周 琼

(中交路桥华南工程有限公司，广东 中山 528400)

1 工程概况

广东省中山至阳春高速公路开平至阳春段锦江特大桥桥址区属河谷平原地貌，地势平坦，跨越锦江。桥梁全长1 020 m，左、右幅桥跨组合为：23×20+5×50+20+(35+55+35)+8×20预应力混凝土连续刚构+装配式预应力混凝土小箱梁、T梁。依据地勘资料及现场实际勘测，锦江特大桥25#、26#墩自上而下分布卵石土、强风化砂岩、中风化砂岩、强风化泥质砂岩，河床面无淤泥，卵石土层较薄，属于情况较为特殊的近似裸岩河床，最大水流速度为1.5 m/s，施工常水位为+5.0 m，由于所处地区雨季持续时间长，且桥位上游附近有水闸，导致水位上涨速度快，因此施工控制高位水取10年一遇水位为+8.2 m。综合考虑施工工期和安全要求，结合现场插打试验结果，最终确定采用锁口钢管桩围堰进行施工。

2 锁口钢管桩围堰施工方案

锦江特大桥25#、26#墩水中承台施工采用分离式CO型锁口钢管桩围堰进行挡水，锁口桩分为标准桩、角桩和合拢桩，标准桩和角桩的锁口阴阳分别采用φ152×8 mm和φ133×4.5 mm直缝管，主管为φ820×12 mm螺旋焊管，合拢桩分为两种：I型桩为φ152×8 mmC型管(阴头)+φ820×12 mm主管+φ152×8 mmC型管(阴头)、II型桩为I20b钢(阳头)+φ630×10 mm主管+I20b钢(阳头)。锁口桩主管为Q345材质，围囹、内支撑管及阴阳锁口的材质为Q235钢，锁口和主管双面满焊，有效焊缝厚度不小于8 mm，同时两者间贴板补强。

本项目围堰设计过程中，利用有限元软件对锁口钢管桩围堰整体建立仿真模型，考虑围堰自重、水压力、水流力和土压力等荷载，分以下三个施工阶段分别进行了计算：①清理基底至封底混凝土标高，插打锁口钢管桩，安装完第一层内支撑后，浇筑封底混凝土；②外侧水位+8.2 m，封底混凝土等强后，抽水至第二层内支撑标高以下0.7 m；③外侧水位+8.2 m，安装第二层内支撑后，抽水至封底混凝土顶面。

最终确定锁口钢管桩桩长为15 m，围堰结构由锁口钢管桩、围囹及内支撑组成，内支撑系统为两层，标高分别为+8.0 m、+5.0 m，围囹采用2I45a工钢，内支撑采用φ630×8 mm的钢管。为防止局部应力集中，在围囹与支撑钢管连接处设置小三角及直角梯形加劲板，同时在围囹转角处设置对称钢板加劲肋。第二层围囹与锁口钢管桩之间空隙需C25混凝土抄填密实或钢板、木块塞紧，然后才能进行基坑开挖或抽水施工。封底混凝土采用C25水下混凝土，一次性完成浇筑。

3 工艺流程及施工要点

3.1 工艺流程

拆除桩基施工钻孔平台→搭设临时平台→锁口钢管桩桩位开槽→安装围囹支撑架→安装第一层围囹→插打锁口钢管桩→槽口浇筑锚固混凝土→基坑开挖至指定标高→安装第一层围囹的内支撑→浇筑水下封底混凝土→安装第二层围囹及内支撑→承台钢筋、模板、混凝土施工→墩身施工出水面→拆除第二层围囹及内支撑→拆除第一层围囹及内支撑→围堰内回灌水→搭设拆除平台→拔除锁口钢管桩。

3.2 施工要点

(1)桩位开槽

桩基全部施工完成后，拆除桩基施工钻孔平台。利用拆除的面板10 mm钢板及I25a工钢分配梁加工成一整块临时平台，用于锁口钢管桩的插打及基坑开挖施工。在钢护筒上焊接牛腿，在牛腿上安装2I45a承重梁，采用吊车将临时平台吊至承重梁上点焊固定，采用型号为PC300SC的液压挖掘机(俗称“抓斗”)在锁口钢管桩的设计位置进行开槽施工，挖出的泥渣通过泥浆运输车运走，避免污染河道。开槽完成后进行锁口钢管桩的插打。

