复杂地质条件下锁扣钢管桩深水围堰施工

根钢管桩的方向倾斜，当钢管桩的倾斜度超过 1% 大概 4 ～ 5 m，然后用振动锥压实锁扣。
时，就采用 手 拉 葫 芦 进 行 纠 偏，同 时 一 次 性 纠 偏 不
（ 2） 锁扣填充物压实采用自制直径 10 cm 钢
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期，影响承台质量，其次复杂繁琐的内支撑系统，需
要材料比较 多，同 时 严 重 影 响 机 械 挖 泥，并 且 只 能
先挖泥，再 做 支 撑，再 挖 泥，循 环 进 行，不 能 同 时 作
业，影响工期。
2． 2 双壁钢围堰
双壁 钢 围 堰 强 度 、刚 度 及 结 构 稳 定 性 比 较 好 ，
比 较 适 用 于 深 水 施 工 ，围 堰 内 没 内 支 撑 ，方 便 机 械
1 工程概况
厦深铁路是上海至深圳快速客运通道的一部 分，是中国铁路“四纵四横”快速客运通道中的“一
范围内存在厚 5 m 的孤石、片石等堆积杂物，地质条 件复杂，施工难度比较大。
2 施工方案选择
纵”。韩江 特 大 桥 是 厦 深 铁 路 施 工 难 度 最 大，施 工
从承台形 式、地 质、水 文 及 以 往 水 中 施 工 经 验
3 施工工艺
锁扣钢管桩围堰施工流程如图 1 所示。
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焊，间距 2 m 一道，在钢板上按照设计图焊接角钢。
（ 2） 钢管桩是围堰受力主要部件，根据《钢结构
设计规范》规定： 钢管（ 直） 径（ 壁） 厚比的要求，结
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在汛期 4 ～ 9 月，占全年降水量的 81． 7% ，春夏以峰 不需要大型机械设备。钢板桩是现成材料，不需要
面雨为主，7 ～ 9 月多台风雨，203 号墩处在韩江中心 加工，使用比较方便。它强度高，重量轻，速度快，
小岛边，中心小岛是冲击、堆积形成，也就是说承台 可以重复 利 用，并 且 钢 板 桩 结 合 紧 密，不 易 漏 水。
安全风险高，施工工期紧的关键工程，其中 200 号至 来看，我们提出了三个方案进行比较。
210 号墩位于韩江水中，基础施工必须采用围堰，韩 江东溪洪 水 位 9． 75 m，洪 水 流 量 7 660 m3 ，流 速
2． 1 钢板桩围堰 钢板桩围堰在国内外有很多成功的例子，在水
1． 424 m / s，降水量的年内分配很不均匀，主要集中 中围堰施工常用，施工工艺比较简单，插打和吊装
造成材料的严重乱费，增加了材料成本和 施 工 工 4 具体施工方案
费成本。 2． 3 锁扣钢管桩围堰
锁扣钢管桩围堰加工比较简单，其自身强度和 刚度比较大，满 足 现 场 施 工 要 求，施 工 工 艺 比 较 简 单。虽然用钢量较大，约 260 t，材料采购（ A3 钢） 方 便，同时钢 管 桩 是 本 公 司 大 量 使 用 的 常 备 构 件，可 以大部分回收并能用于其他工地，成本回收快。锁 扣钢管桩围堰的加工和插打都可利用现有设备，施 工精度要求 不 高，合 龙 较 简 单，但 是 这 种 形 式 的 结 构施工，在 我 国 还 比 较 少，本 单 位 是 第 一 次 进 行 施 工，缺少施工经验，特别是地质资料不够详尽，桩的 入土深度能否达到要求，还得在实践中检验； 其次 锁口强度设 计 及 锁 扣 的 密 水 性、可 靠 程 度 如 何，尚 需在实践中创新和摸索。
钢管桩进行围堰合龙，本工程锁扣钢管桩的合龙采 用制作异型锁扣钢管桩制作，具体过程如下：
（ 1） 施工人员精确测量锁扣大小，其上口宽度， 水面上口宽度及中间宽度，同时估算水面以下宽度， 为制作异形锁扣钢管桩尺寸提供依据。通过现场实 际测量发现上下口宽度均为 0． 97 m。而现场标准锁 扣钢管桩宽度 1． 117 m，比实际现场大0． 147 m。
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复杂地质条件下锁扣钢管桩 深水围堰施工
