淺談鋼板樁施工及常見問題處理

劉志峰

摘 要：對于板樁結(jié)構(gòu)形式的碼頭工程，我國目前尚無技術(shù)規(guī)范，一般是根據(jù)設(shè)計圖紙，參考國內(nèi)外相關(guān)文獻資料，針對工程的實際情況進行施工。本文結(jié)合剛果（布）OYO內(nèi)河碼頭項目主碼頭18.5米鋼板樁施工實例論述鋼板樁施工技術(shù)及常見問題處理措施。

關(guān)鍵詞：鋼板樁沉樁；施工技術(shù)；常見問題

一、工程概況

剛果（布）OYO內(nèi)河碼頭項目主碼頭為長200米鋼板樁直立式碼頭，板樁幕墻采用設(shè)計長度為18.5米和13.1米兩種鋼板樁，其中18.5米長鋼板樁總長為126延米。后排錨固鋼板樁設(shè)計長度為9米。

水文情況：施工期間河水水位為+92.8米，鋼板樁設(shè)計頂高程為+93.5米。水流速為1.5米/秒。地質(zhì)情況：根據(jù)地址鉆探資料顯示，場地內(nèi)埋藏的地層主要有回填砂、第四系沉積層及第四系沖積層。從上到下依次為素填土（0～3米），細砂（3～10米），粉砂（10～19米），施工深度范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N（擊/30cm）為2～42次，在SC3鉆孔附近存在約1.5米厚較硬地質(zhì)層（約7米深位置），標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)高達42次。

二、施工機具選擇

三、施工技術(shù)及要求

（一）沉樁的方法選擇。鋼板樁沉樁的方法選擇應(yīng)根據(jù)單樁長度、縱向長度、地質(zhì)情況、現(xiàn)場施工狀況及精準(zhǔn)度要求等多方面考慮，一般分為單樁打入法和屏風(fēng)式打入法。單樁打入法是指將1 或2 根樁插打至正確位置，然后打至設(shè)計高程，如此重復(fù)直至最后一根樁打完。此法的優(yōu)點是所需樁錘的功率較小，單樁打入耗時較短，缺點是鋼板樁打入過程中容易發(fā)生傾斜、扭轉(zhuǎn)或曲折。

屏風(fēng)式打入法是指首先將20～30 根樁打入足夠的深度形成樁墻，使它們不需要導(dǎo)向架也能立穩(wěn)，然后在樁墻兩端打入1～2 根樁，再將中間的樁依次打入相同深度，重復(fù)以上操作，將整個打樁工作分幾次完成，最后將全部鋼板樁打至設(shè)計高程，每次打樁的入土深度應(yīng)以打樁錘夾具長度為限，最大不應(yīng)超過1.5m。屏風(fēng)式打入法的缺點是需要使用大型機具，且需要多次移動打樁機或振動錘，一根樁需要多次打設(shè)才能達到設(shè)計高程，因此該法作業(yè)任務(wù)繁重。但此法適用于打樁精度要求較高的工程，因為它可以減小鋼板樁的傾斜、扭轉(zhuǎn)和曲折。

根據(jù)國內(nèi)外沉樁經(jīng)驗，鋼板樁沉樁施工均要求先設(shè)置導(dǎo)向架，然后依靠導(dǎo)向架的導(dǎo)向作用，使鋼板樁正確入位，以便打設(shè)。但是有些工程由于自身條件限制，也可選擇采用無導(dǎo)架打設(shè)方案。OYO內(nèi)河碼頭項目主碼頭18.5米鋼板樁由于單樁長度較長，國外監(jiān)理精準(zhǔn)度要求較高，所以選擇采用雙層導(dǎo)向架屏風(fēng)式打樁方法，以減小鋼板樁的傾斜、扭轉(zhuǎn)和曲折。

