利用液壓振動(dòng)錘進(jìn)行大直徑鋼管樁陸上的施工

謝袁 傅秀權(quán)

1 項(xiàng)目概況

卡貝略新集裝箱碼頭項(xiàng)目，工程施工主體任務(wù)：長度為850m的連續(xù)錨錠式鋼管板樁碼頭及230m同結(jié)構(gòu)后期預(yù)留接口；總面積約57萬m2的集裝箱堆場；966m長防波堤；港池及航道等。碼頭前墻樁為φ2.3m鋼管樁和AZ26形鋼板樁組合結(jié)構(gòu)。鋼管樁共296根，設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高+1.1m，底標(biāo)高-38m，長39.1m，壁厚24mm。鋼管樁樁間距3.62m，之間用AZ26型鋼板樁通過鎖口連接。

圖1 鋼管樁和鋼板樁連接示意圖

參照勘察結(jié)果，此工程的土體是砂土和粘土逐層相間分布。

由于采用了組合結(jié)構(gòu)，必須確保鋼板樁定位精準(zhǔn)度，參照技術(shù)說明，平面偏位要處于-10～10cm范圍，垂直度則應(yīng)小于1/100，樁頂標(biāo)高誤差控制在±5cm。此工程地處地震帶，施工中要考慮到樁基的抗震性、牢固度。

2 施工流程的安排與確定

2.1 選擇合理的施工方案

鑒于此工程為近海工程，要重點(diǎn)加強(qiáng)樁基防腐，綜合對比之下決定選擇物理防磨方案，具體方案：植入鋼護(hù)筒（φ2.6m），到防腐涂層標(biāo)高（-19.1m）下方，旋挖鉆挖出護(hù)筒土體，打進(jìn)樁基。此方案一方面抵御樁基不受腐蝕，另一方面控制沉樁難度。

2.2 施工設(shè)備的選配

結(jié)合工程勘察資料以及工藝特點(diǎn)，決定選擇：雙聯(lián)ICE-V360型液壓振動(dòng)錘，其參數(shù)統(tǒng)計(jì)見表1。

旋挖施工鉆機(jī)：1臺ZR360C型旋挖鉆。該鉆機(jī)回轉(zhuǎn)扭矩360kN·m，最大鉆孔直徑2.8m，深度60m。

起重設(shè)備：一臺260t履帶吊作為主吊（吊樁、打樁），一臺130t履帶吊作為輔吊（配合立樁）。

2.3 提高土體承載力

由于護(hù)筒中的土體需要旋挖較深，這就必須確保樁基施工中，土體能夠達(dá)到合格的承載程度，對此通過以下方式來提升土體承載力。

（1）樁外。此工程地質(zhì)層含有密實(shí)砂，其內(nèi)有大量水體，應(yīng)該有效地利用液壓振動(dòng)錘的強(qiáng)震力，以振動(dòng)力夯實(shí)土體，確保其承載力。

表1 ICE-V360液壓振動(dòng)錘參數(shù)

（2）樁內(nèi)。樁基抵達(dá)規(guī)定位置，可以將細(xì)沙添加狀體內(nèi)，并借助于振沖器來讓砂體密實(shí)化。

2.4 樁基施工流程

觀察圖2可以看出：整個(gè)樁基施工大致經(jīng)歷10道程序，從前期準(zhǔn)備到最后的回填砂振動(dòng)密實(shí)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格依照規(guī)定的工藝、規(guī)范展開，從而確保樁基施工質(zhì)量。

圖2 樁基施工流程圖

3 施工的關(guān)鍵方法

3.1 施打護(hù)筒

選擇鋼材質(zhì)護(hù)筒，φ=2.6m，L=25m，壁厚=2cm，首先將履帶吊配設(shè)于護(hù)筒平面，借助千斤頂把定位架牢固于鋼護(hù)筒，再借助更重的履帶吊、雙聯(lián)振動(dòng)錘進(jìn)行再次夯打，使其到預(yù)測的標(biāo)高。施打期間需要時(shí)刻觀察護(hù)筒的位置、垂直程度，參照測量數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)地指揮、調(diào)度。

