高速水流條件下高樁碼頭筑島施工技術(shù)

馮雁翔 蔡營

中國水利水電第十一工程局有限公司 河南 鄭州 450000

1 項(xiàng)目立項(xiàng)背景

該項(xiàng)目位于象州縣城的南邊且位于柳江左岸4.0公里處的廣西壯族自治區(qū)來賓市，與石龍三江口相隔27.0km。在雨季，河水的流速很快，平均6000m/s，洪水時(shí)，河水的流量為10000m3/s，因?yàn)榈缆返脑?，河流碼頭工程的延展寬度被限制了。為了保證河流碼頭工程建設(shè)不會(huì)對(duì)航道造成影響，使河流碼頭工程的寬度符合規(guī)定，防止由于水流沖刷造成的填筑土料損失。在外形方面，參考相似的工程實(shí)例及資料，都采用了鋼板樁，使小島的船身坡度迅速升高，而山腳則縮短至河岸。不僅可以減少河流碼頭工程上的泥沙沖刷，還可以保證河流碼頭工程的穩(wěn)定性。同時(shí)，解決了河道水流、水土流失等問題，解決了因船舶航行而造成的河流碼頭工程寬度受限問題，節(jié)約了建設(shè)資金，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，加快了建設(shè)步伐。

2 高樁碼頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在軟土地基上，高樁墩是一種非常有意義的碼頭結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)輕巧，張力清晰，是高樁式鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)的顯著特征。本發(fā)明適用于敞口建筑，對(duì)建筑物的阻尼作用較強(qiáng)，特別適宜在松土地基上使用。但其缺點(diǎn)是：構(gòu)造較差，不易牢固，結(jié)構(gòu)易破裂，不易恢復(fù)，不能適應(yīng)地表負(fù)荷及搬運(yùn)等情況。它的主體結(jié)構(gòu)包括：上部結(jié)構(gòu)、橋墩底板、樁基完整連接、樁基通過樁基的傳遞和各類碼頭設(shè)備的設(shè)置；樁基對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，把上部結(jié)構(gòu)的荷載轉(zhuǎn)移到地基。保持結(jié)構(gòu)：通過調(diào)節(jié)護(hù)水性，減少港口與岸邊坡面的間距，從而構(gòu)成底層，由前吊桿、后吊桿和自重式擋墻組成。由于邊坡失穩(wěn)性能好，水流高，且其地質(zhì)狀況較差，必須采取相應(yīng)措施，避免水流的沖刷[1]。

3 主要技術(shù)性能指標(biāo)

3.1 建筑材料的緊密度

施工中，地基壓實(shí)是工程建設(shè)中的一個(gè)關(guān)鍵問題。18 T振動(dòng)碾壓為島芯壓實(shí)土料的一種方式，連續(xù)5次碾壓，以進(jìn)退錯(cuò)距（42cm），分層壓實(shí)至島上施工平臺(tái)（高度60.0 m)，壓實(shí)95%，在鋼板樁附近，使用手工和小型機(jī)械將其壓實(shí)。

3.2 鋼樁施工參數(shù)控制

在鋼板樁的埋入過程中，豎向精度的控制是非常嚴(yán)格的，其安裝準(zhǔn)備工作主要有：準(zhǔn)備現(xiàn)場(chǎng)的施工條件、打進(jìn)設(shè)備、測(cè)量人員和設(shè)備。新進(jìn)場(chǎng)的樁材應(yīng)滿足規(guī)范的規(guī)定。在進(jìn)行鋼板樁施工時(shí)，主要采用振動(dòng)法進(jìn)行單樁分段打樁.在施工中，鋼板樁的上端主要依靠振動(dòng)錘進(jìn)行。接著將鋼板樁吊起到插樁位置進(jìn)行插樁，在插樁過程中對(duì)齊測(cè)量標(biāo)記紅線，并在插入過程中插入鋼板樁。為了保證樁身的豎直度，首先要確定第一、第二塊鋼板樁的入土位置和方位，并能起到模板的引導(dǎo)作用，通常每打1米就要進(jìn)行一次測(cè)試，根據(jù)監(jiān)測(cè)，每塊鋼板樁的傾斜不大于2%[2]。

