淺談廈門高集海堤開口改造濱海路及延伸段工程海中支架鋼管樁施工要點(diǎn)

周文海

（合誠工程咨詢集團(tuán)股份有限公司， 福建 廈門 361006）

0 引言

廈門高集海堤開口改造濱海路跨管線橋及延伸段工程重點(diǎn)在于主跨海上箱梁施工段，支架鋼管樁承載力及穩(wěn)定性是重中之重，直接關(guān)系到支架的穩(wěn)定及箱梁的施工質(zhì)量等重大問題，一旦無法保證其穩(wěn)定性，將產(chǎn)生重大安全和質(zhì)量隱患。

1 工程概況

跨管線橋，設(shè)計總長405m，橋梁基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)加承臺，墩臺類型為H型墩，上部結(jié)構(gòu)分五聯(lián)布置，主線橋跨徑布置：第1聯(lián)（35+35）（等寬16.5m）+第2聯(lián)（35+35）（等寬21.5m）+第三聯(lián)（35+55+35）（變高等寬21.5m）+第4聯(lián)（35+35）（等寬16.5m）+第5聯(lián)（35+35）（等寬16.5m）組成，其如圖1-2所示；

圖1：主跨地勘圖

2 支架方案的設(shè)計

本文主要敘述第三聯(lián)第三跨（即55m主跨）的設(shè)計和驗證、調(diào)整過程。

根據(jù)地勘圖及橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，第三聯(lián)第三跨（55m），標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)?1.5m，采用單箱三室截面，跨中標(biāo)準(zhǔn)段梁高231.5cm，箱梁墩身處最大梁高371.5cm；由于梁高是變高度的，支架設(shè)計采用條形基礎(chǔ)（鋼管樁基礎(chǔ)）+鋼管立柱+貝雷梁+盤扣式支架的組合支架形式。共設(shè)計5排鋼管立柱，其中靠近墩身處兩排立柱基礎(chǔ)設(shè)置在承臺上，為單排鋼管立柱；中間設(shè)置三排雙排鋼管立柱，基礎(chǔ)采用φ529×8mm鋼管樁基礎(chǔ)，每排為8根鋼管樁。

通過對各個跨度工字鋼大橫梁支點(diǎn)反力計算發(fā)現(xiàn)，鋼管立柱受力最大的作用力為N=1089.91KN。

圖2：主跨（55m）支架布置圖

3 現(xiàn)場施工與方案調(diào)整

3.1 試樁施工

現(xiàn)場采用DZ90型振動錘振動下沉，為保證施工質(zhì)量，現(xiàn)場選擇首先進(jìn)行試樁施工。鋼管樁施工采用樁長和貫入度（20mm/min）雙控，但試樁下沉至15.3m時無法下沉，貫入度為7mm/min。雖然貫入度符合要求，但樁長與設(shè)計樁長相差較大，為保證支架承載力和穩(wěn)定性，現(xiàn)場停止施工，對方案進(jìn)行優(yōu)化。

3.2 方案優(yōu)化和調(diào)整

根據(jù)現(xiàn)場試樁的實(shí)際樁長估算，擬增加兩排單排鋼管樁從而減小最不利工況下單根鋼管樁的最大荷載。

圖2：優(yōu)化后支架布置圖

重新對鋼管樁進(jìn)行計算：鋼管立柱受力最大的作用力為N=630.28KN。

計算樁長根據(jù)現(xiàn)場試樁的情況可以達(dá)到，可指導(dǎo)施工。

3.3 加強(qiáng)現(xiàn)場控制，保證鋼管樁施工質(zhì)量

鋼管樁施工方法及注意事項如下：

1.鋼管樁施工采用DZ90型振動錘振動下沉，沉樁之前，將振動打樁錘與鋼管樁通過夾持器連接，檢查兩者豎直中心線是否一致，樁位是否正確，樁的垂直度是否符合規(guī)定。

2.在確定鋼管樁樁位、垂直度滿足要求后，開動振動錘施打。每根鋼管樁的下沉應(yīng)一氣呵成，中途不得有較長時間的停頓，以免樁周土擾動恢復(fù)造成沉樁困難。鋼管樁下沉過程中，及時檢查鋼管樁的傾斜度，發(fā)現(xiàn)傾斜及時采取措施調(diào)整，必要時停止下沉，采取其它措施進(jìn)行糾正。

