复杂地质条件下锁扣钢管桩深水围堰施工

王晓磊

中国葛洲坝集团路桥工程有限公司 湖北 宜昌 443002

引言

在复杂地质条件下，施工管理人员需要面对的情况是不同的，所以选择的深水围堰的方式也是不同的。在我国目前建设交通网的过程中，在全国各地都有针对深水情况建立桥梁工程的现象，大多数深水所处位置对于施工人员来讲是有着一定的施工难度的。所以，本文借鉴不同深水工程对锁扣钢管桩深水围堰施工过程中采用的不同办法，结合现场的实际施工技术，为我国的桥梁建设工程贡献一定的经验，促进我国的社会主义建设。

1 武阳高速公路黄石段富水河特大桥深水围堰施工工艺

1.1 工程概况

首先介绍武阳高速公路黄石段的工程特点，武阳高速公路黄石段是国务院批复的《长江中下游城市群发展规划》中武汉至南昌高速公路通道的重要组成部分。在建设武阳高速公路时，富水河特大桥是摆在施工人员面前必须处理的难题之一。在建设的过程中，1号到19号这19个桥墩的位置是在三溪河中的，96号到106号这11个桥墩是在富水河中的，所以需要针对这30个桥墩的实际情况采取围堰的方式进行施工。针对当地的气候，五月到十月属于降雨量最大的时间，全年大概百分之八十的降雨量都在这几个月中。这30个桥墩施工难度最大的是97号及98号桥墩，因为其位于富水河的中心位置，桥墩周围地质情况是地表自上往下为第四系冲洪积黏土、粉质黏土、砂、卵石、碎石、片石等覆盖，覆盖层厚11～20m不等，下伏基岩主要为白垩-第三季泥质粉砂，地质条件相对复杂，施工难度相较于其他桥墩来说比较大。

1.2 施工方案选择

针对深水区的桥墩建设，往往能够处于备选方案的大概有三种技术。第一种就是钢板桩围堰，第二种就是双臂钢围堰，最后就是锁扣钢管桩围堰。其中第一种方案和第二种方案都具有实际操作的经验，而当时的施工管理人员对第三种施工方案没有实际的施工经验。

第一种钢板桩围堰技术，经常用于普通的水中围堰施工工程中。在具体施工的过程中直接使用现成的钢板桩，不需要进行二次加工，所以施工方法比较简单。但是针对97号及98号桥墩周围的碎石和片石，所以容易对钢板桩造成损害，最后的施工效果可能会大受影响。其次就是由于是在深水区进行施工，即使在钢板桩施工之后，仍然需要建立相对复杂的内支撑系统。在建设内支撑系统时，需要的材料比较多，同时建设的内支撑系统可能会影响机械的挖泥工作，直接会对建设的工期造成不利影响，所以对选择钢板桩围堰施工方案放弃。

第二种是双壁钢围堰施工方案，双壁钢围堰在传统的施工技术中强度、稳定性都能够适应深水作业的要求[1]。但是相对于第一种施工方案，双壁钢围堰技术需要的施工流程步骤更为烦琐，同时还需要专业的水上技术人员，所以对人力资源的要求比较高。同时双壁钢围堰使用完成之后水下部分不能回收。结合其投入的人力资源成本，可以说双壁钢围堰技术浪费的资源比较多。

结合上面两种围堰方式的特点，最终选择了锁扣钢管桩围堰施工方案。首先锁扣钢管桩自身的强度能够满足深水作业的要求。虽然使用钢的数量比较多，但是由于使用的钢采购相对方便，同时钢管桩能够进行回收，所以对于资源的浪费程度也可以接受。最重要的就是钢管桩在进行后续施工作业时，能够直接选择原有的施工设备，同时对施工精度要求比较低，所以能够显著提高施工效率和质量。虽然施工单位还没有使用锁扣钢管桩围堰施工的经验，但是在实际的施工过程中，决定对97号及98号墩使用锁扣钢管桩围堰技术，要求施工过程中要尽量小心谨慎，需要在实际过程中进行探索。