周述芳 孙 飞
（ 中国铁建十九局集团第六工程有限公司 江苏无锡 214045）
摘 要 介绍锁扣钢管桩围堰与其他双壁钢围堰、钢板桩围堰的不同和各自适应条件； 通过韩江特大桥锁扣钢管 桩围堰施工实践，重点阐述了在复杂地质条件下，水中锁扣钢管桩围堰的加工、插打、合龙、堵漏、挖泥、封底等施工 工艺，以期推广锁扣钢管桩围堰的应用。 关键词 锁扣钢管桩 围堰 施工工艺 中图分类号 U445． 556 文献标识码 B 文章编号 1009-4539 （ 2012） 10-0066-04
时钢管桩背靠紧导向架，一边插打，吊车一边缓慢 4． 6 锁扣钢管桩围堰堵漏
下钩，并在互相垂直的两个方向观察，发现偏移，用
（ 1） 围堰设计内外水压差达到 7 m，如果采用纯
吊车调整（ 吊车的缆绳必须带紧） 。以后的钢管桩 黏土填充，锁扣会在高压及水流的反复冲击下容易
起吊后人工扶持插入前一片钢管桩锁口，然后用振 漏穿。经过现场分析，堵漏材料采用基坑开挖出来
在牛腿顶面标高安置单层 40 工字钢，长度横桥 向 17． 5 m，纵桥向 12． 5 m，测量人员用全站仪复核 4 个角位置，保证导向架位置准确和两工字钢相互 垂直。 4． 3 锁扣钢管桩加工
（ 1） 制作专门的胎架提供给锁扣钢管桩加工， 台架底层采用 2 根 20 m 长 40 工字钢间距 90 cm，将 δ10 mm 的钢板割成如图 2 形状，并且与工字钢满
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棒，钢棒直径大小正好比锁扣小 3 cm，这样锁扣填 充物在钢棒上下振动过程容易压实。钢棒上口应 当制作成扁 的、条 纹 容 易 使 单 夹 具 夹 住，在 振 动 过 程中不会脱落。当黏土及棉絮的填充物进入锁扣 大概 4 ～ 5m ，就 采 用 60 型 振 动 锥 夹 住 自 制 直 径 10 cm的钢棒，在锁扣内上下来回振动，把这层棉花 和黏土填充物压实，以后重复填充黏土及棉絮混合 物及上下来回振动，直到锁扣内填充物顶面标高高 出设计水位 0． 5 cm。特别注意在施工时要求钢棒 在振动时不断向上提不能插入已经振捣密实的棉 花和黏土混合物中，如图 4 所示。
（ 2） 加工异型锁扣钢管桩。通过现场测量、分 析需要加工直径为 0． 967 m 锁扣钢管桩，具体加工 方案如下： 在锁扣 25 工字钢（ 即 T 形） 割除 0． 15 m 宽（ 即 T 形口宽为 0． 1 m） ，再将 0． 1 m‘T’型工字钢 焊接在 0． 726 m 钢管桩上面，从而保证锁扣钢管桩 宽度为 0． 967 m （ 0． 1 m （ 工字钢大小） + 0． 726 m （ 钢管直径） + 0． 141 m（ 角钢中心距离） ） 。
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合现场实际材料情况，选择 726 mm，壁厚 8 mm 的 能太多，以免引起锁口间卡住，影响下一片锁扣钢
无缝钢管，锁扣材料选择 25 工字钢和∠160 × 140 × 10 角钢。为保证锁口有空隙进行堵漏且有足够强 度不开裂，通过比较采用如图所示“L － T”形锁口较 好，具体尺寸如图 3 所示。
动锤振动下沉。插打一片或几片后，将已插好的钢 的优质黏土、外购棉絮（ 这种混合物具有不透水性、
管桩点焊固定于导梁上。整个施工过程中，要用锤 易压实性） ，采用人工的方式将棉絮和黏土混合物
球始终控制每片桩的垂直度。由于钢管桩锁口和 塞进锁扣内，注意在填充锁扣时尽量一层棉花一层
锁口之间缝隙较大，总会使钢管桩产生向远离第一 黏土，棉花与黏土的体积比为 1∶ 1，一次性填充锁扣
收稿日期： 2012-08-24
但是 203 号墩处在中间小岛边可能存在孤石和片石
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地层由于 钢 板 桩 截 面 是 敞 口，在 插 打 过 程 中，下 端
极易出卷边 或 被 撕 破，造 成 围 堰 不 能 止 水，延 误 工
