海港工程大直径钢管板桩施工技术及效益分析

李杨春

摘 要：随着我国社会经济的快速发展，海港建设工程数量在不断地增加。在此类工程建设中，先进施工工艺的应用及施工质量的提升对于工程综合效益的提升具有积极意义。文章以巴基斯坦地区的工程建设为例，以大直径钢管板桩工艺及应用进行探究。首先分析了工程实例，然后阐述了大直径钢管板桩施工技术要点，然后对该工艺应用于工程建设的效益进行总结。

关键词：钢管板桩施工 桩基工程 栈桥搭设

1.引言

钢管桩多应用于桥梁桩基工程及近海、沿海码头工程。对于钢筋混凝土预制桩来说，钢管桩具有多重优势，如穿透能力强，打桩操作便捷，安全性更高，施工进度快，承载能力突出等，可将其应用于各种复杂地形中。

2.工程实例概述

巴基斯坦卡西姆项目采用大直径钢管板桩作为码头前沿胸墙桩基，对巴基斯坦地区大直径钢管桩施工技术进行专项研究，总结出一套完善的施工方案，在卡西姆项目沉桩中得到成功的运用。该工艺适用于码头前沿胸墙桩基础施工，深水墩围堰施工。本工程沉桩采取钻打结合的方式，先将管桩初打至硬土层，然后旋挖取出桩心土减少摩阻力，再复打至设计标高。

3.大直径钢管板桩施工技术分析

3.1栈桥桩沉桩

栈桥钢管桩采用航工桩四沉桩，沉桩时，利用打桩船上GPS直接测出桩的平面坐标位置，与设计坐标相比较，指挥打桩船移动到设计位置。桩的垂直度利用靠尺在互相垂直的两个方向上控制。沉桩施工时，测量工程师一定要控制好沉桩标高。沉桩以标高控制为主，贯入度校核。沉桩质量要求：平面位置偏差≯10cm，倾斜度<1%。

3.2栈桥搭设

为了保证旋挖作业的顺利进行，需要搭设作业平台为旋挖钻机操作提供便利。钢管桩施工之前需要在钢管桩岸侧设置临时钢栈桥。依据该工程前期勘查所得的数据资料，-20～22m高程处为地质突变区，钢管桩深入至该位置中，桩顶的高程应该在8～10m范围内，为了给旋挖施工提供便利，保证钢栈桥结构整体的稳定性，本次施工将钢栈桥顶的高程设置为7m。该工程中的栈桥是由多个连续梁组成，而每梁的结构贝雷桁按照统一规格进行制造，尺寸为5×12m，而桥面的宽度为9m。在施工中，需要依据钢管桩施打的方向逐渐向前，实施流水施工模式。

钢栈桥在每跨影响范围内钢管桩以及钢板桩在到达指定位置后可拆除，并逐渐向前推进。桥梁的上部结构是使用100T履带吊配合人工进行拆除，再吊装至码头钢管后方的舶上。栈桥桩拔桩使用100T履带吊配150型振动锤进行。

3.3大管桩初沉

钢管桩的初沉精度最关键，根据设计给出的允许误差标准为：平面位置允许偏差10cm，垂直度1/75，两桩中心距离允许偏差8cm。按照传统的吊桩方式是捆桩，但由于直径大，捆桩的难度很大，故设计了吊桩吊耳。为了精确定位以及保证锁口的位置，经过摸索后，初沉桩按照以下步骤进行：

