高樁碼頭大管樁沉樁施工技術(shù)

張晟溥

摘 要：簡要探討了高樁碼頭大管樁（PHC樁、鋼管樁）沉樁施工技術(shù)，通過具體工程實(shí)例闡述了大管樁（PHC樁、鋼管樁）沉樁施工的工藝流程，并提出了一些有針對性的施工技術(shù)措施，以期能為大管樁施工工作的順利進(jìn)行提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高樁碼頭；大管樁；沉樁；施工技術(shù)

中圖分類號：U655.55 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.150

1 工程背景

某碼頭工程新建2個(gè)50 000噸級通用泊位（水工結(jié)構(gòu)按10萬噸級散貨船設(shè)計(jì)），擬建（構(gòu)）筑物包括碼頭、引橋和變電所平臺(tái)。設(shè)計(jì)采用高樁板梁式碼頭作為結(jié)構(gòu)主體方案，根據(jù)地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)受力的特點(diǎn)，采用了鋼管樁和PHC樁2種樁型。其中，碼頭部分又以叉樁為主，排架間距小，樁基平面扭角大，再加上無掩護(hù)海岸施工，且該地浪高涌大，工程水域垂線平均可能最大流速為2.0 m/s，增加了施工難度，沉樁時(shí)受潮汐的影響比較大。另外，該工程粉砂層比較厚，粉砂層之間夾雜黏土層，形成復(fù)雜的地質(zhì)層，沉樁時(shí)容易使得樁身出現(xiàn)斷樁的情況。

2 水上大管樁沉樁施工工藝流程

水上大管樁沉樁施工可劃分為以下流程：沉樁前準(zhǔn)備→移船取樁→吊、立樁入龍口→移船就位→調(diào)平船、調(diào)整龍口垂直度（直樁）或斜度（斜樁）→定位、收緊纜繩→樁自沉→測樁偏位、調(diào)整船和龍口→壓上錘和替打→測樁偏位，調(diào)整船和龍口→小沖程錘擊沉樁→正常錘擊沉樁→滿足沉樁控制條件、停止錘擊（→估測樁偏位）→起吊錘和替打→測樁偏位→移船取樁→……

2.1 沉樁施工前準(zhǔn)備

樁基施工采用打樁船進(jìn)行沉樁，由測量工程師事先按照圖紙計(jì)算出各管樁中心坐標(biāo)，并將打樁船的參考站固定的設(shè)置在岸邊穩(wěn)定的地方，待管樁和打樁船到位后，測量工程師定位第一根要打的管樁位置，引導(dǎo)打樁船粗就位后，由船上安裝的GPS-RTK沉樁定位系統(tǒng)精確定位。利用GPS-RTK定位技術(shù)進(jìn)行沉樁定位測量，具有定位方便、速度快、定位精度（平面位置和高程）可達(dá)厘米級的特點(diǎn)，可實(shí)時(shí)提供放樣點(diǎn)的三維坐標(biāo)，且受天氣的影響比較小，可全天候作業(yè)，在條件復(fù)雜的水域作業(yè)優(yōu)點(diǎn)突出。

相關(guān)工作人員要掌握詳細(xì)的地質(zhì)資料，還要掌握潮位、流速和風(fēng)力等情況。在工作中，工作人員要認(rèn)真研究工程地質(zhì)勘察報(bào)告，熟悉掌握沉樁區(qū)域各個(gè)斷面硬土層標(biāo)高和厚度，以便在沉樁過程中預(yù)測沉樁阻力，確定相應(yīng)的控制參數(shù)。

水上大管樁打設(shè)前，工作人員應(yīng)了解沉樁現(xiàn)場是否有妨礙沉樁的障礙物。施工前，應(yīng)結(jié)合沉樁允許偏差，校核相鄰樁基是否相碰。

在施工之前，工作人員應(yīng)擬定沉樁順序。在擬定沉樁順序時(shí)，要應(yīng)考慮水位、水深和風(fēng)、浪、流的影響，打樁船的吃水和拋錨定位方法。

