管板組合樁結(jié)構(gòu)在深水港碼頭的應(yīng)用

曹志巍 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概況

廣州南沙港區(qū)四期水工項目中，10萬噸級集裝箱泊位和1萬噸級的駁船泊位采用管板組合的單錨板樁結(jié)構(gòu)。鋼板樁結(jié)構(gòu)采用熱軋鋼板樁，共5個型號。其中在海輪1～4#泊位及駁1～12#泊位前墻管板組合樁采用320t履帶吊+HD180柴油錘+YZ-300L型液壓振動錘進(jìn)行打樁施工；后墻管板組合樁采用挖掘機+打拔樁機進(jìn)行打樁施工。

管板組合樁在深水碼頭上的應(yīng)用，特別是挖入式港池中，可采用干施工的方法，綜合重力式沉箱和高樁梁板式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)簡單，樁基承載能力強，整體穩(wěn)定性好。

2.管板組合樁結(jié)構(gòu)闡述

在廣州南沙港區(qū)四期水工項目中，施工區(qū)域為開挖式港池，因此在港池疏浚前，碼頭結(jié)構(gòu)施工為干施工類型，樁基施工不需要打樁船舶等水上設(shè)備，不受潮水影響。

本項目在開展管板組合樁作業(yè)時，分前墻、后墻兩部分依次施工，其中在海輪碼頭施打1045 根鋼管樁、1068組鋼板樁+1根單片鋼板樁；駁11～12#泊位施打72根鋼管樁、70組鋼板樁；駁1～10#泊位施打12根鋼管樁、14組鋼板樁，所用鋼管樁樁徑分別為φ2032mm、φ1626mm、φ 1000 m m 三種規(guī)格，壁厚為24mm、20mm、18mm，材質(zhì)優(yōu)先選用Q420B和Q355B；鋼板樁的結(jié)構(gòu)則為熱軋型444鋼板樁，型號分別有Z48-700、Z44-700、Z36-700、Z26-700、Z26-630、Z14-700五種。

為更好地保證鋼管板組合樁施工質(zhì)量，驗證其打樁設(shè)備的適應(yīng)性以及復(fù)核沉樁的控制標(biāo)準(zhǔn)和檢驗基樁承載力，在正式打樁前，施工人員先展開了一段試樁作業(yè)，以此作為調(diào)整設(shè)計樁長的依據(jù)。試樁的數(shù)量和樁位分別為φ2032管板組合樁試樁施工，并將海輪1#泊位HL-A-001～004鋼管樁或駁12#泊位BC-E-001～004鋼管樁作為試驗樁，長度分別為36m、36.3m，所有試沉樁均嚴(yán)格按《水運工程地基基礎(chǔ)試驗檢測技術(shù)規(guī)程》（JTS 237-2017）檢測高應(yīng)變動力，并進(jìn)行復(fù)打測試校核，注意復(fù)打樁數(shù)不宜小于3根。

3.管板組合樁結(jié)構(gòu)施工要點

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）施工測量。為便于現(xiàn)場施工控制，組合樁軸線兩端設(shè)立2個臨時控制點并定期復(fù)核觀測。由于本工程管板組合樁施工精度要求非常高，施工關(guān)鍵是打好鋼管樁。鋼管樁施工時必須全過程監(jiān)測鋼管樁的垂直度及偏位情況，過程中使用全站儀對沉樁過程中的垂直度進(jìn)行控制。要求保證鋼管樁插打到位后樁位以及垂直度偏差≤1%。精確計算每根鋼管樁的位置，施工過程反復(fù)測定。根據(jù)以往項目施工經(jīng)驗，管板組合樁碼頭在施工過程存在向海側(cè)偏移現(xiàn)象，所以該項目考慮前墻管板組合樁施工軸線向陸側(cè)預(yù)留50mm的偏移量，后墻錨定結(jié)構(gòu)管板組合樁施工軸線向陸側(cè)預(yù)留30mm的偏移量。

（2）場地準(zhǔn)備。施工場地經(jīng)真空預(yù)壓處理后需進(jìn)行卸載及開挖，開挖至標(biāo)高+4.0m，以此保證打樁區(qū)能順利實施。打樁前應(yīng)進(jìn)行道路修筑，確保鋼管樁及鋼板樁能正常運輸及設(shè)備正常通行。

3.2 導(dǎo)向架制作及安裝

（1）導(dǎo)向架制作。根據(jù)本工程組合鋼板樁的特點，項目部專門組織施工人員設(shè)計管板組合樁施工的導(dǎo)向架。導(dǎo)向架是確保打樁質(zhì)量的關(guān)鍵之一，導(dǎo)向架必須有足夠的強度和剛度，因打樁時樁的軸線偏差和傾斜控制要靠導(dǎo)向架來限位導(dǎo)向。φ2032mm管板組合樁導(dǎo)向架橫、縱梁、立柱及拋撐采用工45的工字鋼鋼制作，其中橫、縱梁及立柱均為雙拼工45工字鋼，斜撐采用工25工字鋼。導(dǎo)向架設(shè)計成上下兩層門字形動雙層式導(dǎo)向架，導(dǎo)向架高度為8m，長度為15m。在上下橫縱梁上設(shè)置可調(diào)節(jié)的導(dǎo)向輪，以便對鋼管樁的傾斜、偏位、垂直度進(jìn)行控制。