①打桩船从运桩舶取桩后，将桩立起来，进入下背板。然后通过打桩船上的卷扬机对桩进行旋转调整锁口到正确位置后，再将替打套进桩顶。②打桩船移船就位，通过船上GPS进行初定位，然后由岸上正面和侧面的两台全站仪对垂直度和平面位置进行精确定位。通过调整压舱水来调整左右方向垂直度，通过调整桩架的前俯和后仰来调整桩的前后垂直度。③考虑到水的流速和桩自重对桩船前后的影响，在精确就位的时候要留一定的预留量，根据摸索的经验，一般是向前预留5～10cm，根据潮流方向和大小，向潮流的反方向預留3～5cm。④桩自重入土后，岸上仪器再对桩位和垂直度进行校核。如果桩在入土过程中变位在2cm以内，垂直度在规定的允许范围内，则可以压锤。否则将桩拔起来重新就位。⑤压锤后，岸上仪器再次校核桩位，此时由于桩锤、替打、桩自重全部不是由船来承受，打桩船的船头浮起，桩向后仰，此时要调整桩的垂直度。当桩的垂直度调整后再次复核桩位，如果位置和垂直度在允许的误差范围内，并检查打桩船的各锚缆是否收紧，确认完上述工作后，可以开始锤击。⑥每打一锤岸上仪器要校核一次桩位和垂直度。在初沉过程中，由于地层坚硬，但为了达到方案制定的标高，每根桩的锤击数需控制在1300锤左右，最后的贯入度在2mm左右，少数地质复杂的桩锤击数达到了1600锤。

3.4大管桩旋挖施工

钢管桩初沉结束后，需立即开始旋挖钻机作用，将桩内的土全部挖出。在沉桩过程中需要对垂直度以及标高进行跟踪观测。同时，需依据底层的实际分布情况对挖孔底标高进行管控。根据以往的工作经验，初步确定根据地层土质情况，挖孔底标高比钢管桩设计底标高高出0.5～1.0m来控制。如表1所示。

3.5钢管桩复打

钢管桩内的土挖出后，打桩船来对桩进行复打作业。复打相对简单，打桩船移船就位，替打套进桩顶后，检查桩架的垂直度满足要求后开始锤击。复打时受潮水影响，只有趁潮高在+2.5m以下时施工。旋挖结束后，桩多位于设计标高位置。施工中，锤击数量为700～800锤左右，而贯入度平均8～10mm。

3.6钢板桩施工

钢板桩施工中需注意：张拉器中间的长螺杆顶在钢板桩中间，两边扣在锁扣之内，来张拉板桩；钢般桩运输，用平板车将板桩运至码头前沿；钢板桩施工平台及钢板桩导向架安装；起吊钢板桩垂直放置于施打位置的内侧利用5T葫芦加固；用振动锤夹起板桩吊耳吊起板桩通过已安装好的导向架进入大管桩锁口；开启振动锤沉桩。

4.施工效益分析

与传统的钢管桩桩基相比较。钢管板桩桩基施工工艺在生产效率、经济成本都具有明显的优势。

（1）工期效益

由于白天港区有船通行，打桩船作业只能晚上施工，板桩施工可利用栈桥上100T吊车白天进行。工期分析：钢管桩施工功效每天2根，钢板桩施工利用100T吊车在白天进行，与钢管桩沉桩不发生干扰，不占用关键工序时间，这样就大量减少施工时间。

（2）经济效益

对于两种不同桩基础其费用成本粗略对比如下：

①采用全部钢管桩基础预算总费用：29685万元。材料费用：16089万元；施工费用：13498万元；其它费用：75.0万元。

②采用钢管板桩基础总费用：28379万元。优化设计费：326万元；材料费用：11600.4万元；施工费用：16303万元；其他费用50万元。

总节省费用：

29685-28379=1306万元

（3）社会效益

该工程的设计采用了全新的结构型式，施工工艺的制订和实施在国内是首次，在国外也是首次，实践检验证明其效果良好，对该类型结构的桩基施工具有一定的指导意义。

5.结束语

综上所述，为满足我国海上经济的发展，大型码头建设数量日益增加，海港工程也凸显出了深水化及大型化特征，为了满足工程建设需求，项目部采用大直径钢管板桩作为码头前沿胸墙桩基，对巴基斯坦地区大直径钢管桩施工技术进行专项研究，总结出一套完善的施工方案，并在卡西姆项目沉桩中得到成功的运用，填补了我国和该国在该领域的空白，对该类型结构的桩基施工具有一定的指导意义。

参考文献：

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[2]吴丽华，曹昕.钢板桩与组合钢管内支撑在大跨度深基坑施工中的应用[J].建筑技术，2012（03）：236-238.

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