2.2 沉樁過程

沉樁過程是：移船吊樁及就位→定位→下樁→套替打、壓錘→錘擊→停錘起錘→進(jìn)入下循環(huán)。

2.2.1 移船吊樁及就位

吊點(diǎn)位置應(yīng)遵循設(shè)計(jì)要求的規(guī)定。一般起吊時(shí)采用四點(diǎn)吊（吊點(diǎn)系數(shù)：0.10 L、0.23 L、0.34 L、0.23 L、0.10 L），吊點(diǎn)位置與設(shè)計(jì)吊點(diǎn)的位置偏差不超過200 mm，鋼絲繩與樁之間的夾角應(yīng)大于等于45°。在此過程中，要嚴(yán)密注意上索提升與下索下降的同步一致性。此外，要在鋼絲繩與管樁之間墊橡膠墊，保證樁身防腐涂層不被破壞。

2.2.2 定位

定位時(shí)，將上背板升至適當(dāng)位置，下背板降到水面，使樁穩(wěn)定后移船至樁位大概位置，測量員通過事先計(jì)算好的各種沉樁參數(shù)，采用儀器觀測樁位及扭角，報(bào)出偏差，將打樁船移船調(diào)整至符合要求。另外，對于觀測樁的垂直度誤差，打樁船可通過調(diào)整平衡車、平衡水艙和變幅來解決。

2.2.3 下樁

當(dāng)扭角、垂直度和樁位均符合要求時(shí)，樁工班長指揮降主鉤下樁。下樁時(shí)，測量班和樁工班跟蹤觀測，隨時(shí)掌握樁位和垂直度變化，并根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整，確保樁位和垂直度滿足要求。

2.2.4 套替打、壓錘

樁身靠自重下沉穩(wěn)定后，復(fù)測樁位，確認(rèn)符合要求后解主吊鉤吊索，樁工班長指揮放下替打，接近樁頂時(shí)暫停，觀察樁頂與替打是否對正。此時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)有偏差，應(yīng)移船或變幅樁架，使之對正，然后套下替打。壓錘時(shí)，樁工班長要密切注意樁位的變化，測量員復(fù)測樁位，調(diào)整好樁位繼續(xù)壓錘。

2.2.5 錘擊

壓錘后，待樁穩(wěn)定，調(diào)整龍口與樁身平行，使樁身、替打、樁錘三者中心線在同一軸線上。測量員復(fù)測樁位無誤，經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)主管認(rèn)可后，樁工班長指揮錘擊。在錘擊過程中，應(yīng)注意滑樁、樁頭破碎、涌浪等情況，記錄員要做好各種原始記錄。

2.2.6 停錘起錘

當(dāng)貫入度（試樁確定）或標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定時(shí)，經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)主管確認(rèn)后方可停錘。停錘起錘移船后完成沉樁一個(gè)循環(huán)。

2.2.7 驗(yàn)收

驗(yàn)收程序是：檢驗(yàn)測量→單樁驗(yàn)收→分段驗(yàn)收→分項(xiàng)工程驗(yàn)收。

3 大管樁沉樁施工心得體會(huì)

3.1 質(zhì)量保證措施

質(zhì)量保證措施主要有以下幾點(diǎn)：①鋼管樁施工時(shí)，應(yīng)注意防腐涂層的保護(hù)，不得破壞鋼管樁的涂層。②當(dāng)設(shè)計(jì)樁尖標(biāo)高已進(jìn)入灰色粉質(zhì)黏土夾粉砂層時(shí)，應(yīng)結(jié)合試樁沉樁經(jīng)驗(yàn)，沉樁擬以標(biāo)高控制為主，以貫入度作校核，采用D-138型錘開至兩擋油門。③錘擊沉樁時(shí)，樁錘、替打和樁應(yīng)保持在同一軸線上，替打應(yīng)保持平整，避免產(chǎn)生偏心錘擊或蹩勁沉樁。④打樁船吊起樁身至適當(dāng)高度后再立樁入龍口。打樁船就位時(shí)，應(yīng)掌握水深情況，防止樁尖觸及泥面，使樁身折裂。⑤在自沉或壓上錘和替打后，為了糾正偏位，只能微調(diào)船位和龍口，對鋼筋混凝土樁尤應(yīng)如此，以免因過大的調(diào)整而損傷樁。在沉樁過程中，不得采取移船的方法糾正偏位。⑥防止背板蹩樁，斜樁尤應(yīng)注意。根據(jù)起吊錘和替打前、后估測的樁偏位值，減去定位時(shí)偏差和樁（斜樁）懸臂下垂直，估驗(yàn)是否蹩勁沉樁，為后續(xù)沉樁提出警告。⑦定期更換錘墊和樁墊，以免樁墊因過于擊實(shí)，剛度增加很多，使樁承受過大的錘擊力。同時(shí)，在更換錘墊和樁墊時(shí)，要將殘留物清理干凈。⑧在樁頭沉樁過程中遇到3根叉樁時(shí)，應(yīng)優(yōu)先完成，以免出現(xiàn)施工盲點(diǎn)。

