CAZ 钢板桩在船坞坞墙中的沉桩施工技术

刘江涛

（中交三航局第二工程有限公司，上海 200122）

1 工程概况

某项目4#船坞改造工程中，坞尾接长200m，该段宽度82m。基于工程情况，针对坞室底板中板区采取加固措施，处理面积为长×宽=190m×14m（此区段包含了原坞墙中间坞门门槽）。工程中采取的是单锚板桩与高桩承台相综合的方式，采用CAZ24 钢板桩，长度28.5m，桩顶与桩尖标高分别为+1.0m、-27.5m。

2 CAZ 钢板桩施工工艺

2.1 施工工艺流程

根据工程情况与CAZ 钢板桩结构特点，确定施工工艺流程（见图1）。

图1 CAZ 钢板桩施工工艺流程图

2.2 施工准备

（1）桩帽围檩加工。①确定合适规格的异型桩帽与送桩管。两类材料与钢板桩顶面应达到有效接触状态，设置导向榫头，以便优化六角型钢板桩顶面状态，使得该处受力足够均匀。②设置导向围檩。所得围檩长10 ～15m，相较于组合钢板桩宽度而言，该结构内径需略大2cm。③设置限位桩。以φ609mm 钢管桩为原材料制得，所得结构长6m，加之牛腿的辅助可达到提升围檩稳定性的效果。

（2）测量放线。基于设计图纸，在其指导下精确测量放样，于指定位置设置永久与临时标志，随后测量复核，通过检验后便可展开钢板桩施工作业。考虑到船坞净尺寸要求，经多方商讨后采取控制坞墙钢板桩预留位移量的方式：东侧坞墙钢板桩以10cm 为宜，北侧为15cm。

（3）钢板桩卸桩、堆放。运输车辆将制得的钢板桩转移到施工现场，利用履带吊机完成卸桩作业。首先，需做好堆放场地的整平处理，并在该区域的四周设置排水沟，在钢板桩底部垫入10cm×10cm 方木，不可出现多层堆放现象，且需控制好各锁口位置，使其彼此间距＞20cm。其次，吊卸与堆放作业时需做好保护工作，不可出现钢板桩防腐涂层遭破坏的现象[1]。

（4）钢板桩验收。钢板桩是坞墙施工中的重要材料，因此进场后必须全面验收。具体内容：①在各组箱形钢板桩中，形成的对接接头数量最多为1 个，且要控制上节板长度，至少达12m；②拼装作业时，要求桩端部保持足够平齐的状态，倾斜度与平整度均要控制在5mm内；③组装作业后，钢板桩高度误差应满足Δh≤10mm的要求；④完成钢板桩的组装作业后，在顺利脱架后应具有足够的平面度，挠度控制尤为关键，长度方向上需在0.12L%以内，侧向需在0.1L%以内（此处L 为钢板桩实际长度）；⑤经焊接作业后，箱形钢板桩锁口质量要得到保障，需满足平直通顺的基本要求。

2.3 钢板桩施工工艺

（1）根据设计要求精确测量放样，在此基础上打入导桩，随后完成导向围檩的安装作业。

（2）使用吊机设备，在其辅助下移动桩顶加劲钢板，使其能够有效地卡入振动锤板牙中，并使用卡环固定，匀速吊起钢板桩使其能够准确放入限位中，此过程中使用到经纬仪，合理校正桩架垂直度，无误后利用振动锤插桩。

（3）有序完成吊桩与插桩作业（见图2），随后将CAZ 钢板桩套入前一根锁口内，并使其精确就位于导向围檩限位中，桩结构泥面上方高度需＞5m，基于上述方式插桩8 根，对应的是“工况一”。