(2)锁口钢管桩插打及锚固

在钢护筒上标记出围囹设计位置后，在其下方割孔插装I25a的工钢作为围囹的竖向支撑，将第一层围囹下放到位后与竖向支撑焊接固定。

根据围堰的结构布置情况，将锁口钢管桩首桩定在围堰大桩号侧下游角部，首桩插打好后，从首桩两侧分别绕围堰中心顺时针和逆时针方向同时进行插打施工，合拢口定于围堰小桩号侧上游角部。为确保钢管桩定位准确，在围囹上首根锁口钢管桩位置前后焊接型钢导向架来保证首桩插打平面位置的准确，首桩施工完成后，通过劲板与围囹焊接固定，再将首桩及型钢导向架一同作为两侧钢管桩插打的导向。

锁口钢管桩插打前在锁口上涂抹黄油，采用70T履带吊配合DZ-120振动锤进行插打。在插打过程中通过全站仪的持续观测辅以吊锤吊重进行垂直度的控制，确保锁口钢管桩打入位置及垂直度满足设计要求。

为解决锁口钢管桩嵌固稳定性不足的问题，在围堰合拢后，采用导管在围堰外侧所开的槽口内灌注C25水下混凝土将锁口钢管桩进行锚固。

(3)基坑开挖

主要采用液压挖掘机进行基坑开挖施工，当开挖接近设计底标高后，应派潜水员对基坑底部水下触摸，观察基底开挖质量，对欠挖处进行补挖，超挖或底部泥渣超过20 cm厚时，利用碎石回填。为保证封底混凝土与钢护筒和围堰底部结合密实，需派潜水员在水下采用高压水枪对围堰内侧底部及钢护筒四周底部清理。基底清理完成后，将临时平台吊离施工区域。

(4)封底混凝土浇筑

采用I25a工钢和5 cm厚的脚手板搭设类井字形人行通道，采用料斗和导管进行水下封底混凝土浇筑，浇筑时从四周向中间，确保封水效果。打开料斗底部的塞子后，输送泵不停地向储料斗内泵料，当储料斗内的料刚下完时，马上观测导管的埋深情况，如埋管正常，则连续浇筑封底混凝土。封底混凝土浇筑过程中，应不断地测量正在浇筑的导管周围的混凝土面扩散、上升情况。当浇筑一定高度，潜水员下去检查边、角和护筒周围位置的混凝土挤於情况，及时调整浇筑面的厚度。

(5)围堰抽水止水

当封底混凝土强度达到100%设计强度且龄期不小于3 d后，进行抽水工作。抽水采用功效为30 m3/h的离心水泵。抽水应缓慢，过程中应观察桩身的变形情况，如发生异常，立即停止抽水并与设计人员联系；围堰内抽水时应注意检查各节点是否顶紧，锁口钢管桩与内支撑之间的抄垫是否抄紧密实，抽水速度不能过快，且要随时观察围堰的变化情况。

当围堰内水位明显低于河面水位时，进行堵漏工作。插打锁口钢管桩时，已经在C-O处涂抹过黄油，黄油不溶于水，具有一定的阻水能力。由于C-O口间缝隙大约只有2 mm，无法塞入止浆条，故本项目采用砂子和锯末1∶3比例的混合物进行堵漏。利用锯末遇水膨胀的特性，通过砂子的自重，将其带入锁口钢管桩的C-O口内。

(6)施工监测

为切实保证基坑和施工人员的安全，及时跟踪和掌握施工过程中可能出现的各种不利现象，现场严格按照方案进行各道工序的施工，严格执行质量内控制度，同时对围堰结构进行施工监测。现场监测的项目主要有桩顶水平位移、围囹的水平位移、桩身的应力和变形、内支撑的轴力、围堰内外水位高差、基坑是否渗漏。

(7)钢管桩拔除

墩身施工出水面后，在承台预埋件上焊接φ630×8 mm的钢管桩，钢管桩之间采用[20a槽钢焊接成平联及剪刀撑，钢管桩顶面开槽口并焊接牛腿，安装2II45a的承重梁，再将采用10 mm钢板及I25a工钢分配梁焊接成的临时平台吊至承重梁上，从而形成锁口钢管桩拆除平台。拔桩前自下而上拆除围囹和内支撑，先拆除下层内支撑和围囹，将水灌进一部分，再拆除上层内支撑和围囹。围堰内外水位一致时采用履带吊和振动锤拔除锁口钢管桩。

4 结 论

锦江特大桥25#、26#墩水中承台顺利完成施工，说明项目所确定的施工工艺满足现场实际要求，在近似裸岩河床的地质条件下，施工过程中采用先开槽再锁口钢管桩、再进行混凝土锚固的锁口钢管桩围堰施工技术是可行的，在保证安全和质量的同时，也完成了工期目标，对类似工程由一定的参考价值，是值得推广的一种方法。