淺談海上鋼管樁的施工

王善武　劉振爽

【摘 要】本文結(jié)合威海長會口大橋棧橋、平臺基礎(chǔ)鋼管樁的施工，對海上鋼管樁的施工特點及施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題作了詳細的分析。

【關(guān)鍵詞】威海長會口大橋；海上鋼管樁；施工

0.工程概況

威海長會口大橋是威海市環(huán)海公路的重要組成部分，橋梁全長2004m，橋型布置為3*（4*25）+2*（4*35）T梁+（117+230+117）雙塔雙索面斜拉橋+4*（4*35）+4*（4*25）T梁。橋位區(qū)海洋性氣候特點突出，其施工前期修筑棧橋、平臺均采用鋼管樁基礎(chǔ)。

1.鋼管樁應(yīng)用現(xiàn)狀及施工特點

1.1鋼管樁應(yīng)用現(xiàn)狀

鋼管樁基礎(chǔ)具有施工快捷、安全以及機械化作業(yè)程度高的特點，常在大型海上橋梁、港口及碼頭下部結(jié)構(gòu)中采用，具有可觀的應(yīng)用前景。近年來，橋梁鋼管樁基礎(chǔ)被廣泛應(yīng)用，最突出的工程實例就是東海大橋和杭州灣大橋，其海上臨時平臺、棧橋也廣泛應(yīng)用鋼管樁基礎(chǔ)。

1.2海上鋼管樁沉樁施工的特點

海上鋼管樁沉樁施工，定位難以使用常規(guī)測量方法，需要采用GPS測量定位技術(shù)，海上自然條件惡劣，有效作業(yè)時間少。

2.樁基施工

2.1鋼管樁加工及運輸

鋼管樁由廠家按圖紙通長加工成型，在施沉過程中不需要進行管節(jié)接長，鋼管樁在廠家加工時應(yīng)保證直縫錯位。成品進場時，廠家必須提供卷制鋼管樁所用鋼材的產(chǎn)品合格證、質(zhì)量保證書以及鋼管樁的出廠產(chǎn)品合格證。鋼管樁進場前嚴格按質(zhì)量檢查程序進行檢驗，主要檢驗內(nèi)容包括鋼管樁的焊接質(zhì)量及外形尺寸。鋼管樁用駁船運輸至工地。

2.2測量放樣

鋼管樁施工采用全站儀測量。

2.3鋼管樁插打注意事項

（1）鋼管樁施打時要注意樁頂標高的控制，樁頂標高應(yīng)控制在正誤差10cm以內(nèi)。當(dāng)鋼管樁進尺極慢或施沉困難時，則不能強行施沉，以免鋼管偏位或變形，要分析其原因。

（2）鋼管樁施打時，若樁頂有損壞或局部壓屈，則對該部分予以割除并接長至設(shè)計標高。

（3）鋼管樁施工的平面位置、傾斜度必須滿足下列要求：平面偏位≤300mm，傾斜度≤1%。

3.鋼管樁在沉入過程中發(fā)生的質(zhì)量問題

3.1鋼管樁頂變形

3.1.1現(xiàn)象

鋼管樁在施打過程中，特別是較長的樁，經(jīng)大能量、長時間打擊，產(chǎn)生變形。

3.1.2原因分析

（1）遇到了堅硬的障礙物，如大石塊、混凝土大塊等物難于穿過。

（2）遇到了堅硬的硬夾層，如較厚的砂層、砂卵石層等。

（3）由于地質(zhì)描述不詳，勘探點較少。

（4）樁頂?shù)臏p振材料墊的過薄，更換不及時，選材不合適。

（5）打樁錘選擇不佳，打樁順序不合理。

（6）穩(wěn)樁校正不嚴格，造成錘擊偏心，影響了垂直貫入。

（7）場地平整度偏差過大，造成樁易傾斜打入，使樁沉入困難。

3.1.3防治措施

（1）根據(jù)地質(zhì)的復(fù)雜程度進行詳細勘察，加密探孔，必要時，一樁一探（特別是超長樁施打時）。

（2）放樁位時，先用釬探查找地下物，及時清除后，再放樁位點。

（3）平整打樁場地時，應(yīng)將舊房基等物挖除掉，場地平整度要求不超過10%，并要求密實度，能使樁機正常行走，必要時鋪砂卵石墊層、灰土墊層等措施。

（4）穿硬夾層時，可選用射水法、氣吹法等輔助措施。

（5）打樁前，樁帽內(nèi)墊上合適的減振材料，如麻袋、布輪等物，隨時更換或一樁一換。穩(wěn)樁要雙向校正，保證垂直打入，垂直偏差不得大于0.5%。

（6）打壞變形的樁頂，接樁時應(yīng)割除掉，以便順利接樁。

（7）施打超長又直徑較大的樁時，應(yīng)選用大能量的柴油錘，以重錘低擊為佳。

3.2沉樁達不到設(shè)計要求

3.2.1現(xiàn)象

樁設(shè)計時是以貫人度和最終標高作為施工的最終控制。一般情況下，以一種控制標準為主，以另一種控制標準為參考。有時沉樁達不到設(shè)計的最終控制要求。

3.2.2原因分析

（1）勘探點不夠或勘探資料粗略，對工程地質(zhì)情況不明，尤其是持力層的起伏標高不明，致使設(shè)計考慮持力層或選擇樁尖標高有誤，也有時因為設(shè)計要求過嚴，超過施工機械能力或樁身混凝土強度。

