深水淺覆蓋層鋼管樁施工控制技術研究

◎劉炎順 佟立春 中交（長沙）建設有限公司

結合實際情況來看，橋梁施工項目的實際施工難度比較大，所面臨的施工環境較為復雜。橋梁項目的施工質量會對地區的經濟發展、居民出行安全會造成直接性的關系，由此來看，在實際施工過程中，必須要對橋梁施工技術予以重視，同時持續性的提高施工技術水平，采取合適的施工控制措施，以保證施工項目的整體施工質量符合設計及規范要求。鋼管樁基礎施工技術對于橋梁施工項目具有重大現實價值。

1.工程概況

本文以S238安化縣東坪至渠江公路獅子山大橋橫跨柘溪水庫建設項目作為研究案例，流域的東側棧橋設置在0#～1#墩，橋梁的跨距設置為：15m、12m、6m、33m，棧橋的總長度設置為66m，棧橋的寬度設計為8m。流域的西側的棧橋直接與原施工單位建設的棧橋進行連接，延長段可以設置在3#～2#墩，橋梁跨距設計為12m，棧橋的總長度設計為36m，橋面寬度設計為6m。東西兩側建設的棧橋可以為原材料、設備運輸提供巨大的便捷，可滿足50t履帶吊進行滿荷載吊裝作業。為能夠給橋墩樁基礎施工提供便利，可以在棧橋的上游設置鉆孔作業平臺，作業平臺的尺寸設置為：1#墩18m×20.1m，2#墩15m×20.5m。2#～5#墩的主棧橋的延伸段設計使用鋼管樁基礎，具體的規格尺寸設計為φ1200×14mm，斜向支撐設計使用的是φ630×8mm、φ426×6mm，主橫梁設計使用的是2HM588×300。棧橋的兩側設計有護欄、照明設備及警示標牌等附屬物。

2.鋼管樁施工方法

棧橋鋼管樁考慮施工區域水深較深，且水底地質條件復雜采用常規的“釣魚法”施工難度很大。擬采用600t汽渡船搭載90t履帶吊組成水上起重工作平臺，進行水面施工鋼管樁。90t履帶吊進行水上入樁、接長至泥面，120振動錘進行振樁自穩后采用12t液壓沖擊錘錘擊跟進，確保鋼管樁進入巖層。

（1）汽渡船加固。600t汽渡船+2個浮箱（30m×1.5m×1.0m），用以保證90t履帶吊在船上作業時，各工況下的船舶穩定性及浮力儲備。

（2）履帶吊上船。90t的履帶吊從碼頭部位移動至汽渡加固部位，使用型鋼對履帶吊進行加固處理。帶履帶吊加固作業完成以后，使用汽車吊吊裝大臂，施工人員對振動錘及沖擊錘進行調整，最后進行試作業。

（3）施工人員加工制作4個鐵錨，2個定位架，然后在船舷上標記出軸線及定位架安裝的位置。

圖1 履帶吊上船示意圖

（4）材料上船。按照鋼管樁施工順序，依次將所需的原材料搬運至船上，計算出單次施工所需的具體耗材量。

（5）拋錨定位。當RTK定位作業完成以后，船體借助自身的牽引力穩定船位，交通船先在上游拋投，而后在下游拋投。

（6）施工人員對定位架的位置進行復核，在復核無誤的情況下，使用履帶吊吊運第一節管樁，同時在管樁的頂部安裝耳板，然后調運第二節管樁，當前兩節管樁對接完成以后進行焊接。按照以上工序依次安裝剩余管樁，直至管樁深入至泥層中。

（7）振樁。使用夾具夾住振動錘，然后使用履帶吊掛住振動錘，夾緊以后開始進行振樁作業。正式施工之前，施工人員應該在管樁上標記刻度，便于后期施工控制。

（8）沖擊錘沉樁。施工人員將振動錘拆除，換用錘擊錘，對鋼管樁的位置進行測量，如存在偏差可對其進行調整，當調整就位以后使用沖擊錘進行沉樁。沉樁過程中，施工人員應該頻繁的檢查管樁的傾斜度，一旦管樁出現偏差，應該立即進行糾偏，并形成完整的沉樁作業記錄。

