管板樁沉樁施工技術(shù)研究
——以安哥拉漁港成品油庫(kù)擴(kuò)建項(xiàng)目碼頭與疏浚工程為例

曹 鵬，李明濤，麻 濤，何永興

中國(guó)石油管道局工程有限公司國(guó)際事業(yè)部，河北 廊坊

管板樁沉樁施工技術(shù)，深水化碼頭，碼頭工程建設(shè)，疏浚工程

1.工程概況

管道局承建的安哥拉漁港成品油庫(kù)擴(kuò)建項(xiàng)目，碼頭與疏浚工程基礎(chǔ)采用管板樁組合結(jié)構(gòu)，包含50000 DWT (載重噸)和15000 DWT兩個(gè)油碼頭泊位。

50000 DWT泊位分為前墻、端墻和后方錨墻。其中，前墻總長(zhǎng)240 m，由81組管樁和板樁組成，端墻長(zhǎng)度為29.6 m，由10組管樁和板樁組成。樁組中心距(單組包括1根管樁和1根板樁)為2.96 m。管樁壁厚20 mm，設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高+2.5 m，樁底標(biāo)高-35 m，板樁材設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高-21 m。錨墻距離端墻40 m，為板樁結(jié)構(gòu)，共有板樁418根，單根樁長(zhǎng)11 m，設(shè)計(jì)頂標(biāo)高+2.5 m，底標(biāo)高-8.5 m。

15000 DWT泊位分為前墻、過渡段和后方錨墻。其中，前墻總長(zhǎng)203 m，過渡段長(zhǎng)47.5 m，由87組管樁和板樁組成。樁組中心距(單組包括1根管樁和1根板樁)為2.96 m和2.68 m。其管樁材質(zhì)、長(zhǎng)度和設(shè)計(jì)頂及底標(biāo)高均與50000 DWT泊位一致，板樁設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高-16.0 m。錨墻距端墻40 m，為板樁結(jié)構(gòu)，共有板樁372根，單根樁長(zhǎng)8 m，設(shè)計(jì)頂標(biāo)高+2.5 m，底標(biāo)高-5.5 m。

2.工藝原理

管板樁碼頭前墻由3部分組成(圖1)：鋼管樁、鋼板樁和鎖扣。管樁和鋼板樁之間采用鎖扣連接，利用液壓樁錘下落時(shí)的瞬時(shí)沖擊機(jī)械能，克服土體對(duì)樁的阻力，使其靜力平衡狀態(tài)遭到破壞，導(dǎo)致樁體下沉，達(dá)到新的靜壓平衡狀態(tài)。如此反復(fù)地錘擊樁頭，樁身就不斷地下沉，待深入設(shè)計(jì)要求的地層深度后，完成沉樁施工作業(yè)，形成碼頭下端穩(wěn)固的直立式管板樁墻體[1]。

Figure 1.Schematic diagram of standard combination system of tubular piles and sheet piles 圖1.管板樁標(biāo)準(zhǔn)組合體系示意圖

3.工藝流程

3.1.施工準(zhǔn)備

3.1.1.管板樁進(jìn)場(chǎng)堆放

管板樁堆放場(chǎng)地地勢(shì)應(yīng)平坦、基礎(chǔ)需硬實(shí)。管樁堆放時(shí)，等間距設(shè)置4道支墊枕木，前墻用板樁亦等間距設(shè)置4道支墊枕木。錨墻板樁因?yàn)殚L(zhǎng)度短，設(shè)置3道支墊枕木。枕木安放時(shí)需保證支墊頂面在同一標(biāo)高。管樁堆存按2層考慮，如受限于場(chǎng)地要求，可將堆存層數(shù)增加到3層，但不得超過3層。板樁堆疊高度不能超過2 m，堆放時(shí)需保證鎖扣不被擠壓。

3.1.2.管板樁調(diào)直加固

管板樁在運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后，需進(jìn)行檢查驗(yàn)樁，確保平整度達(dá)到使用要求。如存在鎖扣平直度偏差大、局部有彎曲或突變、兩側(cè)鎖扣不平行且扭曲，需進(jìn)行校直處理。調(diào)校主要采用火工熱矯正法，板樁調(diào)校完成后采用標(biāo)準(zhǔn)鎖扣進(jìn)行對(duì)比檢查，能順利通過者即為合格。對(duì)于部分板樁，為方便振動(dòng)插樁、固定形狀及樁頭加強(qiáng)，需在樁頭焊接相應(yīng)規(guī)格的鋼板進(jìn)行加固。

3.1.3.硬質(zhì)層破除

針對(duì)大型油碼頭設(shè)計(jì)的沉樁長(zhǎng)度通常比較深的問題，需根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，檢查沉樁區(qū)域是否存在硬質(zhì)夾層。在多數(shù)情況下，需采取相應(yīng)措施提前進(jìn)行引孔以保證管板樁能順利施打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。常用的破除硬質(zhì)夾層措施是利用錨桿鉆機(jī)在設(shè)計(jì)樁位進(jìn)行引孔。

3.2.沉樁

3.2.1.管樁插樁及施打

導(dǎo)向架安裝完畢后，利用履帶吊將管樁一頭吊起并回旋吊臂，然后調(diào)整扒桿角度和鋼絲繩將管樁提升直至樁底超過導(dǎo)向架頂部1 m左右[2]，作業(yè)人員站在導(dǎo)向架頂部的施工平臺(tái)上輔助將管樁送入導(dǎo)向架的樁位內(nèi)，保證管樁鎖扣進(jìn)入導(dǎo)向架并且固定在導(dǎo)向架滑輪的凹槽內(nèi)以防沉樁時(shí)管樁轉(zhuǎn)動(dòng)使鎖扣變位。

3.2.2.板樁插樁及施打

待完成管樁插樁及施打后形成一定工作面，由中型履帶吊配置振動(dòng)錘在已插打完成的管樁間隔內(nèi)插打板樁至板樁插不動(dòng)為止。

3.2.3.管板樁復(fù)打

一個(gè)階段內(nèi)的管樁和板樁插樁完成以后開始進(jìn)行復(fù)打。由于插樁完成后管樁頂部高于板樁，故先用中型履帶吊配大能量液壓沖擊錘復(fù)打管樁平齊至板樁頂部，之后用小型履帶吊配小能量液壓沖擊錘復(fù)打板樁直至板樁頂部低于管樁頂部2 m，板樁復(fù)打完成后用中型履帶吊配備大能量液壓沖擊錘對(duì)管樁進(jìn)行復(fù)打直至平齊板樁，再換小型履帶吊配備小能量液壓沖擊錘復(fù)打板樁，如此循環(huán)直至沉樁結(jié)束(圖2)。沉樁復(fù)打遵循跳打原則，管樁和板樁之間、階段與階段樁之間均需控制好管樁和板樁的相對(duì)沉樁速度，呈階梯式，單階段最終均為管樁先施打到位后再將板樁施打至設(shè)計(jì)標(biāo)高以防管樁沉樁時(shí)把板樁帶下。

Figure 2.Schematic diagram of repeated piling work 圖2.沉樁作業(yè)復(fù)打工藝圖

3.3.沉樁結(jié)束

沉樁結(jié)束時(shí)，測(cè)量垂直度并做好管板樁的沉樁記錄。

4.結(jié)語(yǔ)

管板樁沉樁施工技術(shù)具有施工周期短、成本低、客觀環(huán)境約束條件少、適用范圍廣等特點(diǎn)，可有效降低工程建設(shè)成本，加快施工進(jìn)度，確保工程順利完工。