海港工程大直徑鋼管板樁施工技術及效益分析

李楊春

摘 要：隨著我國社會經濟的快速發展，海港建設工程數量在不斷地增加。在此類工程建設中，先進施工工藝的應用及施工質量的提升對于工程綜合效益的提升具有積極意義。文章以巴基斯坦地區的工程建設為例，以大直徑鋼管板樁工藝及應用進行探究。首先分析了工程實例，然后闡述了大直徑鋼管板樁施工技術要點，然后對該工藝應用于工程建設的效益進行總結。

關鍵詞：鋼管板樁施工 樁基工程 棧橋搭設

1.引言

鋼管樁多應用于橋梁樁基工程及近海、沿海碼頭工程。對于鋼筋混凝土預制樁來說，鋼管樁具有多重優勢，如穿透能力強，打樁操作便捷，安全性更高，施工進度快，承載能力突出等，可將其應用于各種復雜地形中。

2.工程實例概述

巴基斯坦卡西姆項目采用大直徑鋼管板樁作為碼頭前沿胸墻樁基，對巴基斯坦地區大直徑鋼管樁施工技術進行專項研究，總結出一套完善的施工方案，在卡西姆項目沉樁中得到成功的運用。該工藝適用于碼頭前沿胸墻樁基礎施工，深水墩圍堰施工。本工程沉樁采取鉆打結合的方式，先將管樁初打至硬土層，然后旋挖取出樁心土減少摩阻力，再復打至設計標高。

3.大直徑鋼管板樁施工技術分析

3.1棧橋樁沉樁

棧橋鋼管樁采用航工樁四沉樁，沉樁時，利用打樁船上GPS直接測出樁的平面坐標位置，與設計坐標相比較，指揮打樁船移動到設計位置。樁的垂直度利用靠尺在互相垂直的兩個方向上控制。沉樁施工時，測量工程師一定要控制好沉樁標高。沉樁以標高控制為主，貫入度校核。沉樁質量要求：平面位置偏差≯10cm，傾斜度<1%。

3.2棧橋搭設

為了保證旋挖作業的順利進行，需要搭設作業平臺為旋挖鉆機操作提供便利。鋼管樁施工之前需要在鋼管樁岸側設置臨時鋼棧橋。依據該工程前期勘查所得的數據資料，-20～22m高程處為地質突變區，鋼管樁深入至該位置中，樁頂的高程應該在8～10m范圍內，為了給旋挖施工提供便利，保證鋼棧橋結構整體的穩定性，本次施工將鋼棧橋頂的高程設置為7m。該工程中的棧橋是由多個連續梁組成，而每梁的結構貝雷桁按照統一規格進行制造，尺寸為5×12m，而橋面的寬度為9m。在施工中，需要依據鋼管樁施打的方向逐漸向前，實施流水施工模式。

鋼棧橋在每跨影響范圍內鋼管樁以及鋼板樁在到達指定位置后可拆除，并逐漸向前推進。橋梁的上部結構是使用100T履帶吊配合人工進行拆除，再吊裝至碼頭鋼管后方的舶上。棧橋樁拔樁使用100T履帶吊配150型振動錘進行。

3.3大管樁初沉

鋼管樁的初沉精度最關鍵，根據設計給出的允許誤差標準為：平面位置允許偏差10cm，垂直度1/75，兩樁中心距離允許偏差8cm。按照傳統的吊樁方式是捆樁，但由于直徑大，捆樁的難度很大，故設計了吊樁吊耳。為了精確定位以及保證鎖口的位置，經過摸索后，初沉樁按照以下步驟進行：

