锁口钢管桩围堰施工工法

2023年5月1日发(作者：中国十大集成灶有哪些品牌)

锁口钢管桩围堰施工工法

谢李

【摘 要】This paper discourses that it is appropriate to apply locked steel

pipe pile cofferdam platform in deep water. It pres- ents the characteristics,

application scope, construction technology, labor organization, quality

control and safety measures of the cofferdam.%论述了在深水应用锁口钢管桩

围堰施工承台是比较合适的，介绍了该围堰的特点、适用范围、施工工艺、劳动力

组织、质量控制和安全措施。

【期刊名称】《杨凌职业技术学院学报》

【年(卷),期】2012(011)001

【总页数】4页(P45-48)

【关键词】锁口钢管桩围堰;施工工法

【作 者】谢李

【作者单位】杨凌职业技术学院,陕西杨凌712100

【正文语种】中 文

【中图分类】U445.556

1 前 言

随着桥梁建设向大跨度方向发展，大型深水高桩承台结构得到广泛应用。针对不同

工程的结构特点选择适宜的围堰结构进行深水高桩承台施工，对桥梁施工的安全、

工期、经济和社会效益有重要影响。高桩承台锁口钢管桩围堰施工工法是采用锁口

钢管桩作围堰围水闭水进行桥梁深水高桩基础施工的成套技术，包括相关的设计计

算、加工制作、插拔施工、止水封底等系统施工技术。

2 特 点

相比传统的施工方法，锁口钢管桩围堰具有以下特点：

(1)加工制作简单、快速。钢管采用厂制成品钢管，能快速购置；钢管和锁扣之间

的焊接工艺要求不高，工作量少，工地现场或一般钢结构厂家均可加工。

(2)施工工期短。采用振动锤逐根插入锁口钢管桩，施工工序简洁，精度要求不高，

人工作业量小，施工速度大大提高。

(3)整体刚度大。锁口钢管桩本身刚度较大且深嵌入承台底以下地层、变形少，桩

间通过锁口连接在一起整体稳定性非常好；围堰内无须复杂的内支撑体系，为承台

施工提供了作业空间和可靠的安全保障

(4)材料回收利用率高。锁口钢管桩可全部拔除，整个围堰结构的钢材回收率达90%

以上，可用于其他桥梁承台基础围堰施工或上部结构施工的支撑管柱，材料周转利

用率高，经济效益明显。

(5)不需封底混凝土。围堰内承台底只需在抽水后干法铺筑0.3 m厚混凝土，设积

水坑抽水，不需要水下灌注厚重的封底混凝土,较大的缩短了工期和节约了成本。

3 适用范围

(1)水文条件。水深0～20 m、流速0～3 m/s范围。

(2)地质条件。钢管桩插入范围内无块石、漂石、硬质岩石之外的所有地层；

(3)工程条件。宽度小于20 m的桥墩高桩承台。

4 工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程

锁口钢管桩围堰施工工艺流程如图1所示。

4.2 锁口钢管桩构造和加工制作

(1) 锁口钢管桩构造。锁口钢管桩由不等边角钢和钢管焊接而成，沿角钢间隔2.5

m焊接加劲肋和限位肋，对钢管桩插打过程中进行导向、防止变形并使阴阳锁口

定位咬合。锁口钢管桩构造如图2所示。

(2) 锁口钢管桩加工制作。钢管桩的加工长度不宜超过20 m，以便于运输和插打。

在平整的场地上制作钢管桩加工胎架，先将钢管对接成设计长度，然后定位角钢与

钢管焊接，最后焊接加劲肋和限位肋。

图1 锁口钢管桩围堰施工工艺流程图

图2 锁口钢管桩结构大样图

4.3 钢管桩运输与存放

钢管桩采用汽车起重机在加工场地内搬运、码头装卸，道路上运输采用加长汽车或

