CAZ箱型鋼板樁在船塢改造中的應(yīng)用研究

談寶林

摘 要：文章以CAZ箱型鋼板樁在船塢改造中的應(yīng)用研究為題，分析上海江南長興造船有限責(zé)任公司1#船塢接長改造工程中鋼板樁的應(yīng)用，意在為同行業(yè)中相關(guān)工程提供經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞：CAZ鋼板樁;船塢改造;施工工藝

中圖分類號：U668? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）10-0108-03

當(dāng)前，建筑市場中新的工藝以及材料不斷出現(xiàn)，在水工建筑行業(yè)中，由于其存在的特殊性，以及水文、地質(zhì)等因素的影響，若施工過程中不按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，便會導(dǎo)致工程事故。因此，施工必須因地制宜，并根據(jù)具體的施工情況來總結(jié)和探索更適合的施工工藝。鑒于此，文章總結(jié)分析了CAZ箱型鋼板樁在船塢改造中的實際應(yīng)用，意在給相關(guān)工程提供參考，促進(jìn)船塢改造的發(fā)展。

1工程概況

目前，上海江南長興造船有限責(zé)任公司有30萬噸級船塢兩座，并排布置在廠區(qū)西南側(cè)，南臨長江。其中，1#船塢位于西側(cè)，長520m，寬76m，深11.6m（頂標(biāo)高4.8m，底標(biāo)高-6.8m）;2#船塢長510m，寬106m，深11.6m（頂標(biāo)高4.8m，底標(biāo)高-6.8m）。在1#船塢的西邊和北邊，2#船塢的北邊和東邊，依次設(shè)置了1#～4#裝焊平臺。在兩座船塢上，均配置2臺600噸門式起重機(jī)，及若干門座式起重機(jī)。2座船塢共用中間塢墻及水泵房。

為使1#船塢滿足超大型集裝箱船半串聯(lián)建造要求，現(xiàn)將船塢接長至660m，并增加中間塢門，船塢原底板針對性地進(jìn)行局部加固改造。

2船塢接長改造具體情況

此次工程主要是對1#塢進(jìn)行接長改造，接長后船塢有效尺寸為660m×76m×11.6m。1#船塢接長工程：1#船塢向塢尾方向接長140m，并新增中間塢門，接長段船塢寬76m，塢深11.6m，原2#裝焊平臺相應(yīng)縮短140m;兩側(cè)塢墻引船系統(tǒng)接長，塢尾新建絞車;新增200kN電動絞盤2個，550kN雙柱系船柱6個，登船塔2座。1#船塢原底板加固改造工程：原520m長塢室底板，針對超大型集裝箱船塢位布置受力情況，對原塢底板進(jìn)行局部加固;原起重機(jī)軌道梁上增加錨碇基礎(chǔ);相關(guān)改造拆除后相應(yīng)恢復(fù)。

3 CAZ箱型鋼板樁在塢墻中的應(yīng)用

3.1塢壁結(jié)構(gòu)

塢壁采用CAZ箱型鋼板樁，其施工周期快，防滲效果好，質(zhì)量易保證，塢壁結(jié)構(gòu)整齊美觀。本改造工程采用CAZ20（材質(zhì)S355GP）鋼板樁，樁長均為24.5m、樁頂標(biāo)高1.00m，樁尖標(biāo)高-23.5m。塢室內(nèi)的鋼板樁一般直接作塢墻使用不設(shè)砼襯砌，但在有下塢樓梯處的6.9m長度范圍內(nèi)通過在鋼板樁樁表面焊接錨筋，現(xiàn)澆厚度為424～860mm的鋼筋砼襯砌。鋼板樁防腐措施主要采用預(yù)留腐蝕裕量（腐蝕前截面模量不小于5221 cm3/m，四個面均考慮2.5mm腐蝕，腐蝕后截面模量不小于2865cm3/m）和防腐涂層相結(jié)合。鋼板樁預(yù)留腐蝕裕量考慮了涂層情況下的防腐蝕措施的設(shè)計保護(hù)年限20年的腐蝕裕量。鋼板樁-6.95m標(biāo)高以上部分采用重防腐涂層，鋼板樁-6.95m標(biāo)高以下部分側(cè)壁采用普通防腐涂層。

制作CAZ20鋼板樁的AZ20熱軋鋼板樁鎖口止水性能優(yōu)越，單根鋼板樁每米鎖口的滲透系數(shù)ρ≥10-7m/sec，相當(dāng)于不透水土體，同時，水在流動中會帶入一部分雜物進(jìn)入鎖口并慢慢沉積在鎖口中減少滲水。對于防水要求高的結(jié)構(gòu)，可以在鎖口內(nèi)部填充止水材料，也可將塢室底板以上的鎖口全部焊接密封，同時，在塢室底板中放置止水鋼片，并將其與鋼板樁焊接在一起，形成一個完整的封閉止水結(jié)構(gòu)。船塢接長新老接頭連接處鋼板樁，在塢墻外側(cè)均布設(shè)高壓旋噴樁止水，塢墻內(nèi)側(cè)采用異形鋼板將新老鋼板樁焊接聯(lián)接止水。