（9）船舶移動至下一個管樁部位，按照以上施工流程循環施工。

（10）平聯、斜撐、上部結構。除1#橋墩的前兩跨使用打樁船安裝平聯、斜撐、上部結構以外，其他部位均使用50t的履帶吊進行施工[1]。

2.1 精確定位

沉樁作業之前，嚴格地按照設計圖紙計算出每一個樁位的具體坐標，待導向架安裝完成以后，可以使用卷揚機將打樁船牽引至指定部位，保證定位的精準性（見圖2）。

圖2 沉樁作業施工

2.2 沉樁順序

沉樁順序為：先對岸邊進行施工，然后對江側進行施工；先對上游進行施工；后對下游進行施工。

2.3 鋼管樁施打

1）鋼管樁沉放。鋼管樁沉放應該分節段進行施工，單根管樁的長度設置為12m，當管樁運輸至施工現場以后，需在樁身表面標注刻度，便于施工過程中各項數據收集及施工控制。

2）振動錘沉樁。待前期準備工作均完成以后，使用履帶吊掛住振動錘，對液壓夾具進行調整，保證管樁被牢固地夾住，在鋼管樁自身重量及振動錘的作用下，緩慢地沉入泥面中。對管樁的垂直度及水平位置進行測量，如檢查合格以后，則可以開始進行捶擊。施工過程中，管理人員需加強監測，并形成完整的施工記錄。

3）沖擊錘沉樁。施工人員可使用振動錘完成立樁，使用液壓錘進行錘擊。沖擊過程中，施工人員應該結合現場的具體情況合理的控制錘擊的頻率及沖程，通常情況下，沖程應該控制在0.2m以內，施工人員需密切的觀察管樁是否存在偏位現象，沖擊錘是否存在偏位現象，定位架是否存在偏移現象等等，一旦發現問題應該立即暫停施工，并對施工技術參數進行合理的調整。

4）沉樁到位。管樁沉放將管樁底部的標高作為主要控制手段，管樁的貫入度作為輔助控制手段。當使用沖擊錘將管樁沉放置設計標高以后，同時管樁的貫入度不超過3cm/10錘時，施工人員即可停止沉樁作業，轉而對下一根管樁進行沉放。

5）植樁。當管樁沉放深度超過5m，但是未超過8m時，鋼管樁利用自身的重量可以實現穩定，所以施工人員可以先安裝棧橋及上部結構，從而形成一個植樁作業平臺。將沖擊鉆運輸至作業現場，將已經沉放的管樁作為護筒，通過沖擊作業成孔。當鉆進至設計深度以后，可以使用空壓機配合吸泥管進行清孔作業。①鉆機選型。棧橋與管樁可以細分為兩種規格：φ1000mm、φ1200mm，選擇使用沖擊鉆，鉆頭的規格為96cm或是116cm。②鉆機安裝。結合具體的施工要求，對鉆機擺放的位置進行調整，保證鉆機的鋼繩與樁位的中心線保持一致。③鉆機鉆進。開鉆過程中，可以使用小沖程進行作業，保證成孔的垂直度符合設計及規范要求。每次提錘的高度應該控制在1m以內，施工人員應該及時踩踏控制板，避免鋼絲繩過于松弛。當鉆孔深度超過1m時，可以適當加大提錘的高度[2]。④清孔。當鉆孔至設計深度以后，施工人員對成孔質量進行檢查，在檢查合格的情況下，進行清孔作業。清孔作業的具體情況可以參照圖3中所示信息。

圖3 鋼管樁內清孔示意圖

6）鋼筋籠安裝。當清孔作業完成以后，需保證孔底的沉渣厚度控制在5cm以內，孔內的泥漿比重不超過1.05。當各項技術指標均符合設計及規范要求的情況下，開始吊放鋼筋籠。

