煤、水泥礦渣碼頭鋼管樁施工技術

王晶

摘 要：鋼管樁施工是碼頭項目施工控制中的重點，直接影響到整個項目工程質量。本文以某新建煤、水泥礦渣碼頭為案例，結合實際施工情況對碼頭鋼管樁的施工工藝展開概述，并詳細分析了鋼管樁施工過程中沉樁的施工質量控制要點。

關鍵詞：煤水泥礦渣碼頭 鋼管樁 沉樁流程

1.工程概況

本項目位于巴基斯坦南部卡拉奇市卡西姆港，為高樁梁板式碼頭，碼頭長565m，寬20～35m，項目碼頭樁基為鋼管樁，包含有Φ1.2m、Φ1.0m及Φ0.8m三種樁徑，全部鋼管樁樁基均位于海上，采用水上沉樁施工方法。

2.工程施工環境2.1工程氣象條件

項目所在地一年大部分時間氣候炎熱，冬季（1～2月）平均最低氣溫13℃，夏季（5～6 月）平均最高氣溫34℃。雨量稀少，年平均降水量200mm。

2.2工程地質條件

結合本工程現場地基土的力學性質、土壤成因、巖土成分及地質結構等，可將本項目施工場地大致分為3個工程地質層組，-21m以上為粘性土，-21m～-26m之間為砂礫夾層，-26m以下為砂巖層。

2.3工程水文條件

該項目位于卡西姆港天然紅樹林防波堤內，紅樹林抵擋了航道外阿拉伯海大部分風浪，航道內水域沒有足夠空間形成大浪，現場施工主要考慮本地風暴或者過船形成的波浪影響。本工程選用MSL Hating（+1.6m）為水位基準面，最高天文潮位：+4.01m，最低天文潮位：-0.61m；結合現場調查發現，平均最高高潮位范圍是+2.5m～+2.7m，平均最低低潮位范圍是+0.4m～+1.0m。漲潮最大流速1.03m/s，落潮最大流速1.29m/s。

3.鋼管樁施工前期準備3.1搭建項目監測體系

結合當地海水漲潮情況，為整體把握施工過程中樁基平面位置和沉降情況及水位、水流速度變化等，項目施工前期需搭建監測體系，預設監測頻率和報警值，以實現上述指標的實時監控。

3.2合理選擇樁錘

本工程碼頭鋼管樁樁基樁頂設計標高+3.0～+4.1m，樁底設計標高-28.2～-32.2m，結合工程地質條件分析，入土深度約20m，且樁基施打需要穿過砂礫夾層，結合以往在該地區施工經驗，以及顧及到境外工程的可靠性，最后擬定Φ1.2m和Φ1.0m鋼管樁施工使用D180型柴油錘，Φ0.8m鋼管樁施工使用D128柴油錘進行。項目施工采用了重錘輕打的施工方式，有效保證了施工的連續性和施工質量，事實證明施工效果非常好。

3.3制備和運輸鋼管樁

碼頭鋼管樁樁長33.0～38.0m，樁徑包括Φ1.2m、Φ1.0m和Φ0.8m三種，其中Φ1.2m，Φ1.0m和Φ0.8m的鋼管樁壁厚分別為19mm，17mm和15mm，材質均為Q345B。鋼管樁由中國采購鋼板，運至卡拉奇鋼護筒加工廠采用螺旋焊機組進行加工。鋼管樁生產分為鋼筒卷制（螺旋焊接）、噴砂除銹和刷防腐涂層3道工序。鋼管樁在其頂部和樁尖內側增設加強環，外部涂刷一層重型防腐涂層，涂刷材料是灰色厚漿型改性環氧漆，潮差區和浪濺區涂刷層厚度1500μm，全浸區和泥下區涂刷層厚度1000μm。待鋼管樁全部制備完成并驗收達標后，鋼管樁吊裝在樁身兩端0.207L處焊接兩個吊耳作為吊點，由平板車運至項目臨時碼頭，通過臨時碼頭上方駁（盛世2#）直接運至施工現場進行施打。

3.4選擇樁船

本工程打樁船的樁架在進行高度設計時要充分符合樁長和水深需求，動力系統（如錨泊、收放等系統）必須符合當地的施工環境，因此選擇了“航工樁四”樁船，其各項性能指標詳見表1。