3.鋼管樁下沉過程中，隨時觀察其貫入度，當(dāng)貫入度小于20mm/min時停止沉樁。

4.鋼管樁插打采用樁端承載力和入土深度雙控。施工中應(yīng)確保鋼管樁的入土深度，如施工中不能滿足入土深度或碰到孤石時，采取以下方式：

①對深度最少（最不利鋼管樁）進(jìn)行靜載試驗判斷是否能夠滿足要求。

②如鋼管樁靜載試驗不能滿足要求，可參考靜載數(shù)據(jù)重新重新驗算，加密鋼管樁滿足施工要求。

③。為驗證支架的承載力，對支架進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓荷載為120%恒載，同時通過預(yù)壓消除其非彈性變形及基礎(chǔ)沉降。

5.打樁施工完成后，檢查管樁的偏斜及入土深度，鋼管樁的垂直度控制在不大于1%，樁中心偏差在50mm以內(nèi)。

6.鋼管樁垂直度和深度滿足設(shè)計要求后，在每排鋼管樁之間安裝樁間橫向聯(lián)接系和剪刀撐。

7.振樁開始時，可吊裝振樁錘和夾具與樁頂連接牢固，先利用樁的自重下沉，然后開動振動錘使樁下沉。

8.每次振動持續(xù)時間過短，則土的結(jié)構(gòu)未被破壞，過長則振動錘部件易遭破壞。鋼管樁在擊振力作用下下沉基本為零且未達(dá)到設(shè)計入土深度時，作業(yè)隊不得停止振沉，需繼續(xù)加載，加載持續(xù)時間控制在5min內(nèi)。

9.振動錘夾與鋼管樁頭無間隙或松動，否則振動力不能充分向下傳遞，影響鋼管樁下沉，接著也易振壞，在振動錘振動過程中，如發(fā)現(xiàn)樁頂有局部變形或損壞，要及時恢復(fù)后方可繼續(xù)下沉。

10.測量人員現(xiàn)場指揮精確定位，在鋼管樁打設(shè)過程中要不斷的檢測樁位和樁的垂直度。下沉?xí)r如鋼管樁傾斜，及時牽引校正，每振1～2min要暫停一下，并校正鋼管樁一次。

11. 鋼管樁接長時，兩節(jié)鋼管管口切縫應(yīng)平齊，焊接接頭應(yīng)滿足二級焊縫要求，不能點(diǎn)焊或脫空。鋼管對接接頭處加焊4塊25cm×15cm×0.8cm鋼板加強(qiáng)處理，加勁板也需滿焊并符合設(shè)計的焊縫厚度要求。經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)員檢查鋼管樁連接焊縫質(zhì)量合格后方可打設(shè)鋼管樁。

12、應(yīng)根據(jù)各支墩的具體地質(zhì)條件及支撐上部結(jié)構(gòu)所需的地基承載力，計算每根鋼管樁打入深度，并與貫入度進(jìn)行雙控。

4 驗證措施

為保證鋼管樁確能滿足設(shè)計承載力要求，在保證施工質(zhì)量的同時，最終依據(jù)單樁承載力試驗進(jìn)行最后的驗證。我們在所有96根鋼管樁中選取入土深度最?。?4.1m）的三根鋼管樁同時進(jìn)行了靜載試驗，根據(jù)試驗報告表明，承載力均可達(dá)到700KN以上，完全滿足本工程最不利荷載下的荷載要求。

5 結(jié)語：

根據(jù)本工程的施工經(jīng)驗，鋼管樁基礎(chǔ)在施工時受到地質(zhì)情況、采用的施工工藝等方面的影響可能出現(xiàn)無法達(dá)到設(shè)計樁長的情況。為了保證施工質(zhì)量應(yīng)先進(jìn)行試樁作業(yè)進(jìn)行驗證，避免大量無法滿足設(shè)計樁長的現(xiàn)象發(fā)生。鋼管樁施工應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計樁長和貫入度進(jìn)行施工質(zhì)量的控制，確保鋼管樁施工質(zhì)量。為了穩(wěn)妥起見最好再進(jìn)行單樁承載力的驗證，最終驗證整個方案的可靠性，將安全質(zhì)量隱患最大程度的得到控制。

本文對支架方案中鋼管樁基礎(chǔ)從設(shè)計、優(yōu)化、施工控制和驗證方面進(jìn)行討論，望能對各位同行有所啟發(fā)。