4 筑島施工技術(shù)方案

4.1 施工總平面布置

填筑物料選擇了上游河道物料及鄰近山區(qū)的石頭，筑島時(shí)配合鋼板樁，交替進(jìn)行，也就是筑島作業(yè)，當(dāng)填入的河流碼頭工程靠近鋼板樁的預(yù)定部位時(shí)，就進(jìn)行了鋼板樁的建設(shè)，并利用鋼板樁對(duì)2#碼頭和1#碼頭進(jìn)行了筑島處理，接著在鋼板樁的周圍填充了土，進(jìn)行了樁基礎(chǔ)清理。根據(jù)工程的實(shí)際， A排樁基河底高度48.75m, B排樁基的河底高度52.5 m，根據(jù)工程的實(shí)際情況，鋼板樁在河床3m，底部高出設(shè)計(jì)施工水位2高程0.7m即高程54.7m，所以綜合考慮使用高的鋼板樁對(duì) A排、 B排、 C排的樁基部位進(jìn)行保護(hù)。為了減輕水流對(duì)鋼板樁的沖擊，在鋼板樁周緣附近的基坑底部進(jìn)行了拋石和碎石處理，從而確保了鋼板樁圍巖的穩(wěn)定，如圖1所示。

4.2 施工順序

針對(duì)樁基工程的進(jìn)展情況及水文地質(zhì)情況，擬對(duì)2#碼頭A排、 B排、 C排樁基段進(jìn)行填筑島的開挖，并在2#碼頭的岸邊修建一條臨時(shí)的修建公路，連接1#碼頭，再對(duì) A、 B、C排樁基進(jìn)行填筑島的建設(shè)。具體施工順序詳見下圖2。

4.3 土石方填筑

4.3.1 填充物

該島的建設(shè)工程從2號(hào)碼頭的上游起，沿一條臨時(shí)修建的公路向下游延伸。在填筑前期，先用80cm以下的碎石進(jìn)行填筑，再逐漸占據(jù)全路段，再采取“斜土護(hù)底”由上游至下游的回填法進(jìn)行填筑，即在岸坡高處沿較高的河道內(nèi)進(jìn)行坡降，使筑島平臺(tái)繼續(xù)向上游及河道內(nèi)移動(dòng)，填筑邊線超過 A排樁基中線3m，以確保樁基施工時(shí)有足夠的空間。當(dāng)填土超過表面時(shí)，應(yīng)將材料的厚度控制在30cm以內(nèi)，然后用裝載機(jī)將其磨平。

4.3.2 碾壓

在充填過程中，應(yīng)按規(guī)定的要求用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。與鋼板樁相連的部位，要用手工或小型機(jī)器進(jìn)行夯實(shí)。邊沿采用反鏟配合碾壓、拍坡，以確保該區(qū)域的回填穩(wěn)定。對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行五次檢查。碾壓工藝使用間隔法（間隔42cm），以保證各填料表面的碾壓就位。分層壓實(shí)至島上施工平臺(tái)的頂板（60.0m），并達(dá)到95%的壓實(shí)率。

4.4 鋼板樁安裝

鋼板樁在河道中的深度大約為3m，其頂端比設(shè)計(jì)的建筑高度高0.7m，即54.7m。鋼板樁在A型樁基中線4m處，沿著每個(gè)子構(gòu)架單元向后折回8-9m，并與島外側(cè)的鋼板樁相連，構(gòu)成“幾”字型。因此，河內(nèi)鋼板樁的抗滑性和抗傾翻性能得到了改善。

鋼板樁安裝鋼板樁在河道中的深度大約為3m，它的頂部高于設(shè)計(jì)高度0.7m，也就是54.7m。鋼板樁在 A型樁基中線4m處，沿各子格室向后折8～9m，再與島外的鋼板樁連接，形成“幾”字形。因此，河內(nèi)鋼板樁的抗滑性和抗傾翻性能得到了改善。

4.4.1 施工前準(zhǔn)備施工準(zhǔn)備

在打樁之前，要先將樁頭的凹槽封住，防止土壤滲入，然后在鎖孔的區(qū)域涂上黃油或者其他油脂，這樣才能方便地將樁頭插入和拔出。對(duì)鋼板樁的根系進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其老化、鎖固變形、銹蝕嚴(yán)重時(shí)應(yīng)進(jìn)行重建、矯直，并采用千斤頂或爐內(nèi)壓力對(duì)其進(jìn)行校正。只有經(jīng)過重新裝修和檢查，方可正常使用，裝修后不符合有關(guān)規(guī)定的禁止使用。拉森鋼板樁支護(hù)工程是由履帶式挖土機(jī)進(jìn)行的，在施工之前，必須熟悉地下管線、構(gòu)筑物的狀況，測(cè)量組要事先進(jìn)行測(cè)設(shè)，并仔細(xì)地將支護(hù)樁的中心線放好。