拖车。钢管桩存放时与地面之间垫方木并加木楔防止滚滑，成“品”字形，高度不

能超过4层。钢管桩运输存放过程中要避免产生纵向变形和局部压曲变形。

4.4 导向架安装

为保证围堰钢管桩打入时的精度，要设置钢管桩导向架。

(1) 钻机平台拆除。全部桩基施工完成后，立即拆除钻机平台。平台拆除时，要避

免钢构件掉落到钢管桩插打位置附近，如有掉落要打捞清理，避免影响钢管桩不能

打入河床。

(2)定位架安装。在桩基护筒上焊接双层牛腿，在牛腿上测量定出围堰内外框线，

沿着内外框线安装导向圈梁。两层定位架高差要大于2.5 m；定位架的牛腿和圈梁

采用C25槽钢焊接，其结构如图3所示。

图3 定位架结构示意图

4.5 钢管桩插打

(1) 浮吊、运输船锚碇。

浮吊顺围堰边长方向距围堰1.5 m停泊，四角抛锚固定，用钢缆绳栓挂在定位架

牛腿上，避免沉桩时船体左右摇晃。装载钢管桩的运输船在浮吊远离围堰侧紧靠停

泊并平行浮吊，两船之间用缆绳连接。

(2)振动沉桩。

a、吊桩。钢管桩上端预先割2个对称的吊挂孔，栓上带卸扣的钢丝绳，浮吊的主

钩吊住桩上端钢丝绳提升；同时，为避免桩下口局部变形，用浮吊的副钩吊住桩下

端口提升保持悬空。当钢管桩完全由主钩承受后，松开副钩。

b、插桩和沉桩。浮吊吊运钢管桩至沉桩位置，使其锁口与已沉入钢管桩的锁口阴

阳咬合，并从定位架中缓慢下放，直至下到河床，自稳不沉为止。取下桩头钢丝绳，

用浮吊主钩吊振动锤到桩头，用锤夹夹紧桩壁；启动振动锤沉桩，直至设计深度或

不能下沉时停止。

c、纠偏。第一根钢管桩的垂直度影响到整个围堰其它钢管桩的垂直度，其打入时

要缓慢些，打入到2/3设计深度时暂停沉桩，检查桩身的倾斜度是否超过桩长的

0.5%，如满足要求则继续开启振动锤沉桩；否则拔出重打。其它的钢管桩在定位

架和咬合锁扣的共同作用下，一般不会产生较大偏差，只需每插打15～20根作一

次检查，保证桩身的倾斜度不超过桩长的1%即可。

d、沉桩顺序。钢管桩从围堰上游中间开始，对称向下游依次沉入，到下游中间合

拢。

4.6 围堰合拢

钢管桩围堰合拢前，在插打至最后4～5根桩时，准确计算出合拢桩的外径，加工

相同大小的钢管桩运至施工现场插打。

为保证钢管桩围堰合拢时，两侧锁口互相平行，避免使用异型桩进行合拢，减小合

拢难度，应采取以下措施：当钢管桩两端相距10～15根桩的距离时，之后每打入

一根桩，均须用经纬仪控制其垂直度，方法同首根桩。若桩身存在偏斜，应逐根纠

正，分散偏差，调整合拢。

4.7 内支撑体系安装

(1)围囹安装。围堰合拢后，根据施工水位度量，在钢管桩上标志出围囹水平中心

线位置；在支撑旁将型钢托架焊接在钢管桩上，作为围囹安装的支承。将岸上连接

好的围囹型钢用浮吊吊放到托架上，紧贴钢管桩并与其焊接；不能紧贴钢管桩的，

在两者之间加小钢板焊接。

(2)支撑安装。在围囹上测设出支撑的安装位置，并准确测量出每根支撑两端围囹

间净距；根据净距对支撑钢管下料并将其两端切割成企口。为使支撑钢管达到轴心

受压计算条件，企口切割时要保证钢管轴线和围囹水平中线重合。

用浮吊将支撑吊放到对应位置安装，围囹与支撑钢管端头直接焊接牢固、围囹顶面

与支撑钢管间用连接钢板焊接连接。最后安装围堰转角处三角支撑。

4.8 搭设作业平台

在不影响墩身施工位置的围囹和支撑钢管上搭设承台和墩身施工作业平台。作业平

台先在支撑上铺设槽钢，然后在槽钢上满铺木板。沿围囹和平台周围临空面安设防

护栏、安全网。

平台供施工人员作业、放置抽水机、配电箱、空压机等小型施工机具使用；平台能

够承受的施工荷载应通过计算确定，严禁超载。

4.9 锁口止水

锁口止水是围堰钢管桩的防水的最关键的措施和工序。在锁口内填筑袋装砂浆，既