1.3 具体施工工艺

1.3.1 加工技术。在进行锁扣钢管桩加工之前，先需要焊接牛腿和安装导向架工作，之后进行实际的锁孔钢管桩加工工作。首先针对锁扣钢管桩制作专用的台架，先制作符合要求的台架形状，之后按照实际的设计图焊接角钢。同时选择的钢管桩也需要使用符合要求的尺寸和质量。在进行实际设计和加工的过程中，应该针对《钢结构设计规范》的规定进行加工。最后需要施工人员注意的是，尽量使用二氧化碳保护焊进行实际的加工，这样能够有效保证钢管桩使用的质量和角铁的质量，能够满足深水的施工要求[2]。

1.3.2 插打技术。在钢管桩加工完成之后，下一步工作就是进行钢管桩的插打工作。首先将钢管桩运送至实际的施工现场，然后根据导向架确定第一个锁孔钢管桩的位置，根据实际设计和加工的尺寸依次确定其他锁扣钢管桩的位置。

第一个钢管桩的插打工作是最重要的，因为第一个钢管桩是其他后面钢管桩进行插打的基础。所以在第一个钢管桩上设计限位框架。在进行插打时一定要小心谨慎，插打工作人员要对插打的垂直角度和水平角度进行观察。需要调整时可以停止插打，等吊车将插打的锁孔钢管桩的角度和位置调整好之后继续进行插打。在最后调整完位置之后，使用振动锤进行缓慢敲打，这样帮助锁扣钢管桩角度正确的进入深水区桥墩周围的地层。在进行插打工作时，需要施工人员注意的是，一定要对锁扣钢管桩的角度进行实时的监测，发现倾斜度不满足要求时，可以选择手拉葫芦方式进行纠正。同时在进行监测时，施工人员可以使用智能化的设备提高观测的精度，通过这种办法充分保证锁扣钢管桩的角度位置能够满足施工要求。最后就是针对插打过程中可能出现的问题进行分析，钢管桩之所以出现久打不下的情况，有如下两种原因：①可能是底部卷起，如果出现这种情况的话，可以对钢管桩进行底部加固，提高管体的强度和硬度。这样能够充分保证钢管桩可以打入地面。②在插打过程中也可能出现钢管桩变形的情况，如果出现这种情况的话，要及时对钢管桩进行更换。这样能够避免对锁扣的损害，同时能够保证施工的质量。在发现深水底部有铁制或者钢制物体会影响插打工作时，可以联系潜水员对其进行清除[3]。这样做能够充分保证锁扣钢管桩质量满足下一步施工动作，提高整个工程的施工质量。

1.3.3 合龙技术。通常情况下选择合龙技术的实施地点应该选择在下游的中间。在进行合龙时，需要施工人员注意的是，不要将四五根钢管桩打到标高，合龙之后再将其统一打至标高。在富水河特大桥施工的过程中，使用的技术是异性锁扣钢管桩制作合龙。也就是在施工时，需要施工人员精确测量锁扣的大小，还有其各个角度的宽度，然后根据施工人员测量的数据制作异形锁。分析完成之后，加工需要特殊尺寸的钢管桩，然后将这个特殊尺寸的钢管桩带至实际施工现场，进行合龙。

1.3.4 挖泥及内支撑施工工艺。挖泥工作和安装内支撑系统的工作是锁扣钢管桩使用的基础工作。首先针对挖泥工作，该工程的施工管理人员选择的是常臂抓斗进行挖泥。在进行施工的过程中，需要保证内外部的水压平衡。这样既能够保证施工质量，同时还能够保证施工安全。挖泥的过程中需要根据实际的深度选择能够满足施工条件的抓臂，保证抓臂的长度能够满足实际的需求。

最后就是建设内部的支撑系统。根据富水河的水深，选择的建设支撑系统的方式就是先支撑后降水。也就是先安装第一层支撑系统，然后进行抽水，之后安装第二层系统，再进行抽水，以此类推。需要注意的就是在安装支撑系统的过程中，使用的材料质量一定要得到充分的保证，这样也能够充分保证施工的安全。