①打樁船從運樁舶取樁后，將樁立起來，進入下背板。然后通過打樁船上的卷揚機對樁進行旋轉調整鎖口到正確位置后，再將替打套進樁頂。②打樁船移船就位，通過船上GPS進行初定位，然后由岸上正面和側面的兩臺全站儀對垂直度和平面位置進行精確定位。通過調整壓艙水來調整左右方向垂直度，通過調整樁架的前俯和后仰來調整樁的前后垂直度。③考慮到水的流速和樁自重對樁船前后的影響，在精確就位的時候要留一定的預留量，根據摸索的經驗，一般是向前預留5～10cm，根據潮流方向和大小，向潮流的反方向預留3～5cm。④樁自重入土后，岸上儀器再對樁位和垂直度進行校核。如果樁在入土過程中變位在2cm以內，垂直度在規定的允許范圍內，則可以壓錘。否則將樁拔起來重新就位。⑤壓錘后，岸上儀器再次校核樁位，此時由于樁錘、替打、樁自重全部不是由船來承受，打樁船的船頭浮起，樁向后仰，此時要調整樁的垂直度。當樁的垂直度調整后再次復核樁位，如果位置和垂直度在允許的誤差范圍內，并檢查打樁船的各錨纜是否收緊，確認完上述工作后，可以開始錘擊。⑥每打一錘岸上儀器要校核一次樁位和垂直度。在初沉過程中，由于地層堅硬，但為了達到方案制定的標高，每根樁的錘擊數需控制在1300錘左右，最后的貫入度在2mm左右，少數地質復雜的樁錘擊數達到了1600錘。

3.4大管樁旋挖施工

鋼管樁初沉結束后，需立即開始旋挖鉆機作用，將樁內的土全部挖出。在沉樁過程中需要對垂直度以及標高進行跟蹤觀測。同時，需依據底層的實際分布情況對挖孔底標高進行管控。根據以往的工作經驗，初步確定根據地層土質情況，挖孔底標高比鋼管樁設計底標高高出0.5～1.0m來控制。如表1所示。

3.5鋼管樁復打

鋼管樁內的土挖出后，打樁船來對樁進行復打作業。復打相對簡單，打樁船移船就位，替打套進樁頂后，檢查樁架的垂直度滿足要求后開始錘擊。復打時受潮水影響，只有趁潮高在+2.5m以下時施工。旋挖結束后，樁多位于設計標高位置。施工中，錘擊數量為700～800錘左右，而貫入度平均8～10mm。

3.6鋼板樁施工

鋼板樁施工中需注意：張拉器中間的長螺桿頂在鋼板樁中間，兩邊扣在鎖扣之內，來張拉板樁；鋼般樁運輸，用平板車將板樁運至碼頭前沿；鋼板樁施工平臺及鋼板樁導向架安裝；起吊鋼板樁垂直放置于施打位置的內側利用5T葫蘆加固；用振動錘夾起板樁吊耳吊起板樁通過已安裝好的導向架進入大管樁鎖口；開啟振動錘沉樁。

4.施工效益分析

與傳統的鋼管樁樁基相比較。鋼管板樁樁基施工工藝在生產效率、經濟成本都具有明顯的優勢。

（1）工期效益

由于白天港區有船通行，打樁船作業只能晚上施工，板樁施工可利用棧橋上100T吊車白天進行。工期分析：鋼管樁施工功效每天2根，鋼板樁施工利用100T吊車在白天進行，與鋼管樁沉樁不發生干擾，不占用關鍵工序時間，這樣就大量減少施工時間。

（2）經濟效益

對于兩種不同樁基礎其費用成本粗略對比如下：

①采用全部鋼管樁基礎預算總費用：29685萬元。材料費用：16089萬元；施工費用：13498萬元；其它費用：75.0萬元。

②采用鋼管板樁基礎總費用：28379萬元。優化設計費：326萬元；材料費用：11600.4萬元；施工費用：16303萬元；其他費用50萬元。

總節省費用：

29685-28379=1306萬元

（3）社會效益

該工程的設計采用了全新的結構型式，施工工藝的制訂和實施在國內是首次，在國外也是首次，實踐檢驗證明其效果良好，對該類型結構的樁基施工具有一定的指導意義。

5.結束語

綜上所述，為滿足我國海上經濟的發展，大型碼頭建設數量日益增加，海港工程也凸顯出了深水化及大型化特征，為了滿足工程建設需求，項目部采用大直徑鋼管板樁作為碼頭前沿胸墻樁基，對巴基斯坦地區大直徑鋼管樁施工技術進行專項研究，總結出一套完善的施工方案，并在卡西姆項目沉樁中得到成功的運用，填補了我國和該國在該領域的空白，對該類型結構的樁基施工具有一定的指導意義。

參考文獻：

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