3.2承臺結(jié)構(gòu)

塢壁上部高樁承臺采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)，兼作公用管線廊道，并作為塢壁結(jié)構(gòu)的卸荷板使用。承臺頂標(biāo)高為廠區(qū)地坪標(biāo)高4.80m，底板底標(biāo)高0.00m;承臺底板寬度為9m。承臺下新增二排Ф600PHC管樁，樁頂標(biāo)高0.1m，樁間距為3.6m，樁長為35.5m。西塢壁原32t樁基，截短至承臺底標(biāo)高上0.1m。承臺廊道內(nèi)分為水、動力廊道和電氣廊道兩部分，其中水、動力廊道位于內(nèi)側(cè);廊道表面還設(shè)有兩條通長的縱向動力明溝。廊道承臺頂面布置有眾多的公用接頭箱，另外還布置有引船小車軌道。

3.3錨碇墻結(jié)構(gòu)

錨碇墻中心線距離板樁塢壁邊線一般為30m，采用鋼筋混凝土板樁加現(xiàn)澆胸墻結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土板樁采用預(yù)制，錨碇板樁寬490mm、厚450mm、長10.80m。板樁頂部用現(xiàn)澆鋼筋混凝土胸墻聯(lián)成整體，胸墻采用倒“T”型端面，底標(biāo)高0.00m、底寬0.9m、高度2.50m，胸墻前采用拋石壓頂增加被動土抗力，拋石厚度3.6m，頂寬4.5m。在標(biāo)高0.50m的地方設(shè)置一道Φ90@1600的鋼拉桿，拉桿的長度為24m，伸到塢壁高樁承臺拉桿應(yīng)當(dāng)使用型鋼2[25a進(jìn)行錨固，錨碇胸墻的導(dǎo)梁部分通常使用錨栓于外部進(jìn)行錨定[1]。

4施工前的準(zhǔn)備

4.1加工樁帽圍檁

首先，選擇合適的異型樁帽和送樁管，樁帽和送樁管與鋼板樁頂有效接觸，并設(shè)計相應(yīng)的榫頭作為導(dǎo)向，這樣可優(yōu)化鋼板樁的受力狀態(tài)，保持其受力均勻。其次，設(shè)計導(dǎo)向圍檁，采用型鋼加工制作，長度10-15m，內(nèi)徑凈寬與鋼板樁的寬度相比，稍大2cm。最后，設(shè)計限位樁，采用φ609mm的鋼管樁制得，長6m，輔之以牛腿，可有效提高圍檁的穩(wěn)定性[2]。

4.2測量放線

根據(jù)測量控制網(wǎng)，按設(shè)計圖紙進(jìn)行放樣定位及高程引測工作，并做好永久及臨時標(biāo)志，放樣定位后進(jìn)行測量復(fù)核，復(fù)核驗收確認(rèn)無誤后進(jìn)行鋼板樁施工。施工過程結(jié)合船塢的尺寸，為確保塢室土方開挖后鋼板樁邊線與塢室外邊線的設(shè)計凈距，鋼板樁施打前預(yù)留10cm位移量。

4.3鋼板樁的卸樁及堆放

把鋼板樁運輸?shù)绞┕龅睾?，使用履帶吊機(jī)對其進(jìn)行卸載。堆放前應(yīng)當(dāng)整理好場地，同時設(shè)置相應(yīng)的排水溝，需在鋼板樁的底部鋪設(shè)10cm×10cm的方木，間距為3m～5m，不得進(jìn)行多層堆放，并保證鋼板樁間凈距大于20cm。另外，卸樁及堆放時應(yīng)當(dāng)做好相應(yīng)的保護(hù)工作，盡量避免損壞情況[3]。

4.4鋼板樁驗收

鋼板樁進(jìn)場應(yīng)進(jìn)行逐根驗收，拼組鋼板樁樁端部應(yīng)平齊，其平整度及平面傾斜小于5mm;組裝后鋼板樁總高度允許誤差△h：10mm;組裝后的鋼板樁，在脫離胎架后自由狀態(tài)時，應(yīng)具有足夠的平面度，在長度方向鋼板樁正向的撓度就應(yīng)小于0.12L%，側(cè)向撓度就小于0.1L%（L為鋼板樁長度）;另要求組合樁兩側(cè)帶鎖口的翼緣板在同一橫斷面上的不平整不超過10mm;焊制成的箱形鋼板樁鎖口必須平直通順，互相咬合，用2m標(biāo)準(zhǔn)段雌雄鎖口各一只，插入組合鋼板樁兩端鎖口內(nèi)，往返兩次順利通過為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查[4]。

