，再开始第3根钢管桩插打，插打至与第2根钢管桩平齐时停止插打并完成第2根钢管桩剩余部分插打，如此循环，直至完成全部钢管桩插打施工。
锁扣钢管在插打过程中，应将桩身内外侧及锁扣阴阳头，均涂以黄油混合物油膏（重量配合比为：黄油：沥青：干锯末：干粘土=2：2：2：1），以减少插打时的摩阻力，并加强防渗性能。围堰合拢后如果发现锁扣钢管桩渗水，可采用通过锁扣顶口向锁扣间隙灌入细沙进行封堵。
⑶、钢管桩围堰合拢
插打钢管桩最后一面（下游侧）应先插好桩，围堰合拢后再由合拢处逐根将其打至设计高程，围堰的合拢桩宜为下游侧中桩。 为保证围堰顺利合拢，拟采取以下措施：
◆在定位框架上事先劃线，标记出每根钢管桩位置，施工时“对号入座”，若由于施工原因出现累计误差时，应提前进行纠正，尽量做到使合拢桩位置准确，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扣的形式，制作异型钢管桩。异型钢管桩可考虑改变主管直径或调整锁扣形式的方式实现。
⑷、内支撑加工及安装
①桩基全部施工结束后拆除钻孔平台，按施工工艺规定的流程步骤进行堰内抽水、内支撑系统的安装及拆除;
②围檩安装时可先在钢管桩的相应标高位置设置牛腿（焊接牛腿钢板在锁扣钢管桩上，牛腿钢板隔桩设置），围檩的多肢H型钢要焊成整体，且在靠内撑的一侧按100cm间距用20mm厚钢板将其连接，围檩在内支撑对应的支点位置处须加强（间隔30cm用12mm厚加劲板对围檩支点处腹板进行加强，加劲范围大于内支撑钢管的直径）。
③根据围堰结构计算成果，围堰锁扣桩在封底混凝土顶面位置附近会出现应力集中的现象，为有效改善锁扣桩该部位的受力状况，防止因局部应力过大出现而屈曲，在围堰进行抽水前先将河床至距封底混凝土顶面1m以下范围的锁扣桩管内用细砂充填，施工中应准确测量，严格控制充填的位置标高。
④为避免施工过程中因控制不精准致使围檩与锁扣桩之间不密贴，或围檩与锁扣桩间出现线（或点）接触而致使锁扣桩局部产生受力不利的状况，施工时拟用C20砼将两者之间进行充填加以改善。
⑸、水下吸泥
水下吸泥采用高压气泵吸泥机进行吸泥施工，同时采用高压水枪切割土体，形成泥浆。高压气泵吸泥机进场后及时组装并进行调试，确保施工性能满足施工需要。吸泥管采用φ273mm的钢管，并在钢管上固定、附着φ30送气管。施工时采用履带吊起吊吸泥管悬于围堰内，启动空压机和高压水泵送气、送水，同时下放吸泥管，直到管口连续喷出泥浆为止。吸泥过程中通过履带吊移动吸泥管位置、高度，使吸泥管管口不断喷出泥浆，达到吸泥目的，同时在吸泥管管口设置两根牵引绳，控制管口位置。吸泥接近基底标高时应经常采用测绳测量基底标高，必要时通过潜水员下潜到基底，确保基底标高和平整度满足施工要求。
围堰内死角等吸泥不易清理干净的部位应派潜水员下水人工清理，保证围堰内吸泥到位。
⑹、围堰止水
因C-O型锁扣钢管桩锁扣的阴头管和阳头管之间的间隙有限（平均仅1.5mm），在锁扣桩振设时两者中间已涂抹黄油，一定程度上能起到塞缝的作用，若抽水或施工过程中出现局部漏水时可将锯末屑掺少量粉细砂的混合物顺着外侧锁扣处溜入水中，在渗漏水流吸力的作用下将混合物吸入缝隙中从而达到堵漏的效果。对于一些变形较大的接缝，则考虑派潜水员水下在钢管桩外侧贴磁性防水橡胶条予以封堵，从而达到止水的目的。
四、结语
锁扣钢管桩围堰具有截面刚度强，抗弯性能好，简化围堰内支撑体系，结构性能安全可靠，锁扣止水效果好，插打方便快捷、适用范围广等优点。同时在经济效益方面，使用锁扣钢管桩提高了材料的周转效率。
（作者单位：江苏省交通工程集团有限公司）
关键词：锁扣钢管桩围堰;专项施工方案论述
一、工程概况
1、工程概况
