鋼板樁雙錘送樁工藝在南太平洋地區的應用和前景

孫士奎 中交煙臺環保疏浚有限公司

1.工程概況

1.1 工程簡介

斐濟鐵礦砂碼頭項目位于斐濟共和國維提島西部首府勞托卡港口。擬建鐵礦砂運輸碼頭及集裝箱裝卸碼頭，可靠泊6萬噸級運輸船。設計碼頭總長度320m，碼頭前沿為鋼板樁連續墻和現澆混凝土胸墻結構，后方錨錠結構為長度22.5m鋼管樁，管樁澆筑混凝土作為鋼拉桿錨錠。

1.2 鋼板樁主要設計參數

鋼板樁連續墻采用歐洲阿賽洛米塔爾集團的HZM 1080MB-4工字型主樁與AZ 18/700雙拼Z型板樁連接而成，間距1.927m。

2.設備選型

2.1 地質參數

根據地質勘探資料，該區域表層為回填塊石土，+2.5～-17m之間為砂性回填土和部分中粗砂，0～-3m存在淤泥夾層，標慣擊數較小，-17～-33m之間的土體標慣擊數N=45～50+（澳洲標準），土體樣品表觀為類似泥巖，膠結碎石散布，孔隙較大，較易碎。

2.2 設備選型

根據地質資料顯示，土體上下層間標貫擊數相差較大，且多數泥巖，單純利用振動錘無法達到設計效果。采用沖擊錘，由于表層回填塊石較多，不利于鋼板樁定位、平面位置、垂直度的質量控制；同時，本工程涉及到了鋼管樁、鋼板樁等多種類型，多種直徑、多種長度的沉樁施工，最終選擇了雙錘施工方法。

2.2.1 振動錘的選擇

根據地質勘探資料，+2.5～-17m之間為砂性回填土和部分中粗砂，標慣擊數較小。根據振動錘施工原理，振動錘在松散至中等密實的無粘性土中，打樁速度最快也最有效，特別適合與拔樁及對已打入樁的回撥糾正。所以入巖前的立樁采用振動錘施工。本項目采用ICE-66C振動錘，最大激振力為2490kN，允許抗拔力為1423kN，根據后續施工實踐，振動錘的選擇滿足現場沉樁要求。

2.2.2 柴油沖擊錘的選擇

柴油沖擊錘進行樁體二次入巖施工，屬于雙作用沖擊錘，這種錘由封閉的錘芯組成，錘芯由液壓提升，向下擊錘時，外部的能量傳遞到錘芯上，產生的加速度大于重力加速度，從而產生強大的沖擊力作用在樁帽上。即樁頭峰值強度（δp），平均應力值（δm）為打樁阻力（土阻力+摩阻力）除以樁的橫截面積，計算公式見式（1）：

式（1）中，ε—錘擊效率，%。柴油錘的錘擊效率約在30%～40%。根據上述公式，計算出需要滿足6550kN的沖擊力，并根據《建筑施工手冊》中柴油錘型號的參數進行對比，錘芯重需要達到7.2t以上，故初步擬定為HD80柴油沖擊錘，但考慮到柴油錘能量損失，地質情況復雜，國外施工資源有限的特點，最終選定HD125型柴油錘用于施工。

3.施工工藝及方法

3.1 沉樁工藝流程

施工準備→基槽開挖→測量放線→安裝導向架→插打鋼板樁→拆除導向架→復打鋼板樁→結束。

3.2 工前準備

3.1.1 導向架制作

導架的結構布置采用雙層桁架形式，構件主要受力桿件材料使用上下兩層四條寬度為400mm，長度為12m的H型鋼。雙層雙向導向槽內布置卡槽，以控制鋼管樁的導向限位。液壓振動錘插一次沉樁完畢時，即將卡槽寬度增大鋼管樁與導架之間的間隙量，使得導架能夠順利的從已插打完的鋼管樁中拆分抽出。根據施工進度要求導向架長度每次駐位可完成6組組合樁沉樁。

3.1.2 導樁安裝

導架的固定依靠布置在導架兩側的4根寬度為400mm，長度為12m的工字鋼插入地下8m左右作為基礎，導向架與導樁的焊接固定形成一個穩定的結構體，從而保證導架在沉樁過程中起到鋼管樁的限位作用。

3.1.3 停錘標準

沉樁停錘以樁頂標高控制為主，貫入度作為校核。符合下列條件之一可以停錘：（1）當樁頂已達到設計標高，可以停錘；（2）當柴油錘滿負荷運行時，貫入度小于連續250擊每錘2mm或連續50擊每一擊小于1mm，可以停錘，并通知設計協商；（3）均不符合以上情況時，應及時停錘并報設計單位決定。