4.鋼管樁施工流程及技術要點

4.1合理安排打樁順序

綜合考慮工期因素、施工工序等因素，樁基施打整體順序為：由碼頭西側開始、逐步向東側推進施工，同時考慮樁徑的影響，樁基施打先岸側后海側。另外需考慮樁徑由岸側打樁船船體移動和斜樁扭角對附近樁位順序的影響，統一排序，確保達到提高施工效率的目的。

4.2合理控制平面位置

樁身每1m設置一刻度，再從樁頂10m范圍內加密，以利于沉樁過程的觀察與控制。通過采用全站儀輔助GPS確定樁位，搭建布設控制點的臨時平臺。利用水準儀把控并復核沉樁高度，為檢驗沉樁的準確性，測樁時應將觀測樁接近籠口側邊線，經緯儀需每次都進行后視基準點的校準。

4.3沉樁流程

正式沉樁前需進行試打作業，以確定沉樁參數。沉樁施工工序：打樁船粗定位→打樁船拋錨→運樁駁船定位→打樁船移位進行吊樁→樁進打樁架龍口→精確定位→壓樁→復測樁位→壓錘→錘擊沉樁。其中各工藝的注意要點：

（1）吊樁、移船：借助松緊錨纜完成鋼管樁的吊樁和打樁船的移船工作，移船時防止錨纜絆樁、碰樁。漲、落潮時，應隨潮水的漲、落適時松、緊纜繩，以保持船位不變和防止個別錨纜受力過大。

（2）定位：由岸上技術人員指揮確定打樁船大致位置，后下樁控制在樁尖未到達泥面，此時打樁船通過抱樁器，使得樁進入龍口，固定好背板，套替打，除去小勾；借助松緊錨纜準確樁定位，繼續沉樁至樁尖深入3m時，暫停沉樁進行垂直度校正，后繼續沉樁至不再下沉，并校準樁位。沉樁時根據現場的水下地形，則需預留出打樁偏位的提前量，確保最終的沉樁偏位滿足規范要求。

（3）壓錘：松開樁錘，直到樁不再下沉后，檢測樁錘、替打、樁身在同一直線時，除去大鉤，松卻抱樁器、背板。在自沉或壓上錘和替打后，如發現樁基偏位較大，須將樁基拔起后，重新定位調整，禁止在沉樁過程中擠樁糾偏，以免因過大的調整而使樁身變形或損壞。

（4）開錘：初打時可能下沉量較大，宜低錘輕打，隨著沉樁加深，沉速減慢，起錘高度可漸增。

（5）退船：吊設起樁錘及替打，樁頂出現后松緊錨纜，將打樁船移至向樁駁船，開展循環打樁。打樁過程中要認真記錄錘擊沉樁過程，錘擊以陣次記錄，陣次按照樁身每下沉1.0m為標準區分：當樁尖沉入硬土層后，一陣為0.5m；當樁端在控制標高0.5m以內時，一陣為0.1m；最后貫入度可以最終10下平均貫入量或最終0.1m為準。同時要認真記錄沉樁過程中出現的問題，如斷溜樁、貫入度異常、樁身損壞，樁身突然下降、過大傾斜、移位等。

4.4控制沉樁的標高

（1）當樁頂到達設計標高時，最后10下的錘擊貫入度低于15mm/擊。

（2）當最后10下錘擊平均貫入度低于3mm/擊，且樁頂低于設計標高2m時可連續錘擊30～50下或貫入100mm，確認貫入度無變化時可終止沉樁。

5.結束語

綜上所述，由煤、水泥礦渣碼頭項目的施工和后期運營效果發現，鋼管樁的施工效果非常明顯，為項目創優奠定了基礎。在進行鋼管樁施工時要嚴格按照技術規范要求進行施工，對于施工過程中遇到的問題需及時進行分析和處理，最大程度保證工程的施工質量。

參考文獻：

[1]吳軍強，錢菲菲，王鵬，等.鋼管樁耐久性研究的發展與應用[J].寧波工程學院學報，2010（03）：45-47.

[2]陳萬佳.港口水工建筑物[M].北京：人民交通出版社，1995.