1.3.5 锁扣钢管桩围堰堵漏技术。最后就是锁扣钢管桩围堰堵漏技术。如果围堰设计内外水压差达到了7，在这个时候使用单纯的黏土进行填充，很容易出现锁扣钢管桩中的锁扣在高压以及水流的冲击下漏穿透的现象。所以使用锁扣钢管桩围堰堵漏技术来进行填充，以此保护锁扣钢管桩的锁扣。经过实际的现场分析，最终选择的堵漏材料为基坑中采出的优质黏土和采购的棉絮，通过工作人员的专业手法将棉絮和黏土进行充分的混合，然后将这种混合物填充进锁扣内部，最后采用振动锥压实锁扣。需要工作人员注意的是，在压实锁扣填充物时，应该使用比锁扣直径小的金属锥，这样能够有效避免锁扣压实在震动锥上。在实际操作的过程中，将锁扣填充物填满之后，进行震动压实，然后锁扣内部出现的塌陷进行填充物的再次填满和压实。最后锁扣内部填充物能够高出设计水面大概不到1m即可，通过这种方式能够有效保护锁扣的安全性。同时还需要工作人员注意的是，在进行填充的过程中可以使用一层棉絮一层黏土的手法，这样能够保证填充物的稳定性，进而保护锁扣的安全。

2 在使用锁扣钢管桩进行深水围堰工程中的注意事项

2.1 施工前进行充分的环境调查

在深水区使用锁扣钢管桩进行建设之前，需要先对其周围的环境和水底的环境进行充分的调查[4]。需要调查的有当地的气候条件、降雨时间。在施工过程中，降雨较大，施工的难度也会随之增大，同时也会对施工安全造成影响。其次就是需要对水中的环境进行充分的调查，包括对水底地质地层、施工地点周围的环境进行充分的调查，这样能够充分保证锁扣钢管桩在使用的过程中可以尽量降低环境因素导致的施工难度。比如说发现桥墩处有碎石、片石和铁制钢制材料时，及时对其清理，能够降低钢管桩损坏的概率，进而降低施工的难度，充分保证施工工程的质量和效率。需要工作人员注意的是，现阶段我国的高新技术不断发展，所以在实际的调查过程中能够使用高精尖的技术对其调查，像红外线成像技术，既能够提高调查的精度，同时还能够降低调查的工作量，提高工作效率。

2.2 施工中使用智能化的设备和技术

在施工中使用智能化的设备和技术主要包括两个方面，一个是施工过程中进行测量，另一个就是在施工过程中进行操作。比如说在实际的施工过程中，需要施工工作人员进行测量的工作有很多，使用智能化的测量设备能够提高测量精度，降低误差。其次就是像在焊接角铁的过程中需要使用焊机，可以使用智能化的焊机，在保证角铁质量的同时，还能够充分保证角铁的尺寸。这样能够充分提高工程建设的质量和效率。

2.3 施工人员的安全

施工管理人员需要提高对施工人员安全的重视，在深水区进行锁扣钢管桩进行围堰处理的工作，由于需要面对深水和大型的工程设备，甚至还需要到水中进行操作。所以对于施工人员的安全需要特别重视，尽量降低安全事故出现的概率。像施工管理人员可以从施工人员的安全装备和提高施工人员的安全意识入手。从物质层面和精神层面充分保证施工人员的生命健康安全。这样能够帮助企业在获得良好的经济效益的同时获得良好的社会效益，最重要的是能够充分保证施工工程的高质量高效率进行。

3 结束语

深水围堰工作是建设我国多元化交通网的基础，因为在我国的陆路交通运输中，很多地方都需要经过深水区。所以在实际施工的过程中，应该结合不同地区的实际特点选择施工方案，保证施工方案能够贴合工程特点。同时需要管理人员注意的是，施工方案中要尽量降低施工成本，这样能够最大程度避免资源的浪费，保证施工单位获得良好的经济效益和社会效益。