344国道淮河大桥改造工程项目采用一级公路标准建设，双向六车道，本工程考虑在老桥下游新建半幅17m宽桥梁，设计时速80km/h。项目起于344国道与淮河路平面交叉处，与山口门段顺接，向西北跨淮河主航道、二淮河航道、扁担河等河道及河滩，项目终点位于淮河镇大洲路附近，项目全长约2.063km，其中桥梁长1530.16m。
主桥采用（72.5+125+72.5）m波形钢腹板变截面连续箱梁跨越淮河主航道，主桥主墩采用实体墩，钻孔灌注群桩基础。主墩承台厚4.0m，9#、10#主墩承台顶高程分别为+3.0m、+0.5m，底高程分别为-1.0m、-3.5m，平面尺寸为16.5m×12.0m。单个承台基桩为3排共计12根Φ1.8m钻孔灌注桩（嵌岩桩），纵、横向桩中心距均为4.5m。
2、工程地质
钢管桩围堰深度范围内地质主要分布情况为：②-1淤泥层，层厚平均3.83m，②-2淤泥质粉质粘土层，层厚平均9.67m，②-8粉土层，层厚平均4.03m，②-9粉质黏土层，层厚平均6.52m，②-9b粉细砂层，层厚平均6.58m，⑤-2强风化泥质灰岩层，层厚平均3.49m，⑤-3中风化泥质灰岩层，层厚平均19.01m，岩石饱和强度7.7Mpa，⑤-4微风化泥质灰岩层，层厚平均27.65m，岩石饱和强度32Mpa。
3、围堰设计顶高程：最高洪水位+16.27，最高通航水位+15.52m，警戒水位+14.9m，常水位+13.5m;围堰施工期在10、11、12月参考往年同期水位及警戒水位，围堰水位高程采用+15.0m，围堰顶高程采用+15.5m考虑。
二、围堰专项设计方案
1、锁扣钢管桩围堰设计及参数
⑴、C-O型锁扣钢管桩结构设计
主桥9#～10#承台基坑围堰均采用C-0型锁扣钢管桩结构，长度为30m，C-O型锁扣钢管桩采用φ820mm、壁厚为12mm的直缝焊接，钢材为Q345材质，标准钢管桩顺桥向、横桥向间距均为0.972m，C型锁扣采用Φ152×8mm钢管，开口80mm，O型锁扣采用Φ133×4.5mm 钢管，分别焊接在钢管桩的两侧。
⑵、主墩承台基坑围堰结构设计
主桥9#、10#主墩承台基坑围堰设计长1944cm，宽1555.2cm，合计72根锁扣钢管桩。由于承台埋置深度不一致，主桥9#、10#主墩承台基坑围堰分别设置四、五道围檩及支撑。
三、锁扣钢管桩围堰施工方法
1、钢管桩围堰施工
钢管桩围堰施工主要由导向架安装、钢管桩插打、内支撑安装、水下吸泥、混凝土浇筑封底、围堰拆除等工序组成。
⑴、导向架安装
为保证钢管桩沉桩平面尺寸，在钢管桩打入前采用双拼I25工字钢在钢护筒上焊接支撑牛腿，在牛腿上拼装钢围堰平面定位框，用于定位围堰的平面尺寸。平面定位框设置在钢管桩围堰外侧，采用双拼I40工字钢+第一道围檩焊接加工制作。根据钢管桩围堰设计外边线直接在牛腿上放样出平面定位框内边线点，施工人员根据放样的边线点焊接限位角铁，履带吊起吊平面定位框型钢安装就位，焊接平面定位框与支撑牛腿连接稳固，并采用加肋板进行加强，使平面定位框整体稳固。
在围堰平面定位框上安装高度3m的首桩导向架，用于控制钢管桩垂直度。首桩导向架待第一根钢管桩插打到位后拆除，其余钢管桩依次通过已打入钢管桩的锁扣和围堰平面定位框限位插打控制钢管桩的垂直度。
⑵、钢管桩插打
围堰的锁扣钢管桩为30m长整桩，施工利用80T履带吊+DZJ-120型电动振动锤（双夹头）进行插打，插打过程中用全站仪全过程控制，以确保管桩打入位置准确及垂直度满足设计要求。为保证围堰顺利合拢和止水效果，施工中必须严格控制施工误差，确保桩的倾斜率控制在0.5%以内（首桩0.3%以内）。
