利用液压振动锤进行大直径钢管桩陆上的施工

谢袁 傅秀权

1 项目概况

卡贝略新集装箱码头项目，工程施工主体任务：长度为850m的连续锚锭式钢管板桩码头及230m同结构后期预留接口；总面积约57万m2的集装箱堆场；966m长防波堤；港池及航道等。码头前墙桩为φ2.3m钢管桩和AZ26形钢板桩组合结构。钢管桩共296根，设计桩顶标高+1.1m，底标高-38m，长39.1m，壁厚24mm。钢管桩桩间距3.62m，之间用AZ26型钢板桩通过锁口连接。

图1 钢管桩和钢板桩连接示意图

参照勘察结果，此工程的土体是砂土和粘土逐层相间分布。

由于采用了组合结构，必须确保钢板桩定位精准度，参照技术说明，平面偏位要处于-10～10cm范围，垂直度则应小于1/100，桩顶标高误差控制在±5cm。此工程地处地震带，施工中要考虑到桩基的抗震性、牢固度。

2 施工流程的安排与确定

2.1 选择合理的施工方案

鉴于此工程为近海工程，要重点加强桩基防腐，综合对比之下决定选择物理防磨方案，具体方案：植入钢护筒（φ2.6m），到防腐涂层标高（-19.1m）下方，旋挖钻挖出护筒土体，打进桩基。此方案一方面抵御桩基不受腐蚀，另一方面控制沉桩难度。

2.2 施工设备的选配

结合工程勘察资料以及工艺特点，决定选择：双联ICE-V360型液压振动锤，其参数统计见表1。

旋挖施工钻机：1台ZR360C型旋挖钻。该钻机回转扭矩360kN·m，最大钻孔直径2.8m，深度60m。

起重设备：一台260t履带吊作为主吊（吊桩、打桩），一台130t履带吊作为辅吊（配合立桩）。

2.3 提高土体承载力

由于护筒中的土体需要旋挖较深，这就必须确保桩基施工中，土体能够达到合格的承载程度，对此通过以下方式来提升土体承载力。

（1）桩外。此工程地质层含有密实砂，其内有大量水体，应该有效地利用液压振动锤的强震力，以振动力夯实土体，确保其承载力。

表1 ICE-V360液压振动锤参数

（2）桩内。桩基抵达规定位置，可以将细沙添加状体内，并借助于振冲器来让砂体密实化。

2.4 桩基施工流程

观察图2可以看出：整个桩基施工大致经历10道程序，从前期准备到最后的回填砂振动密实，每一个环节都要严格依照规定的工艺、规范展开，从而确保桩基施工质量。

图2 桩基施工流程图

3 施工的关键方法

3.1 施打护筒

选择钢材质护筒，φ=2.6m，L=25m，壁厚=2cm，首先将履带吊配设于护筒平面，借助千斤顶把定位架牢固于钢护筒，再借助更重的履带吊、双联振动锤进行再次夯打，使其到预测的标高。施打期间需要时刻观察护筒的位置、垂直程度，参照测量数据进行科学地指挥、调度。

3.2 护筒内旋挖

施打结束，护筒到规定位置，启动旋挖钻机来在筒内旋挖，挖到-26m，其中要除掉首层珊瑚礁，同样，随着旋挖的进行，必须动态查看挖出的渣土，而且要形成数据记录，如果和地质资料出入较大，必须加以调整。

3.3 钢管桩初打

继续旋挖，达规定的深度，再准备液压定位导向架，则要开始施打钢管桩。将润滑物涂在锁口处，以此来确保钢板桩顺利施打，而且还要将螺栓添加在锁扣底，用来预防打桩操作中其他干扰物的入侵。

分别借助于260t和130t的履带吊来吊动钢管桩，立柱之后，借助定位导架，逐渐地将钢管桩添加到导向架龙口，并逐渐低放到护筒中，并测出、调节钢管桩，防止位置发生偏移，待其稳定定位后，可以松钩，并松开立柱所用的钢丝绳。

插桩成功，借助于履带吊举起液压振动锤，使其到桩顶部，借助于望远镜来动态查看振动锤若干液压钳和钢管桩之间是否牢固贴紧，确认贴紧则可以加紧液压钳，并让测量员来观测、调整钢管桩的平面位置是否小于5cm，垂直度是否在1/300以下。

施打操作中，可以先点振从而确保桩垂直，等到桩体在土体下方5～6m，操作员必须检查观测平面是否有偏差，是否垂直，必要时可调节管桩，确保其平稳、牢固再将管桩打到导向架顶端。

3.4 钢管桩复打

初打成功后，暂停锤，开始复打达到规定的标高，这一期间要重点调整锁扣位置，方便未来钢板桩的打入。

图3 钢管桩定位施打

3.5 钢护筒拔除

钢管桩到指定位置，选择260T履带吊托起双联振动锤，并除掉钢护筒，这一拔出过程要逐渐、缓慢地进行。而且要借助振动锤来结实地振动四周沙土。

3.6 桩内填砂及振冲

除掉护筒，将自卸车和反铲同步运行向桩中添砂，达到设计桩头混凝土底标高上方2m，并借助履带吊和振冲器来对回填砂实施振冲操作，确保其密实，这一操作中，砂土由于密实会逐渐下沉，质检通过后则要除掉无用的砂土。

4 施工结果分析

根据预定的方案施工，钢管桩施工效率明显提高，平均一天能够沉设一根，最快时甚至施工一根半，达到了预期的施工进度、计划，钢管桩能够达到预期的施工质量，而且进度也能达到规定标准，从而确保了工程施工进度和工程质量。

[1]李 刚，祝刘文，等.卡贝略项目地质钻探报告[Z].广州：中交四航院，2013.

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[3]来鑫，乌建中，张珍，张大兵.多桩锤同步振动系统及同步控制策略研究[J].振动与冲击，2012，31（3）：147～152.

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