取水泵站钢管桩钻打结合沉桩施工方案

梁文斌+屈福旺

摘要：在取水泵站的桩基施工过程中，按照原定方法施工，钢管桩的沉桩效果不能完全满足工程技术要求，导致部分桩基需要复打，造成了工程量的增加和工期的延误，为确保工程质量和工程按期完工，需对施工方案进行相应的调整和优化，本文即对采用的先冲后打，冲打结合施工工艺进行了介绍。

关键词：钢管桩 沉桩 质量 进度 冲打结合

1 工程概况

苏丹麦罗维灌溉工程取水泵站位于尼罗河的左岸，共布置20台立式长轴泵，共计抽水量为90m3/s，水泵安装高程为243.3m，设计总水头为22.6m。水泵、管道、交通道路、供电线路等建立于栈桥式平台上，栈桥下为钢管桩桩基，桩基总计117根，桩基直径均为1m。

2 方案优化

根据钢管桩沉桩施工情况和大应变检测结果，对钢管桩沉桩控制标准进行了调整，钢管桩设计桩端标高和贯入度按以下标准控制：

①当钢管桩端达到设计标高，且最后100mm平均贯入度不大于5mm/击，可停锤。

②当钢管桩端未达设计标高，且最后连续10击平均贯入度不大于3mm/击，可停锤，后期进行冲打结合使钢管端达到设计标高，然后钻进至最终设计标高进行灌注段施工。

按照上述沉桩控制标准并结合现场实际钢管桩已沉桩情况，采用冲打结合工艺使钢管桩端达到设计标高。

3 施工工艺

对于初打沉桩时桩端未达到设计标高的钢管桩，后期需采用冲打结合工艺对其进行复打沉桩施工。钢管桩冲打结合复打沉桩主要施工工艺流程见图1。

4 设备选择

根据钢管桩沉桩情况和现场条件，钢管桩复打施工选用ZZ-5型冲击式钻机进行桩内钻孔，DZ120振动锤进行复打沉桩。

5 施工方法

5.1 接桩

钢管桩初打沉桩完成后，在夹桩、下层钻孔作业平台搭设前需对实际标高低于设计标高的部分钢管桩进行接桩。接桩钢管材料用驳船运输，50吨浮吊配合起吊。接桩前需在所接钢管桩上搭设临时接桩施工平台。

5.2 一次夹桩、下层钻孔作业平台搭设

接桩完成后，可进行一次夹桩、下层钻孔作业平台搭设施工工作。

①牛腿焊接。首先在钢管桩上测出牛腿顶标高（26.79m），100t自航驳上架设操作平台于钢管桩上焊接钢牛腿。

②工字钢主承梁安装。钢牛腿焊接完成后进行排架横向32a工字钢主承梁的安装加固：100t自航驳运送I32a工字钢至平台底部，利用水上50t浮吊将I32a工字钢搁置在钢牛腿上，在钢管桩两侧及排架桩与桩间跨中位置用Φ16对拉螺杆固定。25m宽码头平台每排架布置6根，排架单侧3根，每根工字钢长为9m；15.5m宽码头平台每排架布置4根，排架单侧2根，每根工字钢长为9m，总计需32a工字钢176根。

③夹桩20a槽钢安装。在32a工字钢主承梁安装加固完毕后，在钢管桩两侧安装纵向20a槽钢于32a工字钢上，并将其与32a工字钢焊接，钢管桩每侧一根20a槽钢，并在桩口两侧及跨中用Φ16对拉螺杆锁定。20a槽钢安装加固完成后夹桩系统便可形成纵横向稳定整体，以加强抗水平变形的稳桩性能。

④下层钻孔作业平台搭设。在32a工字钢主承梁安装完成后开始搭设下层钻孔作业平台，下层钻孔作业平台为整体式22a工字钢平台结构，共有10根工字钢，每根长12m。用100t自航驳运送22a工字钢平台结构至指定位置，利用水上50t浮吊将22a工字钢平台结构吊装搁置在需复打沉桩的钢管桩两侧I32a工字钢上。22a工字钢平台与钢管桩两侧纵向20a槽钢间放置木方作为弹性装置，木方用8#铁丝绑扎紧固于32a工字钢上；钢管桩两侧的2根22a工字钢上焊接20a槽钢作为限位装置，以防止钻机工作时搁置在32a工字钢主承梁上的22a工字钢平台发生移位现象。