4.4.2 打設(shè)

在施工期間，采取了分開鉆孔的辦法，從2#船塢的上游起，逐塊或兩塊一組地進(jìn)行，直至完成。這種方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、快速、無須其他輔助支持的特點(diǎn)。

在打樁過程中，首先要先安裝第一塊鋼板，然后確定其定位和方位并將其視作為示范模板。一般是一公尺的量。在進(jìn)行鋼筋灌注時(shí)，采用適當(dāng)?shù)臋z測(cè)手段，保證各鋼筋混凝土柱的斜率不大于2%。如果太大的誤差用找平法找不到，就必須重新把它拉出來重新打孔。

采用異形板樁、連接件法、騎縫搭接法、軸向調(diào)整法等是目前比較普遍采用的一種方法。在工程建設(shè)中應(yīng)重視對(duì)重要管道的觀測(cè)與防護(hù)，以確保工程的安全性。

4.5 汛期施工

在筑島作業(yè)面比鋼板樁圍堰高的情況下，應(yīng)事先做好鋼板樁圍堰內(nèi)排水系統(tǒng)的規(guī)劃，并在鋼板樁埋設(shè)前將集水井、排水管等設(shè)備進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，確保排水效率滿足使用要求，使排水系統(tǒng)發(fā)揮作用，防止雨后鋼板樁圍堰內(nèi)雨水匯聚無法外排，造成鋼板樁傾斜和耽誤雨后填筑進(jìn)度。詳細(xì)的布局詳見圖3。

為使雨水能及時(shí)地排出，各水池裝有10.16cm的污水泵。

在施工過程中，要密切關(guān)注鋼樁的穩(wěn)定，一旦發(fā)現(xiàn)鋼板滲漏變形，施工單位要立即組織人員撤離，并采取相應(yīng)的加固措施，以保證施工的安全。

在筑島基坑開挖過程中，為了避免從岸邊的斜坡向坑底排放雨水，在開挖過程中，會(huì)在斜坡的底部設(shè)一個(gè)攔流槽。

在填筑物表面超過鋼板樁頂時(shí)，應(yīng)對(duì)河段內(nèi)側(cè)進(jìn)行傾角，斜率為5‰。 便于排水。

在溢水期建造河流碼頭工程型建筑時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。如果水流過快或水位上升過快，應(yīng)做好人員、設(shè)備的疏散工作。在水位上升到接近1m的時(shí)候，鋼樁工人應(yīng)該立即撤離。

4.6 填筑工序的技術(shù)要點(diǎn)

(1)在項(xiàng)目開始之前，由工程部技術(shù)人員在開工之前，向作業(yè)組技術(shù)和操作人員提出技術(shù)要求，并對(duì)各項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)化，并根據(jù)各主要工序的施工工藝和質(zhì)量措施，確定質(zhì)量控制因素，實(shí)行嚴(yán)格的施工控制。

(2)根據(jù)工程圖紙、實(shí)際地形、施工環(huán)境和施工控制點(diǎn)，確定側(cè)向填土的邊界線和高程。

(3)卸料應(yīng)由專人負(fù)責(zé)，并按照指揮員所指定的地點(diǎn)卸貨，以保證施工質(zhì)量。

(4)根據(jù)專業(yè)人員的指示，鋪層厚度為30cm，并根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行。在進(jìn)行下一步加工前，過厚的部分需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)那邢鳌?/p>

