复杂地质、特殊性岩土条件下36米锁扣钢管桩施工工法
旺德府y18
2024年07月01日 10:26:43
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来源:桥梁施工技术

      图1.1江苏南沿江城际铁路航拍图 图1.2 锁扣钢管桩围堰平面图 1.1基本概况 新建江苏南沿江城际铁路是长江经济带综合交通走廊的重要组

     


图1.1江苏南沿江城际铁路航拍图


图1.2 锁扣钢管桩围堰平面图


1.1基本概况

新建江苏南沿江城际铁路是长江经济带综合交通走廊的重要组 成部分,是贯穿江苏省经济最发达、人口最密集、城乡一体化程度最高的黄金铁路线,也是促进“一带一路” 长江经济带发展的大动脉 ,对构建江苏高铁网起着重要作用!

由铁岩集团 建的南沿 江城际铁路站前1标位于江苏省南京市秦淮区、江宁区境内,管段全长24.51公里 跨秦淮河特大桥,69#-72#墩采用1联(72 128 72)m连续梁跨越秦淮河,70#墩承台位于秦淮河中,采用搭设钢栈桥施工桩基和钢管桩围堰。70#墩承台尺寸为17.5×17.5米,钢管桩围堰每侧外放尺寸按0.6米考虑,围堰内净尺寸为18.7×18.7米。最高设防水位按7.35m考虑,桩顶高出水面0.8米,桩顶至基坑底深度为20.5米(含2米水下封底混凝土),拟采用36米锁扣钢管桩,钢管桩嵌固深度为15.5米。



图1.3 桥型立面布置图



 

1.2 周边环境

根据设计范围,本桥69~72#墩(改DK2 877.67~改DK3 151.67)采用一联(72 128 72)m连续梁跨越秦淮河河道。其中69#墩位于河道的西岸,71#、72#墩为位于河道的东岸,70#墩位于河道内。


1.3 工程地质

拟建70#墩位置处河床底淤泥:灰褐色,流塑,含少量有机质及腐殖质,厚度约为0.8m。淤泥质粉质粘土:灰褐色,流塑,含有少量云母碎屑,含有机质及腐殖质,夹粉土薄层,σ 0 =60kpa,厚度约为6.5m。该软土层具有孔隙度和含水量大、强度低、压缩性高、易产生触变和塑性变形等不良特性,工程设计和施工均应重视其不利影响

02


     

施工难点及措施


     

 


     

     

该工程施工难点


(1)深水基础施工工期紧、任务重。

因秦淮河水位在2021年5月中旬汛期到来,需在汛期之前完成下部结构施工,施工工期非常紧张。从插打钢管桩到拔除钢管桩,基础工程可施工的时间只有5个月,时间非常有限。

(2)水深及地质条件差

基坑开挖深,从钢栈桥( 11.497m)至封底砼底(-9.27m)高度20.767m,现有水面(标高 4.5m)至封底砼底开挖深度13.77m,第四道支撑以下位于淤泥质粉质粘土中,地质条件差。


(3)  由于水深、流速较快,产生的流水压力对钢管桩围堰冲击力较大,造成锁扣钢管桩接缝出现渗漏。




     


针对该项目的重点、难点, 铁岩集团与中铁四局 密切配合,主要采取以下措施:


1)因深水基础施工工期紧、任务重,一是在桩基施工时同时将锁扣钢管桩、型钢支撑等材料进场,进行现场拼装,充分利用和创造场地条件,春节期间不休息,安排钢管桩插打施工;二是加强施工组织管理,采取围檩平台提前焊接尽量整体吊装等措施,缩短工序衔接时间差,力争多工序同时施工,达到缩短工期的目的。



(2)根据施工方案做好围护结构施工质量控制,确保围护结构工程质量;及时混凝土封底;掌握好“分层、分步、对称、平衡、限时”五个要点,遵循“竖向分层、先撑后挖、快速封底”原则,处理好开挖和支撑的关系;加强监测,及时反馈信息指导施工;根据深基坑施工应急预案,提前备好应急物资,做到有备无患。

图2.2施工现场照片


(3) 根据钢管桩围堰漏水的问题,首先安排潜水员下水, 水位置 棉絮 堵住钢管桩锁扣缝隙,然后加大抽水量。待基坑内水位下降,在钢管桩顶部锁扣接缝处倒入粗砂,粗砂会被水流吸入漏水的接缝处。随着粗砂在接缝内聚集,最终将漏水通道堵塞,利用水流和粗砂封堵漏水处,可快捷有效的减少漏水量。


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施工工艺技术


   


根据70#主墩基坑深、流域宽、水位高等特点,选用OC型锁口式钢管桩制作水中墩钢围堰,主钢管直径710mm,壁厚10mm,其中阴头为φ140*10mm钢管,阳头为φ168*10mm钢管,小钢管与钢管桩直接满焊连接,具体样式和性能参数如下。

图3.1 锁扣钢管桩截面示意图


表3.1钢管桩性能参数表


根据本工程基坑深、施工水位高等特点,选用锁扣钢管桩施工,钢管桩长度36m(现场采用15m 21m焊接),桩顶标高8.15m,钢管桩底标高-27.85m; 围堰共设置5道钢内支撑, 均采用φ609×16mm钢支撑,标高与对应围檩中心标高相同。 为保证锁扣钢管桩位置准确,首先设置定位桩,定位桩采用φ529×8mm的螺旋管或利用钢栈桥的螺旋管立柱,定位螺旋管长度20m,导梁采用I40a工字钢加工制作;在插打锁扣钢管桩时,采用两个夹具夹住锁扣钢管桩,夹具采用10号槽钢加工制作,保证施打时不变形移位。



图3.2 70 # 墩深基坑立面图


图3.3 钢管桩长度36m(现场采用15m 21m焊接)


锁扣钢管桩采用 100t履带吊和150型振动锤 进行插打作业,为了确保每根钢管桩插打后的平面位置,第一根钢管桩是插打的关键。插打前在导向架上设置限位装置,大小比钢管桩每边放大1cm。在插打第一根桩过程中要不断地检测桩位与桩的垂直度,发现偏差及时进行纠正。其余锁扣钢管桩插打通过第一根钢管桩及导向架作为导线进行后续插打。每插打5-6根进行垂直度及平面位置复测,确保位置的准确。钢管桩合龙技术是钢管桩围堰施工过程中的关键,在距合龙口两侧还剩10余根钢管桩时便严格控制钢管桩的倾斜度。每插打一根钢管桩就测量其轴向及法向倾斜度,并根据其倾斜度的累积增加规律及已有的施工经验预计其后几根桩的倾斜度,在后续桩插打时逐渐予以纠正。围堰合龙时两侧锁扣不一定平行,根据现场实际尺寸加工与合龙段相匹配的锁扣钢管桩。


图3.4 100t履带吊进行钢管桩插打作业


目前, 承建的江苏南沿江工地已经进入收尾阶段,我司将钢管桩围堰的实践范围进一步拓展,面对施工难度,锁扣钢管桩采用履带吊配合振动锤进行施工,围堰内开挖采用不排水开挖,水下混凝土封底,对承台埋深大的,采用先放内撑围檩,再利用内撑围檩作为导向施打锁扣钢管桩。锁扣钢管桩围堰施工工艺成熟,止水效果良好。下一步我司将进一步研究钢管桩施打技术、防渗技术等,以此推动绿色支护技术发展。






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