（二）主要施工方法。（1）設(shè)置打樁定位軸線。定位軸線是鋼板樁的基準(zhǔn)線，定位軸線準(zhǔn)備用全站儀進行虛擬定位，觀測點設(shè)置在定位軸線的延長線上，當(dāng)打鋼板樁時用經(jīng)緯儀和全站儀進行實時觀測。（2）安裝導(dǎo)向架。在平行于定位軸線兩側(cè)，每隔2m到4m打入一根定位鋼板樁，在定位鋼板樁上焊接牛腿，并鋪設(shè)縱向?qū)Я盒纬射摪鍢洞蛟O(shè)過程中的定位導(dǎo)向架。牛腿采用200mm的工字鋼或槽鋼，縱向?qū)Я翰捎?60mm或400mm的工字鋼。

施工中應(yīng)根據(jù)實際情況確定定位樁的樁頂高程和上下兩層導(dǎo)梁間距，縱向?qū)Я合赛c焊在定位樁的牛腿上。導(dǎo)向架基本完成后，再對縱向?qū)Я哼M行精確調(diào)試，具體調(diào)試方法：以全站儀放出的鋼板樁軸線作為基準(zhǔn)線，然后把全站儀或經(jīng)緯儀架設(shè)在軸線上觀測，用千斤頂調(diào)整縱梁位置，使內(nèi)外縱梁的距離保持在一個樁體厚度加預(yù)留允許誤差（2cm）的范圍。（3）鋼板樁準(zhǔn)備。鋼板樁檢查：鋼板樁經(jīng)過裝卸、運輸、會出現(xiàn)撞傷、彎扭及鎖口變形，鋼板樁在打設(shè)前必須進行檢查，剔除鎖口破裂、扭曲、變形的鋼板樁。（4）插打鋼板樁。鋼板樁的沉樁應(yīng)從一端開始向另一端推進。為了確保插打位置準(zhǔn)確，第一片鋼板樁是插打的關(guān)鍵。插打時鋼板樁背緊靠導(dǎo)向架，邊插打邊將浮吊鉤緩慢下放。這時在軸線及垂直軸線的兩個方向用經(jīng)緯儀觀測，以確保鋼板樁垂直度。第一根鋼板樁打設(shè)到初始預(yù)定高程后，順著事先固定好的導(dǎo)梁依次插打排列其它鋼板樁，鋼板樁順前一根鋼板樁的鎖口插入，待樁底臨近地面時對鋼板樁前側(cè)鎖口進行定位加固，啟動振動錘分次沉設(shè)至與第一根鋼板樁的標(biāo)高相同。板樁在排列過程中可采取掛籃配合施工，以便工人可以在高處對鎖扣配合插樁。鋼板樁沉設(shè)時，采用全站儀跟蹤測量，隨時檢查鋼板樁的偏位情況，當(dāng)鋼板樁發(fā)生偏斜時及時校正。當(dāng)鋼板樁向前傾斜偏差不大時，可以采取鋼索向后拉擠的方式校正，當(dāng)偏斜過大不能用拉擠的方法調(diào)整時，應(yīng)拔起重插。（5）沉樁過程控制。確保插樁時導(dǎo)梁變形和震動變幅偏差的總和≤15mm，橫向限位裝置富裕間隙≤10mm。插樁時宜采用斜插法，在插樁開始時，樁頂向后傾預(yù)留量控制在15cm左右（相對于樁尖），然后保持鎖口緊貼慢慢落錘，待樁尖接近地面時，在上下導(dǎo)梁上同時安裝橫向限位裝置保證鋼板樁位置準(zhǔn)確；啟動振動錘使鋼板樁插入土中，插樁入土深度控制在4m左右，并保持一定的后傾角，不允許出現(xiàn)前傾角。插樁完成后，逐根檢查沉樁偏差，樁頂部的后傾量應(yīng)控制在0-45mm（相對于地面處樁位），即后傾斜度≤