5.3 上层箱体式钻机作业平台型钢托架制作

在一次夹桩、下层钻孔作业平台搭设完成并通过承载、安全检查后即进行桩端上层钻孔作业平台的搭设。上层钻孔作业平台的搭设方式为在下层钻孔作业平台上安放箱体式型钢托架结构（50吨浮吊配合起吊），并与下层钻孔作业平台连接加固，在钻机自重荷载下为保证箱体式型钢托架在下层22a工字钢平台上的稳定，需在下层22a工字钢平台上焊接车挡限位装置以防止托架在工作时发生移位。箱体式型钢托架长10m，顶宽6m，底宽6m，高4m，托架顶部平台满铺5cm厚木板，平台上钻机工作位置需铺设δ16钢板，平台四周需安装临时栏杆结构。根据钻机台数及工期进度要求，拟制作加工型钢托架14个用于周转使用。

5.4 钻机就位、钻孔

上层箱体式型钢托架钻孔作业平台安放并加固后即进行桩内地形标高测量。桩内地形标高测量完成后利用50吨浮吊将钻机就位，进行钻孔作业。

5.5 上、下层钻孔作业平台移除

钻孔到设计需求高程并经验收合格后停止钻孔，利用50吨浮吊将钻机、型钢平台托架、下层钻孔作业平台结构移走（拆除）。

5.6 振动锤就位、复打

50吨浮吊将DZ120振动锤吊放就位到桩顶端并夹固，测量定位无误后开动振动锤对钢管桩进行复打沉桩，此次复打沉桩以设计桩顶标高控制来确定停锤标准，终锤后本次复打沉桩工作即结束。若出现一次复打未沉桩到位，需进行二次或多次复打以保证钢管桩沉桩至设计高程。

5.7 冲打结合桩内钻孔及复打沉桩过程中安全防险加固措施。

在冲打结合桩内钻孔时可能发生所钻打钢管桩单桩下沉，这样钢管桩上牛腿将失去支撑32a工字钢主承梁作用，导致32a工字钢主承梁跨度由原4.5m（5m）变为9m（9.5m），过大的跨中弯矩将造成工字钢主承梁挠度过大、刚度不足，易发生平台结构失稳现象。同时在钢管桩复打沉桩过程中也会发生上述现象。为防止上述危险情况的发生，采取如下措施进行除险加固：

①在所复打钢管桩江、岸两侧靠近牛腿处的32a工字钢上焊接横杆及吊耳，同时在相邻的2根钢管桩上焊接吊耳，在此两处吊耳上穿以钢丝绳并用卸扣带紧。

②在所复打钢管桩江、岸两侧桩身顶部位置各焊接1吊耳，穿以15t葫芦，葫芦另一端带紧32a工字钢的横杆。在钻打过程中派专人根据钢管桩的下沉情况拉紧葫芦，这样可保证该桩在下沉时当牛腿支撑作用失效后，32a工字钢主承梁仍有新的支撑点（反拉支撑）。

5.8 钻打结合复打沉桩施工临时施工通道及安全防护措施。为方便钻孔作业人员通行及小型机具的摆放，需在一次夹桩系统平台上搭设钻打结合复打沉桩施工临时施工通道，同时通道四周需安装临时栏杆及围网。

5.9 下道工序（二次夹桩、钻孔作业平台搭设）。复打沉桩结束后，及时对钢管桩进行二次夹桩，并开始搭设钻孔作业平台。

5.10 钢管桩测量控制方案。复打过程水平桩位控制采用二台经纬仪和一台全站仪，采取任意角交会法控制，其中两台经纬仪用于控制桩位，一台全站仪用于校核桩位，两台主控经纬仪的交会角保证在60°-90°；钢管桩标高控制采用水准仪。

6 结语

通过对常规钢管桩施工方法的改进，采用冲打结合的新工艺，保证了沉桩质量，加快了施工进度，取得了良好的工程效果。

参考文献：

[1]中国标准JGJ 94-2008《建筑桩基技术规范》.

[2]中国标准YBJ 233-1991《钢管桩施工技术规范》.

[3]中国标准JGJ 106-2003《建筑基桩检测技术规范》.

作者简介：

梁文斌（1980-），男，本科，工程师，从事国际工程管理及技术工作。endprint