7）混凝土澆筑。當鋼筋籠吊裝作業完成以后，施工人員即可安裝導管，并澆筑C30混凝土。

3.鋼管樁施工控制技術分析

3.1 鋼管樁焊接

鋼管樁對接過程中，施工人員應該加強測量的頻率。管樁對接操作具體為：使用履帶吊吊運第一節管樁，同時在管樁的頂部安裝耳板，然后調運第二節管樁，當前兩節管樁對接完成以后進行焊接。管樁對接過程中可以使用經緯儀對管樁對接的垂直度進行測量，當垂直度檢測合格以后，對管樁進行點焊固定。焊接部位需要設置坡口，待焊接作業完成以后，可以在焊縫部位設置δ12mm厚度的鋼板加勁。

表1 沉樁質量控制標準表

為確保管樁焊接施工質量，施工人員應該需嚴格地按照以下要求進行施工：

1）首節鋼管樁的頂部可以不設置坡口，但是必須保持垂直斷面，第二節管樁的底部需要設置坡口。

2）首節鋼管樁的頂部所處的平面應該與軸線保持垂直狀態。

3）在對接鋼管樁過程中，盡可能在天氣狀況良好時進行施工，降低施工難度。

4）焊接作業過程中，應該先進行間斷焊接作業，而后進行滿焊接作業，在最大程度上減少焊接變形。

3.2 沉樁記錄

沉樁過程中，施工人員嚴格地按照要求填寫記錄表，保證填寫數據的正確性與真實性。

3.3 沉樁注意事項

1）沉樁作業的初期階段，應該采用輕振慢打進行施工，頻繁的檢查沉樁位置的精準度，如若出現較大的傾斜度，則應該立即對其進行修正。

2）沉樁作業過程中，施工人員應該適當地降低沉樁速度，避免出現溜樁現象，如若溜樁比較嚴重，則需要根據具體的情況進行處理。

3）振動過程中，單次振動持續的時間應該控制在10～15min比較合適，避免因振動持續時間過長而導致錘體損壞。

4）沉樁作業的后期階段，可以適當地增大沖程與沖擊的頻率，對鋼管樁的水平位置及垂直度進行測量。

5）錘擊過程中，密切關注樁身及錘體的運轉狀態，如若發現異常現象，可以使用履帶吊進行合理的調整[3]。

6）沉放深度如未超過4m時，則應該將沖程控制在0.2m以內。

7）最大沖程不得超過0.5m。

⑧停錘時，需保證沖程滿足3cm/10錘。

8）沉樁作業應該一氣呵成，非特殊原因中途不得間斷。

9）為保證沉樁施工質量，盡可能在天氣狀況良好時進行施工，降低施工難度。

3.4 鋼管樁遇溶洞時處理措施

1）需穿過溶洞時，可以將巖層作為持力層。

2）密切關注管樁的貫入度，并做好詳細的施工記錄。

3）鋼管的端頭應該與軸線保持垂直狀態。

4）地質勘察過程中，如若發現管樁下側1m以內存在溶洞，則應該繼續沉放管樁，直至鋼管樁穿過溶洞為止。

3.5 嚴格控制鋼管樁下沉控制

1）盡可能在天氣狀況良好時進行施工，降低施工難度。

2）沉樁應該在水位穩定、風力不超過6級的時間段進行施工。

3）振動錘的精準度必須符合設計及規范要求，保證鋼管樁的施工質量及施工過程中的人員安全。

4）嚴格地按照設計要求及規范要求進行施工，嚴密把控沉樁作業的質量[4]。

4.結語

綜上所述，棧橋鋼管樁基礎在橋梁施工項目中應用頻率比較高，如何有效的保證樁基礎的施工質量是施工單位所關注的核心問題。此次研究通過對施工過程中進行嚴密的監測與檢驗后得出，鋼管樁的貫入度、水平位置、垂直度均符合設計及規范要求，施工質量完全符合設計及規范要求，項目取得了較為理想的施工成效，值得在大范圍內進行宣傳推廣。