4.5鎖口涂刷止水材料

CAZ鋼板樁兩側(cè)鎖口需涂刷止水材料。涂刷止水材料前，清除鎖口內(nèi)泥土、灰塵，并保持干燥。止水材料使用調(diào)制好的黃油拌木屑，涂膜必須均勻，粘附力強(qiáng)，無漏涂，流持等現(xiàn)象。涂刷止水材料應(yīng)有專人負(fù)責(zé)，在涂刷止水材料前后要進(jìn)行檢查。要根據(jù)沉樁的施工進(jìn)度控制好涂刷時間，以防因過早涂刷而影響固結(jié)質(zhì)量，同時要做好防水措施，時刻關(guān)注天氣情況，遇到雨天要提前用彩條布對涂刷好的鋼板樁進(jìn)行覆蓋，防止止水材料遇水失去作用。

5 鋼板沉樁

5.1打設(shè)導(dǎo)樁圍檁

在沉樁前，測放導(dǎo)樁樁位，采用打樁架打入兩根Ф609導(dǎo)樁，距離為圍檁長度，導(dǎo)樁打至距泥面約3米時停錘。在導(dǎo)樁離地面50cm處焊接牛腿，并保證兩側(cè)牛腿基本在一個水平面上，用以固定圍檁。兩根圍檁架設(shè)牛腿上，安放時用經(jīng)緯儀在牛腿上放出圍檁位置定位線，準(zhǔn)確架設(shè)導(dǎo)向圍檁，兩根圍檁用槽鋼卡板卡牢。導(dǎo)向圍檁架設(shè)后進(jìn)行校核，滿足要求后方可進(jìn)行打樁。圍檁固定后，沿圍檁長度方向做好方格網(wǎng)，以保證CAZ鋼板樁定位準(zhǔn)確。

5.2打設(shè)起始樁

在起始限位樁處打入第一根CAZ鋼板樁，鋼板樁吊運采用300噸吊機(jī)，吊點位于距樁頂10cm，兩側(cè)翼緣7cm處，Φ50mm的吊裝孔;起吊時，采用一臺50噸吊車輔助抬吊，吊點位于距樁底7m處。在吊機(jī)起吊就位后，采用兩部經(jīng)緯儀成90度角，保證垂直度，經(jīng)確認(rèn)，用振動錘緩慢沉樁，下沉過程中仍應(yīng)用經(jīng)緯儀隨時觀測，若發(fā)現(xiàn)偏移及時用吊機(jī)進(jìn)行糾偏，直至振沉至泥面以上5m標(biāo)高。

5.3鋼板樁插、沉樁施工

在樁身就位后，調(diào)整樁垂直度，使鋼板樁鎖口在軸線中心位置并垂直于地面。啟動振動錘，用經(jīng)緯儀進(jìn)行校正，隨時注意調(diào)整樁的垂直度，同時保證樁定位于方格網(wǎng)之內(nèi)，做好沉樁記錄。若發(fā)現(xiàn)有微量偏移，應(yīng)及時停止振動錘，用吊機(jī)糾偏;若發(fā)現(xiàn)偏移過大，不得強(qiáng)行糾偏。需拔出鋼板樁，重新插樁，當(dāng)鋼板樁沉至距地面以上5m時，停止沉樁。以此類推，直至該組鋼板樁插樁完畢，拆除圍檁，在第二組鋼板樁位置重新打入限位樁固定圍檁，循環(huán)施工。

5.4鋼板樁送樁施工

鋼板樁的送樁施工工藝有三種：逐根打樁法、屏風(fēng)式打樁法及逐根跳打沉樁法。逐根打樁法即將板樁一根根地打入土中，適用于松散的土和短樁施工。逐根打樁法施工速度快，樁架高度相對可以低一些。對于密實砂土和高粘性土，建議采用屏風(fēng)式打樁法。屏風(fēng)式打入法可以保證樁墻具有良好的垂直度，并減少沉樁中可能遇到的困難或散樁。對于難以打樁的土，建議采用屏風(fēng)式逐根跳打沉樁法進(jìn)行施工。

每組鋼板樁插樁完成后，拆除導(dǎo)向圍檁，樁機(jī)行走于鋼板樁一側(cè)，轉(zhuǎn)90度角與履帶垂直，安裝好送樁桿。采用屏風(fēng)逐根跳打沉樁法，每組鋼板樁送樁順序為1、3、5，然后6、4、2，每組最后一根樁作為后一組的定位依據(jù)，起控制限位作用。送樁時要觀測沉樁過程中的變化情況，并控制好樁頂標(biāo)高。為防止送樁過程中相鄰樁被帶下，先送樁的樁頂標(biāo)高以上限偏差控制，后送樁的樁頂標(biāo)高以下限偏差控制。

6結(jié)語

綜上，目前我國船舶工業(yè)發(fā)展迅猛，船塢工程也在逐漸擴(kuò)大，對于CAZ箱型鋼板樁的應(yīng)用要求也越來越高。鑒于此，文章從各個角度分析了上海江南長興造船有限責(zé)任公司在進(jìn)行船塢改造過程中對CAZ箱型鋼板樁的應(yīng)用，給同行業(yè)提供參考的同時，促進(jìn)船舶業(yè)的發(fā)展。

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