（2）勘探工作是以點帶面，對局部硬夾層或軟夾層的透鏡體不可能全部了解清楚，尤其在復(fù)雜的工程地質(zhì)條件下，還有地下障礙物，如大塊石頭、混凝土塊等。打樁施工遇到這種情況，就很難達到設(shè)計要求的施工控制標準。

（3）以新近代砂層為持力層時，由于新近代砂層結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，同一層土的強度差異很大，樁打入該層時，進入持力層較深才能求出貫入度。但群樁施工時，砂層越擠越密，最后就出現(xiàn)無法下沉的現(xiàn)象。

（4）樁錘選擇太小或太大，使樁沉不到或沉過設(shè)計要求的控制標高。

（5）遇到了較厚的硬夾層，穿過極為困難，或要求雙控制（進入持力層較多、貫入度過?。?。

（6）接樁質(zhì)量不符合設(shè)計要求，焊接處開裂。接樁選擇的土層部位，未避開硬持力層或硬夾層處。

3.2.3防治措施

（1）遇有硬夾層時，可采用植樁法、射水法或氣吹法施工。 植樁法施工即先鉆孔，把硬夾層鉆透，然后把樁插進孔內(nèi)，再打至設(shè)計標高。鉆孔的直徑要求，以方樁為內(nèi)切圓，空心圓管樁為圓管的內(nèi)徑為宜。無論采用植樁法、射水法或氣吹法施工，樁尖至少進入未擾動土6倍樁徑。

（2）在施工方案中，明確寫出遇到厚硬夾層選用射水法或氣吹法的措施與要求。如不能滿足設(shè)計雙控要求時，應(yīng)會同設(shè)計研究出解決問題的有效辦法，以滿足設(shè)計要求。

（3）根據(jù)地質(zhì)報告，應(yīng)避免在硬夾層、硬持力層中或接近這樣的土層中接樁，以減少接點處出現(xiàn)開裂、錯位等現(xiàn)象。

（4）鋼樁焊接，上下節(jié)應(yīng)嚴格校正垂直度，質(zhì)量要求按鋼結(jié)構(gòu)的操作規(guī)程，氣溫低于0℃或雨雪天，無可靠措施確保焊接質(zhì)量時，不得焊接，每個接頭焊完后應(yīng)冷卻1-2min后方可錘擊。

（5）當(dāng)樁尖所穿過土層較厚、較硬，估計穿透有困難時，在樁下端部可增焊加強箍，加強箍壁厚一般大于9mm，高度在300mm左右，以便較順利沉入。

3.3鋼管樁樁身傾斜

3.3.1現(xiàn)象

樁身垂直偏差過大。

3.3.2原因分析

（1）打樁機架挺桿導(dǎo)向固定垂直于底盤，不能作前后左右微調(diào)，或雖能微調(diào)，但操作不方便。在沉樁過程中，如果場地不平，有較大坡度，挺桿導(dǎo)向也隨著傾斜，則樁在沉入過程中隨著挺桿導(dǎo)向也會產(chǎn)生傾斜。

（2）穩(wěn)樁時樁不垂直，樁帽、樁錘及樁不在同一直線上。

（3）鋼樁制作中樁身彎曲超過規(guī)定，樁尖偏離軸線較大（地面操作），打入過程中接樁未校正好就進行接樁，產(chǎn)生的偏斜過大，焊接質(zhì)量不合格。

（4）樁入土后，突遇大塊堅硬障礙物，把樁尖擠向一側(cè)。

（5）鋼樁運輸、堆放不合要求，搬運、吊放有強烈撞擊，造成樁體損壞或彎曲。

3.3.3防治措施

（1）施工前，把打樁場地內(nèi)一切地下障礙清除掉，尤其是樁位下的障礙物，必要時對每個樁位用釬探了解，最后放樁位點。

（2）在最初擊打校正穩(wěn)好的樁時，要用冷錘（不給油狀態(tài)）擊打2—3擊，以再次校正，若發(fā)現(xiàn)樁不垂直，應(yīng)及時糾正，如可能，應(yīng)把樁拔出，找出原因，重新穩(wěn)樁校正后再施打。

（3）接樁時，上下節(jié)樁應(yīng)在同一軸線上，接頭處必須嚴格按照設(shè)計要求及焊接質(zhì)量規(guī)程執(zhí)行。

（4）遇到較厚且堅硬的砂或砂卵石夾層采用射水或氣吹法時，要隨時觀察樁的沉入情況，發(fā)現(xiàn)偏斜立即停止，采取措施后，方可繼續(xù)施工，也可選用管內(nèi)取土的辦法以助沉。

（5）發(fā)現(xiàn)樁頂打壞，不能正常接樁時，應(yīng)割除損壞部位再進行接樁。

（6）施打前，要保護好樁頂，樁帽內(nèi)墊上合適的減振材料，并及時更換，以減小樁頂?shù)膿p壞率。

（7）根據(jù)地質(zhì)穿透的情況，樁的斷面尺寸、長度，樁的密集程度，單樁豎向承裁力及施工條件，合理選擇樁工機械，以重錘低擊為準。

（8）鋼樁運輸、吊放、搬運，應(yīng)防止樁體撞擊，防止樁端、樁體損壞或彎曲，堆放不宜太高。場地平坦堅實，排水暢通，支點設(shè)置合理，兩端應(yīng)用木楔塞住，防止?jié)L動、撞擊、變形。

4.結(jié)束語

海上平臺、棧橋的建成使海上工程的施工具備了可行性，同時也縮短了施工工期，提高了工作效率。但海上鋼管樁的施工還存在較多問題，如在海水中的防腐等，還有待與我們進一步的分析、完善 。 [科]