(5)在碾壓工藝中，采用了一種比較常見的方法，需要保證碾壓到位，并且以3.0 km/h的速度進(jìn)行。

4.7 安全措施

(1)在建設(shè)場(chǎng)地內(nèi)道路必須平整、堅(jiān)硬、暢通，在彎道、危險(xiǎn)地點(diǎn)和路口處必須設(shè)有安全標(biāo)志。(2)制定汽車生產(chǎn)計(jì)劃的統(tǒng)一管理制度。在施工過程中，由工程車輛和設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)。為司機(jī)提供有關(guān)交通法規(guī)和紀(jì)律方面的知識(shí)，預(yù)防在工作中的交通事故和工作中的安全。(3)在工地內(nèi)作業(yè)的工人應(yīng)穿著符合作業(yè)安全及作業(yè)規(guī)程。(4)在工程施工過程中，作業(yè)人員必須全神貫注，不得嬉戲。值班時(shí)禁止飲酒。(5)施工場(chǎng)地內(nèi)的防護(hù)設(shè)備，尤其是防護(hù)網(wǎng)、圍欄等。各種安全措施都要保證，各種設(shè)備都要在建造的時(shí)候發(fā)揮作用，而且不能隨意搬走。(6)在卸載涂料過程中，必須有一位專門的工作人員，對(duì)卡車的倒車、升降和卸貨進(jìn)行指導(dǎo)和監(jiān)管。在后備箱穩(wěn)固之前不要駕駛。(7)交通保障：交通工具不允許超載、超寬、超高；各種交通工具必須處于完好的狀況，并保證有足夠的剎車性能。與此同時(shí)，嚴(yán)禁人與物相混。

4.8 環(huán)保措施

(1)不得隨意取、棄土。在沒有得到相關(guān)部門同意的情況下，禁止擅自破壞或更改項(xiàng)目周邊的植物及植物。(2)強(qiáng)化機(jī)器的維護(hù)和維護(hù)，保證機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證施工噪聲達(dá)到建筑物的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。(3)對(duì)工地進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x址，使高噪聲機(jī)械運(yùn)行的時(shí)間最優(yōu)，以防止夜間工作造成的噪聲。(4)各主要交通管道要硬化，安裝噴頭，定時(shí)噴灑，禁止在工地內(nèi)傾倒、傾倒、傾倒、傾倒，并安排專人進(jìn)行灌溉、防塵，并對(duì)工地、車輛進(jìn)行及時(shí)清掃，以保證工地和交通設(shè)施的干凈。(5)在設(shè)備類型的選取上，必須采用低污染的設(shè)備，并配有潔凈設(shè)施，確保符合排放標(biāo)準(zhǔn)。為了避免在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的大量煙霧和有害氣體，對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。不得使用超出排放標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械。(6)在建筑物和交通道路上，要經(jīng)常澆水，以降低生產(chǎn)作業(yè)人員受到灰塵和周圍環(huán)境的影響。(7)在工程期間，對(duì)工件邊角料、水泥袋、包裝箱等產(chǎn)生的廢料，要進(jìn)行及時(shí)地收集和清理，以避免對(duì)環(huán)境的損害。

5 分析先進(jìn)技術(shù)的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

在卵石河床中，如果采用鋼板樁進(jìn)行深鉆孔，則不能保證其穩(wěn)定。一般采用導(dǎo)孔進(jìn)行深挖，以達(dá)到設(shè)計(jì)的深度，但在加大導(dǎo)孔設(shè)備和導(dǎo)孔施工方面，仍需加大資金投入。本項(xiàng)目采用的施工技術(shù)，有效地改變了鋼樁的分布，直接解決了鋼樁的穩(wěn)定性問題，有效地節(jié)省了引孔施工的費(fèi)用。與此同時(shí)，鋼板樁和島土地基的施工，不但節(jié)省了工期，而且還可以避免河流沖刷筑島所使用的泥土，增加了建筑的防水性能，還可以有效地阻止水流進(jìn)入到建筑物里面，對(duì)樁基和碼頭的建造產(chǎn)生不利的影響。與無鋼樁圍護(hù)相比，可使土石損失降低5000m3左右，可節(jié)約5天時(shí)間，節(jié)約成本3.05萬元。

5.2 社會(huì)福利

筑島工程和鋼板樁圍堰結(jié)合，可以減輕船舶對(duì)航道的影響，但是，建島跨度大，建島坡度陡，邊坡不穩(wěn)定，雨季流量大，河流碼頭工程建設(shè)造成的沖刷較大。所以，將鋼板樁法與內(nèi)陸河流碼頭工程工程技術(shù)結(jié)合起來，將是一個(gè)很好的社會(huì)效益和良好的市場(chǎng)。

6 總結(jié)

高樁碼頭是目前碼頭施工中比較普遍的一種類型，盡管已有多年的施工經(jīng)驗(yàn)，但在施工中仍需綜合考慮碼頭施工特點(diǎn)、地質(zhì)條件和周邊施工條件，制定出一套行之有效、可靠的施工方案。重點(diǎn)是保證碼頭施工的質(zhì)量和相應(yīng)的保障措施，規(guī)范施工的秩序，保證整個(gè)施工的安全性，保證項(xiàng)目的整體質(zhì)量。