（2）導(dǎo)向架安裝。首先是施打定位錨樁：安裝導(dǎo)向架前需在導(dǎo)向架四角處設(shè)置錨定抗滑樁，錨定樁為φ630鋼管樁、長10.5m，先在圖紙上計算定位錨樁與管板樁墻軸線的距離，在現(xiàn)場測放出管板樁組合墻軸線后，采用鋼卷尺測量定位錨樁位置，每個施工段均需施打定位錨樁；定位錨樁采用履帶式起重機起吊振動錘進(jìn)行施打，將定位錨樁施打至露出地面一定距離后（便于安裝導(dǎo)向架即可）再安裝導(dǎo)向架。其次是安裝導(dǎo)向架：打好定位錨樁后在4根錨定樁同一平面焊接牛腿，用履帶吊將已拼裝好的導(dǎo)向架吊起，把導(dǎo)向架放置牛腿的位置上再采用鋼板進(jìn)行焊接加固，另外，導(dǎo)向架分上、下兩層，每層在沿軸線方向和垂直軸線方向均有定位板加上限位螺栓。導(dǎo)向架搭設(shè)時保證上、下兩層卡位與鋼管樁樁位對應(yīng)，平面位置誤差＜±15mm；上下兩層定位板垂直度偏差沿軸線方向＜0.6%，垂直軸線方向＜0.8%。只有導(dǎo)向架安裝精度高于鋼管樁施工精度要求方可保證鋼管樁插打精度滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

3.3 沉樁施工

3.3.1 吊裝

待導(dǎo)向架安裝固定經(jīng)確認(rèn)過其平面尺寸及垂直度后符合要求后，進(jìn)行鋼管樁的起吊工作。鋼管樁吊點設(shè)置在樁頂下方15cm的位置，開孔直徑9cm。鋼管樁吊入導(dǎo)向架采用320t履帶吊，采用兩點起吊法。因鋼管樁自重較大直接吊裝會對鋼管造成受壓變形，需要設(shè)置扁擔(dān)橫梁抵抗由鋼絲繩的拉力產(chǎn)生的壓力對鋼管樁造成的破壞。吊環(huán)采用鋼板壁厚40mm的Q 235 B 鋼板焊接，扁擔(dān)梁采用H500×300型鋼。待鋼管樁在導(dǎo)向架內(nèi)靠自重及導(dǎo)向架支撐穩(wěn)定后進(jìn)行脫扣。

3.3.2 插樁施工

待鋼管樁放置穩(wěn)定后，首先采用320t履帶吊機配合將鋼管樁吊起，直至樁尖底部超過導(dǎo)向架頂部后，人工配合將鋼管樁對準(zhǔn)定位板后將樁慢慢插入土中，待鋼管樁放置穩(wěn)定后用320t履帶吊起吊YZ-300L液壓振動錘夾鉗夾牢樁的頂端，用2臺經(jīng)緯儀或全站儀成90°交匯將樁定準(zhǔn)位置后起動振動錘開始沉樁。如發(fā)現(xiàn)樁稍有偏位，測量員立即通知打樁專職指揮進(jìn)行調(diào)整，插樁直至尚有約50%的樁長露出地面；若樁位偏差吊機無法調(diào)整時拔起樁后重新振插，直到符合質(zhì)量為求為止。

3.3.3 鋼管樁錘擊沉樁作業(yè)

先用320t履帶吊用YZ-300L液壓振動錘把鋼管樁插至導(dǎo)向架橫梁上口約1.2m的位置或插至無法下沉的位置，然后拆除導(dǎo)向架，用320t履帶吊起吊HHP40液壓沖擊錘把鋼管樁送至設(shè)計標(biāo)高。為保證鋼板樁鎖口能順利套入鋼管樁的鎖口，要求已經(jīng)振插到位的鋼管樁之間凈距誤差＜20mm，垂直度偏差＜1%。

3.3.4 鋼板樁沉樁施工

鋼板樁在鋼管樁沉樁完成后施工，首先采用180t履帶吊+YNZ2-200T-6-W型電動振動錘直接沉樁，施工至無法下沉為止，后續(xù)再采用320t履帶吊+YZ-300L液壓振動錘沉樁至設(shè)計標(biāo)高。

4.施工效果

陸上沉樁的位置偏差為±50mm，低于水上沉樁位置偏差，并且通過定位架的輔助，有效樁基的垂直度、精確度，管樁與板樁的緊密度較好。

管板組合樁施工完成后進(jìn)行水泥攪拌樁施工，對海側(cè)的樁基產(chǎn)生擠壓偏移，偏移量為20～30mm左右。兩軌間回填材料采用輕質(zhì)泡沫土結(jié)構(gòu)，其整體性強、質(zhì)量較輕且不透水，對前沿胸墻的側(cè)壓力低于傳統(tǒng)回填砂結(jié)構(gòu)。港池疏浚后的沉降位移監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示垂直前沿方向的位移普遍為8～12mm之間，綜合累計位移約30～40mm，低于沉樁預(yù)留50mm的偏移量。

5.結(jié)語

綜上所述，在施工時需要立足于項目本身的特點，技術(shù)人員在考慮環(huán)境因素制約條件之外，還要對鋼管板組合樁結(jié)構(gòu)的施工工藝了如指掌，并因地制宜制定出合理的施工方案和應(yīng)急措施，保證工程順利開展。文中對廣州南沙港區(qū)四期水工項目中的鋼管板組合樁施工作業(yè)的闡述與分析，具備一定的指導(dǎo)意義，可供類似工程人員在實操中參考和借鑒。