高樁碼頭增加鋼管樁沉樁入土深度施工技術(shù)

趙樹(shù)理

摘 要：以巴布亞新幾內(nèi)亞瑞木鎳鈷碼頭工程作為參考，對(duì)兩種沉樁施工方案進(jìn)行比選，確定了增加外箍開(kāi)口樁尖的方式，并結(jié)合具體試沉樁試驗(yàn)得出結(jié)論：采用增加外箍樁尖的方式能夠使施工中卵石的側(cè)摩阻力得到有效縮減，最后對(duì)其施工流程及工藝要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，希望為相關(guān)工程提供參考。

關(guān)鍵詞：沉樁 外箍 側(cè)摩阻力

1.工程概況

本工程為巴布亞新幾內(nèi)亞瑞木鎳鈷碼頭工程。主碼頭共長(zhǎng)250m，為5萬(wàn)噸級(jí)。由于此施工地區(qū)地勢(shì)復(fù)雜，且土質(zhì)多變，所以具體施工操作難免存在一定難度，尤其是在鋼管樁進(jìn)行海外作業(yè)時(shí)，受風(fēng)浪影響導(dǎo)致鋼管樁無(wú)法進(jìn)行正常擊打等，此時(shí)施工經(jīng)驗(yàn)非常重要。又由于近岸地質(zhì)情況復(fù)雜，所以在一定程度上增加了鉆孔成孔的難度。除此之外，在對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時(shí)，為了保證施工質(zhì)量，要求所有構(gòu)件都必須現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，且構(gòu)件安裝順序不能出現(xiàn)一點(diǎn)差錯(cuò)，以此做到功效最大化。但由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有效、受天氣影響等原因，工人們實(shí)行24h倒班作業(yè)。

2.樁基施工方案比選

（1）方案一：在樁底端部增加外箍。①在沉樁過(guò)程中，如何克服側(cè)摩阻力為一大難題，而采用增加外箍樁尖的方式不僅能夠避免樁端阻力增加過(guò)多，而且還使施工中卵石的側(cè)摩阻力得到有效縮減；②在錘擊過(guò)程中，難免會(huì)因錘擊力度過(guò)大等原因?qū)都庠斐蓳p壞，而采用加固樁尖的方式，可以有效避免在錘擊過(guò)程中對(duì)樁尖造成損害；③錘擊數(shù)量要有所控制，防止對(duì)設(shè)備造成損害，從而影響整體施工進(jìn)度。

（2）方案二：在樁尖處增設(shè)鋼樁靴，在保證樁尖不遭受損害的情況下，提升管樁的穿透能力。其次，通過(guò)采取增加外箍的方式也可以對(duì)管樁起到保護(hù)作用，避免管樁在錘擊過(guò)程中出現(xiàn)損壞，從而減少對(duì)土體的側(cè)摩阻力。通過(guò)增加外箍采用楔口式，也可以有效減少樁端的阻力值。采用增設(shè)十字板樁靴的方式能夠保障錘擊過(guò)程順利進(jìn)行。結(jié)合實(shí)際工程需求以及施工區(qū)域地質(zhì)情況進(jìn)行分析后得出，增加外箍的沉樁方案更適用于本工程。

3.試沉樁

本次試沉樁選用的原材料為5跟碼頭平臺(tái)樁，以此保證參數(shù)的準(zhǔn)確性。首先采用D-138錘沉樁，且初步確定控制貫入度為最終10mm/擊的平均貫入度為5m/擊。為了使該檢測(cè)參數(shù)更具有準(zhǔn)確性，要對(duì)試樁進(jìn)行反復(fù)打擊實(shí)驗(yàn)，最終根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知，參與實(shí)驗(yàn)的每根試樁均符合設(shè)計(jì)需求，又因?yàn)楦鶕?jù)工程設(shè)計(jì)可知，碼頭泊位區(qū)要求高程為-25.00m，而樁尖高程更要達(dá)到-39.0m以下，所以本次實(shí)驗(yàn)中所采用的試樁，其入土長(zhǎng)度均達(dá)不到要求，因此相關(guān)工作單位要加大對(duì)其重視程度，并采取相應(yīng)措施使入土深度有所增加，從而進(jìn)一步保證工程質(zhì)量。

3.1樁尖增加外箍后試沉樁

此次試沉樁選用2根碼頭平臺(tái)樁進(jìn)行，樁號(hào)分別為J-23、J-26，樁長(zhǎng)45m，斷面尺寸φ1200mm。其中J-23樁尖高程為-39.3m，總錘擊數(shù)為1252擊，J-26樁尖高程為-38.8m，總錘擊數(shù)為1322擊。沉樁采用D-138錘，初步確定控制貫入度為最終10mm/擊的平均貫入度為8mm/擊。具體試驗(yàn)過(guò)程如下：（1）采用增加外箍樁尖的方式確實(shí)能夠使施工中卵石的側(cè)摩阻力得到有效縮減，使其降低至原來(lái)阻力的一半；（2）不增加外箍樁端與增加時(shí)阻力值分別為（8034.5±92.5）kN和（7483.5±694.5）kN，從以上兩組數(shù)據(jù)可以看出，兩者數(shù)值變化相差不明顯；（3）當(dāng)增加外箍后，樁尖的貫入度雖然沒(méi)有發(fā)生變化，但進(jìn)入卵石層的深度變?yōu)椋?4±1）m，且停錘貫入度7mm，入土深度在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加了一定空間；（4）對(duì)參與檢測(cè)的2根碼頭樁進(jìn)行分析，當(dāng)增加外箍后，J-23號(hào)樁26d和J-26號(hào)樁27d的側(cè)摩阻力均有所提升，分別提升1128kN和1977kN，與不增加外箍的側(cè)摩阻力相比，錘擊明顯增多，且樁基的承受能力更強(qiáng)。其結(jié)果如表1所示：