能止水，又不影响钢管桩拔除。

用棉布缝制比锁口略大的长条型布袋；将布袋放入锁口中，用φ48 mm钢管(灌浆

导管)穿入布袋将其插到河床面。砂浆采用M2.5、塌落度180～200 mm；砂浆用

注浆泵通过灌浆导管从下向上灌注，边灌边提升导管，直至孔口溢出砂浆为止。导

管埋入砂浆不小于2 m。

4.10 围堰内填筑

围堰内河床面到承台底之间的空间用砂卵石填筑。在锁口止水施工的同时，用船载

抓斗机将砂卵石填入围堰中。计算砂卵石填筑数量时注意扣除桩身、桩头破除和铺

底混凝土所占的体积。

4.11 围堰抽水

根据抽水量多少，配备足够数量的抽水机进行围堰内抽水。抽水机宜选择离心泵与

潜水泵结合，大小搭配。抽干水后，在承台四角挖设深1.2 m，直径0.8 m的集

水井，井内放置抽水机抽排渗漏水。为防止井壁坍塌，在井内放置钢筋围笼，并沿

钢筋笼周边包裹铁丝网。承台施工期间24 h不间断抽水。

4.12 铺底混凝土灌注

在钢管桩上测设出承台底标高，用人工辅助小型挖掘机整平围堰内砂卵石、桩头破

除物，使其低于承台底0.3 m。铺底混凝土用承台混凝土相同的运输方法运到围堰

内，人工铺筑捣固，其顶面齐平承台底，周边与堰壁之间预留排水沟。灌注完成

12 h后即可开始施工承台钢筋。

4.13 围堰拆除

墩身施工出水面后，即可拆除围堰。围堰拆除按由下而上、先支撑再围囹最后拔除

钢管桩的顺序进行。拆除位于水面下的支撑时，先停止抽水，使围堰内水位回复到

待拆除的支撑下，部分平衡围堰内外压力差，然后才能进行支撑拆除施工。

围堰内支撑体系全部拆除后，即可进行钢管桩的拔除作业。钢管桩拔除采用其沉入

时的设备，并采用与沉桩施工反向作业的顺序。在拔桩时，先用振动锤轻击桩顶，

将桩周土体及锁口内砂浆振松，再进行拔除作业。

拔除的钢管桩应清刷干净，修补整齐，除锈涂刷防锈油漆。在运输堆放时，防止变

形损坏。

5 劳动力组织

锁口钢管桩围堰施工主要劳动力组织见表1。

表1 主要劳动力组织表序号工种人数序号工种人数1船舶驾驶员36测量工32船

工67电工23起重机司机38电焊工64起重工69钳工35震动锤操作人员210

普工12

6 质量控制

本工法采用的质量标准及其技术、管理措施主要参照《公路桥涵施工技术规范》

(JTG/T F50-2011)中相关规定。

7 安全措施

锁口钢管桩围堰施工过程中应贯彻执行“安全第一，预防为主”和坚持“管生产必

须管安全”的原则，根据《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076-95)的相关规定，

结合实际情况，以水上作业和起重吊装作业为重点，制定水上作业安全技术措施、

起重吊装作业安全技术措施、施工机械安全技术措施、临时码头安全技术措施、基

础工程施工安全技术措施、焊接作业安全技术措施、施工用电安全技术措施、高处

作业安全技术措施等各项安全技术措施，落实安全教育培训、技术交底和监督检查

制度。

8 工程实例

南宁市凌铁大桥15#主桥墩采用本工法。根据工程实际情况，对有底钢套箱和锁

口钢管桩两种围堰方案进行了研究，在对两方案进行工期、安全、质量、成本等综

合比较的基础上，选择锁口钢管桩围堰方案进行实施。承台施工期间，围堰的总渗

水量仅250 m3/h左右，用3台100 m3/h的潜水泵即可满足排水要求。

参考文献：

[1] JTJ041-2000，公路桥涵施工技术规范[S].

[2] JTGF80/1-2004，公路工程质量检验评定标准[S].

[3] JTGG10-2006，公路工程施工监理规范[S].

[4] 刘勤琳，张祥凯.铁道建设[J]. 2010，(4)：67-71.

[5] JTG/T F50-2011,公路桥涵施工技术规范[S].