3.2 施工方法特點(diǎn)

所采用的施工方法有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①在樁頭周邊增加破土環(huán)，以減少錘擊數(shù)。②增加上節(jié)管節(jié)長度，減少下節(jié)管節(jié)長度，以便于接頭入泥面。③在碼頭沉樁過程中，當(dāng)樁進(jìn)入比較軟弱的粉砂層時(shí)，開二擋擊打。這樣做，有利于穿過軟弱層。④為了增強(qiáng)樁墊材料的彈性和韌性，可改紙制樁墊為棕繩制作。

3.3 樁破損原因分析與預(yù)防措施

3.3.1 樁頭破損原因分析

樁頭破損的原因有以下幾點(diǎn)：①樁位水下有障礙物（比如塊石），導(dǎo)致樁自沉?xí)r偏位且不垂直。②打樁船拋錨長度不夠，船身穩(wěn)定性比較差，影響樁身的垂直度。③海況比較差，暗涌導(dǎo)致打樁船樁架不垂直，下樁時(shí)，導(dǎo)致樁身不垂直。④打樁船樁錘與替打不在同一條直線上，存在偏心錘擊的情況。⑤根據(jù)地勘報(bào)告查看地質(zhì)柱狀圖，沉樁區(qū)域個(gè)別樁位所處區(qū)域地質(zhì)比較硬，粗礫砂地質(zhì)層中有較厚的鐵板沙，導(dǎo)致大管樁穿透砂層比較困難。錘擊數(shù)增大，導(dǎo)致PHC樁爆頭和鋼管樁卷邊。⑥在沉樁過程中，采用硬紙殼材料的樁墊。當(dāng)錘擊數(shù)比較多時(shí)，變形嚴(yán)重，起不到緩沖作用。

3.3.2 樁頭破損預(yù)防措施

預(yù)防樁頭破損的措施是：①沉樁前，探摸沉樁區(qū)域水底情況，清理障礙物，尤其是大塊石等硬物質(zhì)。②下樁時(shí)，采用2臺(tái)全站儀校核樁身垂直度。對于垂直度不合格的樁，要立即調(diào)整，直至其合格后方可沉樁。③定時(shí)檢查打樁船樁錘與替打是否處于樁架的中軸線上，檢查樁錘、替打和大管樁是否垂直，發(fā)現(xiàn)問題后立即解決。④PHC樁在下節(jié)樁底部鋼端板周圍圍焊一圈20的螺紋鋼筋，以增加破土效應(yīng)，產(chǎn)生擴(kuò)充直徑的效果，減少PHC樁沉樁過程中的側(cè)摩阻力。這樣做，有利于樁的下沉，從而達(dá)到減少總錘擊數(shù)的目的。增加破土環(huán)如圖1所示。⑤為了更好地延長錘擊作用時(shí)間，降低錘擊應(yīng)力，可將原來的紙制樁墊改為棕繩制樁墊，從而加強(qiáng)樁頭的保護(hù)作用。

4 結(jié)束語

大管樁施工對于高樁碼頭的建設(shè)有至關(guān)重要的作用。在施工過程中，相關(guān)單位和工作人員要制訂科學(xué)、合理的施工流程。針對復(fù)雜地質(zhì)、海況條件，應(yīng)該采取有效的技術(shù)措施做好施工作業(yè)，以保障大管樁的施工質(zhì)量。本工程在沉樁過程中經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)，增加了破土環(huán)，使得每根樁的錘擊數(shù)減少了500擊左右，降低了斷樁率，克服了地質(zhì)條件復(fù)雜和海況惡劣對其的影響，達(dá)到了節(jié)約成本和縮短工期的目的。

參考文獻(xiàn)

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