锁扣桩插打方法：先用履带吊将钢管桩吊至插点处进行插桩，在打桩过程中，为保证钢管桩的垂直度，用全站仪在无导向框限位两个方向加以控制。为防止锁扣中心线平面位移，在打桩进行方向的钢管桩锁扣处设卡板，阻止管桩位移。同时在导向框上预先算出每根管桩的位置，以便随时检查校正。首先将导向框及导向桩安设到位，然后利用导向框插打第一根钢管桩，第一根钢管桩插打至外露一定长度停止插打，然后进行第2根钢管桩插打，第2根钢管桩插打至与第1根钢管桩齐平时，停止第2根钢管桩插打，将第1根钢管桩剩余部分插打到位，再开始第3根钢管桩插打，插打至与第2根钢管桩平齐时停止插打并完成第2根钢管桩剩余部分插打，如此循环，直至完成全部钢管桩插打施工。
锁扣钢管在插打过程中，应将桩身内外侧及锁扣阴阳头，均涂以黄油混合物油膏（重量配合比为：黄油：沥青：干锯末：干粘土=2：2：2：1），以减少插打时的摩阻力，并加强防渗性能。围堰合拢后如果发现锁扣钢管桩渗水，可采用通过锁扣顶口向锁扣间隙灌入细沙进行封堵。
⑶、钢管桩围堰合拢
插打钢管桩最后一面（下游侧）应先插好桩，围堰合拢后再由合拢处逐根将其打至设计高程，围堰的合拢桩宜为下游侧中桩。 为保证围堰顺利合拢，拟采取以下措施：
◆在定位框架上事先劃线，标记出每根钢管桩位置，施工时“对号入座”，若由于施工原因出现累计误差时，应提前进行纠正，尽量做到使合拢桩位置准确，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扣的形式，制作异型钢管桩。异型钢管桩可考虑改变主管直径或调整锁扣形式的方式实现。
⑷、内支撑加工及安装
①桩基全部施工结束后拆除钻孔平台，按施工工艺规定的流程步骤进行堰内抽水、内支撑系统的安装及拆除;
②围檩安装时可先在钢管桩的相应标高位置设置牛腿（焊接牛腿钢板在锁扣钢管桩上，牛腿钢板隔桩设置），围檩的多肢H型钢要焊成整体，且在靠内撑的一侧按100cm间距用20mm厚钢板将其连接，围檩在内支撑对应的支点位置处须加强（间隔30cm用12mm厚加劲板对围檩支点处腹板进行加强，加劲范围大于内支撑钢管的直径）。
③根据围堰结构计算成果，围堰锁扣桩在封底混凝土顶面位置附近会出现应力集中的现象，为有效改善锁扣桩该部位的受力状况，防止因局部应力过大出现而屈曲，在围堰进行抽水前先将河床至距封底混凝土顶面1m以下范围的锁扣桩管内用细砂充填，施工中应准确测量，严格控制充填的位置标高。
④为避免施工过程中因控制不精准致使围檩与锁扣桩之间不密贴，或围檩与锁扣桩间出现线（或点）接触而致使锁扣桩局部产生受力不利的状况，施工时拟用C20砼将两者之间进行充填加以改善。
⑸、水下吸泥
水下吸泥采用高压气泵吸泥机进行吸泥施工，同时采用高压水枪切割土体，形成泥浆。高压气泵吸泥机进场后及时组装并进行调试，确保施工性能满足施工需要。吸泥管采用φ273mm的钢管，并在钢管上固定、附着φ30送气管。施工时采用履带吊起吊吸泥管悬于围堰内，启动空压机和高压水泵送气、送水，同时下放吸泥管，直到管口连续喷出泥浆为止。吸泥过程中通过履带吊移动吸泥管位置、高度，使吸泥管管口不断喷出泥浆，达到吸泥目的，同时在吸泥管管口设置两根牵引绳，控制管口位置。吸泥接近基底标高时应经常采用测绳测量基底标高，必要时通过潜水员下潜到基底，确保基底标高和平整度满足施工要求。
围堰内死角等吸泥不易清理干净的部位应派潜水员下水人工清理，保证围堰内吸泥到位。
⑹、围堰止水
因C-O型锁扣钢管桩锁扣的阴头管和阳头管之间的间隙有限（平均仅1.5mm），在锁扣桩振设时两者中间已涂抹黄油，一定程度上能起到塞缝的作用，若抽水或施工过程中出现局部漏水时可将锯末屑掺少量粉细砂的混合物顺着外侧锁扣处溜入水中，在渗漏水流吸力的作用下将混合物吸入缝隙中从而达到堵漏的效果。对于一些变形较大的接缝，则考虑派潜水员水下在钢管桩外侧贴磁性防水橡胶条予以封堵，从而达到止水的目的。
四、结语
锁扣钢管桩围堰具有截面刚度强，抗弯性能好，简化围堰内支撑体系，结构性能安全可靠，锁扣止水效果好，插打方便快捷、适用范围广等优点。同时在经济效益方面，使用锁扣钢管桩提高了材料的周转效率。
（作者单位：江苏省交通工程集团有限公司）