3.2碼頭沉樁

由以上檢測(cè)表明，單樁承載力均符合施工需求，且入土深度同樣達(dá)到設(shè)計(jì)要求。雖然采用增加外箍的方式可以有效提升施工進(jìn)程，保證施工質(zhì)量，但同時(shí)存在一定的技術(shù)要求，具體要求如下：（1）當(dāng)樁尖達(dá)到或者未達(dá)到施工要求高程時(shí)，都要及時(shí)停止錘擊，避免因?yàn)殄N擊過(guò)度對(duì)樁尖造成損壞，在錘擊過(guò)程中，當(dāng)?shù)竭_(dá)最后100mm時(shí)，以具體貫入度作為是否停止錘擊依據(jù)。（2）樁尖高程至少為-38 m，否則要采取相信措施對(duì)樁尖進(jìn)行加固處理，從而使其達(dá)到設(shè)計(jì)高程。通常采取增加外箍措施后，樁尖均能滿足施工需求。在錘擊過(guò)程中，要求至少達(dá)到1200擊，比不增加外箍多200擊以上。沉樁過(guò)程中，因?yàn)闀?huì)對(duì)沉樁進(jìn)行反復(fù)初打以及復(fù)打，以此保證參數(shù)的準(zhǔn)確性，最后由檢測(cè)數(shù)據(jù)得知，樁基的承載能力均符合施工需求，與施工初期設(shè)計(jì)要求相符合。

4.施工過(guò)程控制要點(diǎn)

4.1施工工藝流程

首先制造樁并將其運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，其次對(duì)其進(jìn)行定位，通過(guò)樁船對(duì)樁進(jìn)行移動(dòng)，然后測(cè)量定位，并采取一定措施對(duì)樁進(jìn)行加固處理，使其保持穩(wěn)定，最后進(jìn)行錘擊，以此達(dá)到沉樁目的，并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，確保沉樁完成。

沉樁主要是通過(guò)對(duì)貫入度的控制決定具體捶打過(guò)程，其中樁頂?shù)脑O(shè)計(jì)高程作為校核。貫入度要求：最后10次錘擊要保證平均貫入度在3mm左右，且總錘擊數(shù)≤3500擊。如果此時(shí)樁端依舊沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，錘擊就不能停止，要繼續(xù)50次才可。以上步驟均完成后，要對(duì)標(biāo)高進(jìn)行二次檢查，確保與設(shè)計(jì)標(biāo)高一致，如果兩者之間誤差超過(guò)3m時(shí)，要及時(shí)與相關(guān)單位聯(lián)系，并采取必要措施。

4.2運(yùn)樁船定位

由于該施工區(qū)域受到氣候以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)影響，導(dǎo)致在運(yùn)樁駁船定位時(shí)存在一定困難。為了進(jìn)一步消除這種現(xiàn)象的發(fā)生，將船尾定位錨以及錨纜分別增加至1.5t、300m，此時(shí)定位不僅能夠滿足施工需求，且更具有穩(wěn)定性，操作起來(lái)也更方便。待打樁船定位完成后，不能立即開(kāi)始下一步的吊樁作業(yè)，要在定位完成后拋出左錨或右前錨才能進(jìn)行下一施工步驟。

4.3吊樁

因?yàn)闃痘^(guò)長(zhǎng)，難免會(huì)對(duì)吊樁過(guò)程造成影響，為了消除這種影響，要將原來(lái)的吊樁方式改為四點(diǎn)吊。此外，吊索鋼ALL繩直徑為46mm，可以進(jìn)一步保證施工的安全。由于樁基過(guò)長(zhǎng)，在起吊時(shí)無(wú)法直接進(jìn)行，通常要從船頭的一端進(jìn)行，由此避免在起吊過(guò)程中對(duì)船頭建筑物造成撞擊。待吊樁完畢后，要及時(shí)收緊各錨纜，進(jìn)一步消除吊樁過(guò)程中存在的安全隱患，最后再對(duì)定位進(jìn)行精確測(cè)量，保證吊樁的準(zhǔn)確性。

4.4樁身定位

對(duì)沉樁進(jìn)行測(cè)量定位所用的設(shè)備為GPS定位。為了確定船體上樁的位置，要在打樁船安裝3臺(tái)GPS接收機(jī)、1臺(tái)傾斜儀及樁架角度板，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)樁的全方位定位，樁身的傾斜角度以及具體狀況均可以在顯示屏上顯示，方便船長(zhǎng)進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè)和指揮。待船上與岸上的定位數(shù)據(jù)保持一致時(shí)，才可以下樁，否則不能下樁，要及時(shí)分析偏差原因，并采取相信措施進(jìn)行補(bǔ)救，待兩者數(shù)據(jù)相同時(shí)，才可以下樁。

5.結(jié)束語(yǔ)

本工程鋼管樁沉樁試樁超出設(shè)計(jì)標(biāo)高（5.5±1.5）m，且進(jìn)入卵石層的深度未達(dá)到施工要求，以其他工程作為借鑒，采用開(kāi)口樁尖以及外側(cè)環(huán)箍的方式，不僅可以使側(cè)摩阻力得到有效減小，而且還能保證施工安全性，當(dāng)增加外箍后，錘擊比不增加外箍多200擊以上，且樁基的承載能力得到增強(qiáng)，均滿足施工設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

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