锁口钢管桩围堰的应用（二）

二、锁口钢管桩围堰的设计与施工

　　1.设计

　　围堰设计实际上是：

　　①计算围堰内挖土和抽水时钢管植和支撑中的应力是否安全；

　　②确定围堰内封底混凝土的强度和厚度必确定锁口的形式，使其能注浆止水。确保锁口在复杂受力状态下不被破坏；

　　（1）围堰设计程序

　　a.设计资料收集。如气象、水文、地质等资料，还有加工制造、运输、吊装、桩锤等有关数据。

　　b.资料中的围堰设计参数计算。如风力、水流、波浪、土压力系数。

　　c.确定施工顺序。如对围堰支撑的要求，是水中去土，还是干挖。这一程序是关系围堰侧压力计算，很重要。

　　d.绘出围堰总图。拟定钢管桩直径，锁口形式，支撑间距及平面布置，绘于总图中。

　　e.围堰侧压力计算。进一步求出每米宽围堰的弯短和支撑反力。

　　f.按以锁口中心宽度换算成每根管桩的弯矩和支撑反力，检算桩的应力，设计或检算支撑。

　　g.按锤击沉桩的锤击力及允许的施工误差设计锁口。

　　h.计算作用在围堰的风力、水流力、波浪力，检算围堰的抗倾覆的稳定性。

　　（2）两种施工顺序的围堰布置方式

　　（3）设计要点简介

　　a.钢管桩的截面选择。它是围堰受力主要部件。初拟钢管截面尺寸必须符合《钢结构设计规范》（GBJ17－88）的规定：钢管（直）径（壁）厚比的要求。为钢材屈服强度。A3钢D/t≤100.在保证钢管总体稳定性前提下，因要穿过密集孤面、片石堆积和木质沉船，为防止在柴油锤的强击、偏打、桩帽接触不良及桩垫材料恶化等造成桩端部出现式压曲或局部压曲，故在管桩下端要贴焊定钢板补强，补强板的厚度与原管壁叠合后的径厚比D/t≤0.8 X 50＝ 40.D/t＜50是研究数据，0.8是两层叠合板的折减系数。

　　b.钢管桩的支点处理。钢管桩与围堰支撑的水平圈梁接触处防止钢管压曲办法是：

　　①钢管内加钢环；

　　②填早强砂浆或有圆弧面的木垫块，使集中力变均布荷载。然后按有关公式检算钢环或管壁强度。

　　钢管与封底混凝土接触处要作两点处理：

　　①接触处弯矩峰值很高，要按照连续梁在支座处削减负弯矩峰值办法进行。即Me=M－Rl/8，式中，M，R，L分别是封底混凝土处弯矩、支反力、厚度；

　　②按均布荷载q＝R/l检算管壁强度，若不够：

　　a.如管桩不拔除，则在管桩吸泥，灌注混凝土；

　　b.如管桩要拔除倒用，则如图4所示，做成双壁圆筒。

　　c.封底混凝土的厚度。低强度混凝土，在抗静水压力和承托承台新鲜混凝土重力时要增加厚度，则相应增加基底开挖量，增加钢管桩长度；若提高混凝土标号，厚度减薄，开挖量减少，桩规少。所以应尽量提高混凝土的标号，减薄混凝土厚度。注意厚度是削减弯矩值参数之一，要兼顾这个因素。

　　d.围堰支撑主要功能是支撑围堰外侧压力的。在设计时应增加两个功能：

　　①在围堰内封底混凝土之前，作用围堰上的风力、水流力、波浪力应通过支撑传给钻孔灌注桩的钢炉筒上；

　　②大体积承台的围堰，支撑应兼做脚手架，承受竖向荷载。

　　e.锁口的设计。锁口能否止水是围堰成败的关键之一。为保证锁口能止水：

　　①要保证锁口有足够强度不开裂。对锁口强度检算主要是受力分析难。笔者认可这样假定的：

　　a.两根桩在同一平面内对称倾斜1/100，造成锁口一端受拉，一端受压；

　　b.在平面外，两根桩相反方向各倾斜1/100，锁口受弯、扭、剪；

　　c.一根下沉带动相邻桩下沉，锁口受剪；

　　d.管桩锤击下沉时旋转使锁口受扭，旋转力按锤击力的10％。以上各计算力的大小时均以锤击力为基数。

　　②要使锁口有空腔可灌浆堵漏。

　　围堰在封底混凝土后抗倾覆力计算时要考虑锁口内浆体粘着力，封底混凝土与围堰外侧压力对桩端的嵌固力。

　　2.锁口钢管桩围堰的施工

　　（1）在钻孔灌注桩施工平台周边安装导向架。设上、下两层，力争高精度控制桩的倾斜。

　　（2）在导向架上按理论尺寸放线定出各桩的位置，在导向架内插入桩，用震动打桩机下沉到设计标高。若高位止桩，查阅地质资料，如遇到沉船、孤石、片石等地段，用吊机将柴油锤套在桩顶，将桩锤击到位。

　　（3）锁口内射水冲洗灌注粘土水泥浆，为了阻止碎石和硬上进入锁口，在桩下插前于锁口槽口下端先焊坡度1：6的挡板。

　　（4）按设计要求安装围堰支撑。

　　（5）围堰内开挖。泥土用抓斗冲抓或射水吸泥。沉船用冲击钻机和旋转钻机破碎，船梆的大方木由潜水工人水下切割。孤石由潜水工水下作业消除。片石因堆砌整齐，且用砂浆钩缝，故在于挖时用钢纤凿开或用撬棍撬松，人工清除。

　　（6）在封底混凝土后灌筑承台、塔肢或墩身。

　　（7）钢管桩的拔除。在用震动打桩机震松锁口的浆体后，用液压千斤顶顶出。