3.3 施工方法

每次導向架駐位可完成6組鋼板樁沉樁工作。施工順序為先試打主樁至設計標高，中間安插Z型板樁，移除導向架至下一個工作面。

3.3.1 導向架安裝

（1）施打定位導樁。計算定位導樁與鋼板樁軸線的距離，經測量放樣后，起吊ICE-66C振動錘，將定位導樁沉入地下，將定位錨樁施打至設計導向架標高后，進行導向架安裝。導樁沉樁過程測量全程觀測垂直度，并在沉樁完成后進行復核。

（2）導向架固定及測量精細定位。打好定位錨樁后，用吊機將已拼裝好的導向架吊起，其開口的一頭用鋼板臨時固定在定位樁上，另一頭對準軸線位置后焊接固定。在導向架上下層H梁上設置定位板，配合定位螺栓作為調節裝置，精確放樣定位板位置。

（3）鋼板樁定位。用130t履帶吊起吊鋼板樁，將鋼板樁豎直立起，并越過導向架頂部，在指定的定位板卡槽內下放鋼板樁，就位后測量復測位置，確保無誤后擰緊定位螺栓，收緊上下層導向架的定位板，通過導向架臨時固定住鋼板樁。

（4）振動錘初打鋼板樁。用130t履帶吊起吊ICE-66C液壓振動錘，再由振動錘夾住鋼板樁頂部，將鋼板樁沉至樁體無明顯下沉時停止，沉樁過程中采用2臺經緯前方交匯的方法進行沉樁過程中的垂直度控制。

導向架每安裝一次可以沉樁6組，根據導向架的尺寸，每6組樁為一個批次，按批次進行沉樁，每完成一個批次，就進行一次導向架的裝拆作業。

（5）拆除導向架。每一導向架定位范圍內，可施打6根鋼板樁，待6根鋼板樁均沉樁至樁體無明顯下沉后，開始拆除導向架。切割使定位導樁與導向架分離，導向架整體起吊移走，采用130t履帶式起重機起吊ICE-66C振動錘起拔錨樁，錨樁只拔除一側即可，剩余一側在安裝下一批次導向架時，可以重復使用。

（6）復打鋼板樁。拆除導向架后，用130t履帶式起重機起吊HD125型筒式柴油錘對鋼板樁進行復打，并根據設計沉樁要求將鋼板樁沉樁到終錘標準。

（7）插打AZ樁。130t履帶式起重機吊起AZ樁轉移到AZ樁樁位，通過人工、鐵錘、張緊法蘭等工具，進行C9鎖扣的對接，對接完成后起吊ICE-66C液壓振動錘并夾住AZ樁，沉樁至設計標高或因鎖扣阻力大等因素而不能繼續下沉時停止。

（8）復打AZ樁。AZ樁插打完成后，用130t履帶式起重機起吊HD125型筒式柴油錘對AZ樁復打至設計標高。該段連續墻施工完畢。

4.質量控制關鍵點

（1）錘擊沉樁時，樁錘、替打樁宜保持再同一軸線上。替打應保持平整，避免產生偏心錘擊。

（2）如出現貫入度反常、樁身突然下降、過大傾斜、移位、樁身損壞等情況，均應立即停止錘擊，及時查明原因。

（3）鋼板樁沉樁施工設置導向架等導向裝置，導向裝置應具有足夠的強度和剛度。導向架上的限位使用強度高、剛度好的鋼板，防止變形對樁體垂直度的產生影響。

（4）鋼板樁在施打前必須嚴格檢查，以保證鋼板樁平直，鎖口完好可靠；鋼板樁的規格和性能必須滿足設計要求。

（5）錘擊沉樁時，應密切關注錘擊振動和擠土等對碼頭周邊混凝土基礎的影響，及時記錄，如有異常變化，應停止沉樁。

（6）沉樁施工期間，尤其是低潮位沉樁時應加強對岸坡變形的觀測，水平位移控制標準為每晝夜≤3mm，每100m應設置1個位移觀測點。當岸坡變形出現異常情況時，應立即停止沉樁作業，查明原因，上報設計單位，并制定相應對策。

5.結束語

隨著南太平洋國家的經濟發展，制約經濟的港口設施勢必迎來建設的高峰期。而組合鋼板樁結構的碼頭，占用資源少，施工簡單方便，施工速度快，造價低，特別適合資源緊張的南太平洋島國地區。上述施工工藝可為類似地區類似工程的結構選擇、施工安排提供了可以借鑒的經驗。