3/1000，泥面處樁的橫向正負偏差≤15mm，并按要求做好打樁記錄，如不能滿足上述要求，則需將鋼板樁拔出重新插打。

在每個結(jié)構(gòu)段插樁完成后，從插樁前進方向的末端開始向另一端間隔復(fù)打送樁。第1輪復(fù)打的貫入深度≤1m，第2輪以后復(fù)打的貫入深度≤2m，且相鄰樁之間的高差≤1m。通過交替復(fù)打?qū)⑷夸摪鍢洞蛩椭猎O(shè)計高程。在復(fù)打時盡量保持鋼板樁的傾斜度一致，使送樁時左、右兩側(cè)相鄰樁之間的鎖扣摩阻力大致平衡，從而減少送樁過程的樁位變化和沉樁偏差。鋼板樁每輪復(fù)打完成后，逐根檢查沉樁傾斜度和平面扭轉(zhuǎn)位移偏差，便于確定下輪沉樁采取的控制措施，確保沉樁傾斜度和平面位置達到設(shè)計要求。

四、常見問題及處理方法

（一）連帶現(xiàn)象。主要原因為：（1）鋼板樁發(fā)生傾斜或彎曲變形時，容易出現(xiàn)“連帶”現(xiàn)象；（2）相鄰已打鋼板樁的承載力由樁側(cè)摩阻力和樁端承載力組成，當(dāng)與在打鋼板樁的鎖扣咬合摩擦力超過相鄰已打鋼板樁的承載力時，就會發(fā)生“連帶”現(xiàn)象。

當(dāng)發(fā)生“連帶”現(xiàn)象時，可采取以下有效應(yīng)對措施： （1）當(dāng)鋼板樁發(fā)生傾斜時，應(yīng)首先進行糾偏； （2）如在軟土中，鋼板樁應(yīng)在高于設(shè)計位置處停止打入，以預(yù)留空間防止“連帶”。如果沒有發(fā)生“連帶”，應(yīng)隨后將鋼板樁打入預(yù)定深度； （3）鋼板樁打入前在鎖扣內(nèi)涂抹黃油，并將樁尖處的外側(cè)鎖扣底部封閉，避免泥土等雜質(zhì)擠入，減小鎖扣間的摩阻力；（4）對已打入的相鄰鋼板樁也可采用現(xiàn)場鎖扣焊接或螺栓連接的臨時連接方法，形成整體加大承載力。

（二）傾斜。鋼板樁傾斜的原因主要有兩點： （1）由于錘擊力作用的位置與相鄰鋼板樁咬合摩擦力的作用位置不同，因而在該處產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力，導(dǎo)致鋼板樁向樁墻的定位軸線傾斜； （2）入土越深，作用于鋼板樁的土壓力就越大，鋼板樁下部寬度就有減小的趨勢，導(dǎo)致鋼板樁向樁墻的定位軸線傾斜。

傾斜問題解決方法： （1）當(dāng)傾斜較小的時候，可以將已打入鋼板樁的頂部朝傾斜的方向反拉； （2）采用屏風(fēng)式打法，可以盡量的減少傾斜； （3）當(dāng)傾斜過大時，可以采用增加楔樁的方法進行調(diào)整，使前端鋼板樁傾斜度滿足控制要求。

（三）穿透力不夠。沉樁過程中可能由于地質(zhì)變化導(dǎo)致鋼板樁打設(shè)困難，此時可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行處理： （1）更換功率更高的振動錘進行打設(shè)或采用高壓水槍輔助下樁； （2）用螺旋鉆機提前對硬夾層進行破壞處理； （3）對鋼板樁樁尖進行局部削尖處理，減小樁尖阻力。

結(jié)束語：通過對本工程鋼板樁施工的詳細介紹，總結(jié)施工經(jīng)驗，希望能為同類工程的建設(shè)提供參考。

參考文獻：

[1] 《鋼板樁施工指南手冊》 同濟大學(xué)2010年9月.