为了加快 施 工 进 度、降 低 工 程 成 本，通 过 专 家 研讨决定，203 号墩采用锁扣钢管桩围堰施作。
4． 1 钻孔桩钢护筒上焊接牛腿 在钻孔 桩 钢 护 筒 上 焊 接 牛 腿，牛 腿 采 用 三 角
形，具体如下： 采用 25 工字钢和 12 工字钢组成的三 角牛腿，25 工字钢及 12 工字钢跟护筒焊接采用双 面电弧焊，焊缝高度不小于 6 mm，全部满焊，牛腿顶 面标高 + 5． 5 m，安装时必须保证 14 组牛腿顶面在 同一水平面上。 4． 2 安装导向架
进 行 挖 泥 ，但 是 围 堰 施 工 工 艺 比 较 复 杂 ，有 围 堰 加
工、下水、浮 运、定 位、接 高、着 床、下 沉、封 底 等 施
工过程； 其 次 需 要 专 门 的 焊 工、潜 水 员、船 员 等 水
上施工人员； 再次底节围堰下水需要大型起吊机
械 设 备 ，底 节 围 堰 浮 运来自百度文库需 要 大 型 的 运 输 船 ，围 堰 定
（ 2） 在导向架上确定第一锁扣钢管桩的位置， 再按照锁扣钢管桩尺寸依次放样出其他锁扣钢管 桩的位置。
（ 3） 在插打钢管桩时，第一片钢管桩是插打的 关键，必须 插 正、打 正，以 免 影 响 后 面 的 锁 扣 钢 管 桩。为了确保其插正及位置准确，在导向架上设了 一个限位框架，大小比钢管桩每边放大 1 cm，插打
管桩的插打。 （ 4） 当钢管桩久打不下时，应停下来分析原因，
看一看是底部卷起，采取措施是在桩底进行局部加 强，加厚钢管桩； 桩身变形要及时跟换锁扣钢管桩
以免破坏锁扣，如果发现钢管桩底脚有铁件等杂物
难穿过时，要派潜水员进行打捞，不能一味蛮干，磨
损了锁扣钢管桩。
4． 5 锁扣钢管桩围堰合龙
锁扣钢管桩合龙选择在下游中间合龙，在合龙
Abstract The paper introduces the differences between the steel pipe pile cofferdam and double-wall steel cofferdam and steel sheet pile cofferdam and their respective application conditions with focus on steel pipe pile cofferdam construction， inserting piling，closure，plugging，dredging，and bottom sealing to promote the application of the steel pipe pile cofferdam in deep water． Key words steel pipe pile，cofferdam； construction process
位 、接 高 需 要 锚 固 船 及 大 型 浮 吊 ，围 堰 下 沉 需 要 长
臂挖掘机进行挖泥及潜水员进行水下作业； 还有， 双 壁 钢 围 堰 所 需 要 材 料 品 种 、规 格 比 较 多 ，所 需 要
图 1 锁扣钢管桩围堰施工流程
量 也 比 较 大 ，同 时 双 壁 钢 围 堰 水 下 部 分 不 能 回 收 ，
Locking Steel Pipe Pile of Deep-water Cofferdam under Complicated Geological Conditions
Zhou Shufang，Sun Fei
（ China Railway 19th Bureau Group Co． Ltd． ，Wuxi 214045，China）
之前的 4 ～ 5 根钢管桩不要打到标高，等合龙后将每
根锁扣钢管桩插打到设计标高。如果施工中存在
合龙口小或者偏大时可以采用通过制作异性锁扣
（ 3） 为了保证钢管桩与工字钢及角钢的焊缝质 量，采用 CO2 电焊机焊。 4． 4 锁扣钢管桩围堰插打
（ 1） 锁扣钢管桩加工完毕，选择任意一根标准 桩与其他锁扣钢管桩的锁扣进行对穿，确保通过率 为 100% 。锁 扣 钢 管 桩 在 后 场 经 检 验 合 格 后 采 用 18 m长平板车和 25 t 汽车吊运送到施工现场。