摘　要：本文结合工程案例，首先介绍锁口钢管桩围堰工作原理，分析了围堰设计要求规范，详细介绍钢管桩围堰施工工艺及方法措施。

　　1.工程概况

　　本大桥梁全长528. 16 m，主桥长280 m，为预应力混凝土连续钢构 -混凝土钢管拱组合桥，主桥跨径布置为75 +130 +75 m，其中5#、6#主墩为群桩基础分离式实体墩，承台尺寸为35. 0 m×13. 5 m×4. 0 m，承台底标高为106. 182 m，承台顶标高为110. 182 m。桥位处常水位为114. 4 m，水位变化为±2 m。

　　2.锁口钢管桩围堰工作原理

　　钢管桩围堰是将单片钢管桩逐片插打入土中，相邻桩间通过锁口拼接，形成能阻水和有一定强度的连续结构物。其工作原理为: 利用机械挖出及清除( 或抽砂方式) 围堰内泥砂，并在清除过程中根据结构的安全性要求设置必要的内支撑，达到设计标高后，根据围堰内基底透水情况，选用水下浇筑或直接干处方式完成封底混凝土施工，最后抽干围堰内积水，形成安全、无水的承台施工空间。基础或承台施工完成后，向围堰内回填砂土，达到内外平衡后即可用吊机配合振动锤将钢管桩拔出。

　　3.围堰设计

　　由于钢管桩围堰在施工期间要承受较大的外围主动土压力、静水压力、施工荷载等作用，因此应对整个围堰进行验算，并综合考虑施工偏差和承台施工的立模空间，最终确定竹洲大桥主墩承台锁口钢管桩围堰平面内尺寸为38. 0 m×15. 8 m，钢管桩顶标高为115. 5 m，打入软岩层深度≮1 m，钢管桩长12 m，截面尺寸为520 mm×8 mm，并采用100 mm×50mm × 6mm的 L 型钢两两组合成阴阳锁口。由于桩径较大，桩尖不封闭有利于桩下沉，故桩尖不采取桩靴封闭加强，而采用桩尖补强圈补强，即在桩尖钢管50cm处外焊10mm厚的钢板补强圈。为确保整个围堰的稳定性，在基坑地表以下50cm处利用400mm×10 mm的钢管设置一道内支撑。为利于承台及后续桥墩身的施工，内支撑设置成斜撑形式。锁口钢管桩构造如图1所示。

　　4.锁口钢管桩围堰验算

　　4. 1 围堰钢结构强度

　　由于基坑开挖采用不排水开挖，钢管桩的不利工况如下: ( 1) 开挖至支撑处，支撑未安装; ( 2) 抽水至封底混凝土顶( 承台底) 。在基坑开挖过程及开挖完成后，钢管桩外侧承受静水压力、主动土压力、施工荷载等3 种荷载作用。采用 MIDAS 对其进行整体建模验算，验算结果见表1。

　　表1 锁口钢管桩围堰计算结果表

　　围堰部位 弯曲应力( MPa) 剪应力( MPa) 组合应力 变形( mm)

　　工况一 13. 2 22. 5 26. 8 1. 2

　　工况二 29. 3 65. 2 71. 5 3. 5

　　4. 2 封底混凝土抗浮验算

　　封底混凝土厚度 h =0. 5 m，长 a =38. 05 m，宽b = 15. 84 m，则:

　　混凝土自重G =a×b×h×g =38. 05×15. 84×0. 5 × 25 = 7534 kN;

　　水浮力 G1= ρ gv = 38. 05 × 15. 84 × 8 × 10 =48216 kN;

　　封底混凝土与钢管桩之间的摩擦力为:

　　F1= s × τ = ( 38. 05 + 15. 84) × 0. 5 × 2 ×120 + 2× 3. 14 × 21 × 0. 5 = 6533 kN;

　　查路桥计算施工手册，τ 取120 kN/m2。

　　封底混凝土以上钢管桩与土体的摩阻力按1/3极限摩阻力计算，得:

　　F2= ( a + b) × 2 × h1× τ = ( 38. 05 + 15. 84) × 2×11. 69 × 40 = 50398 kN;

　　式中:h1———钢管桩底至围堰顶高度;

　　τ ———土体极限摩阻力，按细砂土40 kN / m2计算。

　　则抗浮力 F = G + F1+ F2= 7 534 + 6 533 +50 398 = 64 465 kN;

　　安全系数 k = F/G1= 64 465 /4

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