3.2 護(hù)筒內(nèi)旋挖

施打結(jié)束，護(hù)筒到規(guī)定位置，啟動(dòng)旋挖鉆機(jī)來在筒內(nèi)旋挖，挖到-26m，其中要除掉首層珊瑚礁，同樣，隨著旋挖的進(jìn)行，必須動(dòng)態(tài)查看挖出的渣土，而且要形成數(shù)據(jù)記錄，如果和地質(zhì)資料出入較大，必須加以調(diào)整。

3.3 鋼管樁初打

繼續(xù)旋挖，達(dá)規(guī)定的深度，再準(zhǔn)備液壓定位導(dǎo)向架，則要開始施打鋼管樁。將潤滑物涂在鎖口處，以此來確保鋼板樁順利施打，而且還要將螺栓添加在鎖扣底，用來預(yù)防打樁操作中其他干擾物的入侵。

分別借助于260t和130t的履帶吊來吊動(dòng)鋼管樁，立柱之后，借助定位導(dǎo)架，逐漸地將鋼管樁添加到導(dǎo)向架龍口，并逐漸低放到護(hù)筒中，并測出、調(diào)節(jié)鋼管樁，防止位置發(fā)生偏移，待其穩(wěn)定定位后，可以松鉤，并松開立柱所用的鋼絲繩。

插樁成功，借助于履帶吊舉起液壓振動(dòng)錘，使其到樁頂部，借助于望遠(yuǎn)鏡來動(dòng)態(tài)查看振動(dòng)錘若干液壓鉗和鋼管樁之間是否牢固貼緊，確認(rèn)貼緊則可以加緊液壓鉗，并讓測量員來觀測、調(diào)整鋼管樁的平面位置是否小于5cm，垂直度是否在1/300以下。

施打操作中，可以先點(diǎn)振從而確保樁垂直，等到樁體在土體下方5～6m，操作員必須檢查觀測平面是否有偏差，是否垂直，必要時(shí)可調(diào)節(jié)管樁，確保其平穩(wěn)、牢固再將管樁打到導(dǎo)向架頂端。

3.4 鋼管樁復(fù)打

初打成功后，暫停錘，開始復(fù)打達(dá)到規(guī)定的標(biāo)高，這一期間要重點(diǎn)調(diào)整鎖扣位置，方便未來鋼板樁的打入。

圖3 鋼管樁定位施打

3.5 鋼護(hù)筒拔除

鋼管樁到指定位置，選擇260T履帶吊托起雙聯(lián)振動(dòng)錘，并除掉鋼護(hù)筒，這一拔出過程要逐漸、緩慢地進(jìn)行。而且要借助振動(dòng)錘來結(jié)實(shí)地振動(dòng)四周沙土。

3.6 樁內(nèi)填砂及振沖

除掉護(hù)筒，將自卸車和反鏟同步運(yùn)行向樁中添砂，達(dá)到設(shè)計(jì)樁頭混凝土底標(biāo)高上方2m，并借助履帶吊和振沖器來對回填砂實(shí)施振沖操作，確保其密實(shí)，這一操作中，砂土由于密實(shí)會逐漸下沉，質(zhì)檢通過后則要除掉無用的砂土。

4 施工結(jié)果分析

根據(jù)預(yù)定的方案施工，鋼管樁施工效率明顯提高，平均一天能夠沉設(shè)一根，最快時(shí)甚至施工一根半，達(dá)到了預(yù)期的施工進(jìn)度、計(jì)劃，鋼管樁能夠達(dá)到預(yù)期的施工質(zhì)量，而且進(jìn)度也能達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，從而確保了工程施工進(jìn)度和工程質(zhì)量。

[1]李 剛，祝劉文，等.卡貝略項(xiàng)目地質(zhì)鉆探報(bào)告[Z].廣州：中交四航院，2013.

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[3]來鑫，烏建中，張珍，張大兵.多樁錘同步振動(dòng)系統(tǒng)及同步控制策略研究[J].振動(dòng)與沖擊，2012，31（3）：147～152.

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[5]胡仁喜，董永進(jìn)，鄭娟，等編著.Inventor10中文版機(jī)械設(shè)計(jì)高級應(yīng)用實(shí)例[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2006.