（4）采取间隔锤击的方式，主要处理1、3、5、7 号桩，对应的是“工况二a”。

（5）再次锤击处理，操作对象为6、4、2 号桩，对应的是“工况2b”，较特殊的是8 号桩，暂不处理并将其用于下一次序插桩中。

（6）基于相同的方式间隔沉桩，即处理1、3、5、7号桩，使其能够满足设计标高要求，对应的是“工况3a”。

（7）依次操作6、4、2 号桩，使得各结构都满足设计标高要求，依然保留8 号桩，将其作为后续屏风插桩的标桩，对应的是“工况3b”。

3 钢板桩施工质量控制

3.1 测量放样与施工观测

图2 钢板桩打桩工况图

（1）控制点的设置需得到测距仪的支持，在此基础上引入极坐标法，完成北坞墙钢板桩测点设置工作，要求在中心延长线与垂线上分别设置足够数量的控制点。样桩放测前需复核控制桩位置，避免沉降造成的不良影响。

（2）钢板桩沉桩时，必须做好垂直观测工作，选择钢板桩前进中心线，在该处设置合适数量的控制点。此外，精确定位与桩正面相距25m 的区域，以该处钢板桩轴线延长线为基准，合理设置一条与之保持平行状态的线，准确测放钢板桩外锁口，以此为基准，在该处设置桩机仪器，各点的控制范围不尽相同，因此要明确标注具体的控制桩号。

（3）轴线延长线处确定仪器架具体位置；插桩过程中，分析锁口中心线，若出现与仪器十字丝不重合的情况，表明钢板桩插打作业存在误差，现场施工人员需将其拔起并再次施工。

（4）分析原船坞转角钢板桩结构情况，依据设计要求，该处需存在预留锁口，若不满足此条件，需与设计单位沟通并做进一步分析。沉桩施工环节，工艺流程尤为关键，需优先处理东侧老旧结构交接区域。

3.2 打设导桩围檩

测放导桩桩位是重要的环节，需要打入两根导桩，二者的间距应恰好等于围檩长度。经持续性导桩打设作业后，若与泥面间距约为3m，需随即暂停打设。此时，找到导桩与地面间距50cm 的位置，在该处通过焊接的方式设置牛腿，要求两侧牛腿尽可能处于相同平面上，在其作用下可实现对围檩的固定处理。使用经纬仪测放围檩定位线，做好上述工作后即可打桩。

值得注意的是，完成对围檩的固定处理后，需要顺着长度方向增设方格网，主要目的在于给CAZ 钢板桩定位提供支持，使所处位置足够准确。

3.3 打设起始桩

首根CAZ 钢板桩施工，具体位置为起始限位桩处，现场适配了300t 吊机，在其支持下完成钢板桩吊运作业，合理设置吊点，与桩顶间距达到100mm；起吊作业时，使用到50t 吊车以达到辅助抬吊的效果，此处的吊点应与桩底保持7m 间距。在上述基础上，设置两台经纬仪（二者形成90°交角），无误后缓慢下压振动锤。在此过程中利用经纬仪实时观测，一旦超出许可范围则要随即纠偏。

3.4 钢板桩插、沉桩施工

桩身到达指定位置后，对其垂直度做灵活调节，主要考虑的是钢板桩锁口位置，需要将其设置在轴线中心处，并且要与地面保持相垂直的状态。启动振动锤，利用经纬仪精确掌握桩的垂直情况，将各项沉桩数据完整记录，若出现偏移现象，需暂停振动锤施工，在吊机的辅助下合理调节；若存在明显偏移，不允许采取强制性纠偏措施，此时需拔起钢板桩并再次插桩，使得钢板桩下沉且与地面间距＞5m，达到此条件后方可暂停沉桩作业[2]。经上述方法将各类桩结构打设完毕，并将围檩拆除，进入到后续钢板桩施工中。

3.5 钢板桩送桩施工

每结束一组钢板桩施工作业后，都要及时拆除围檩，运行桩机并使其在钢板一侧走行，调节角度使其与履带处于垂直状态，并完成送桩杆的安装作业。此环节采取的是逐根跳打的方式，首先完成1、3、5 号桩的送桩作业，在此基础上处理6、4、2 号桩，结束每组作业后，需检测最后一根桩，将其作为后续的定位依据，从而达到精确限位的效果。送桩过程中，需安排专员检测沉桩状况，要求桩顶标高足够合理，不可出现邻桩被带下的情况。

3.6 施工中各类问题的处理

依据工程要求，对组合钢板桩桩尖部分采取优化措施，使其呈非对称形状，沉桩过程中侧向土压力会直接作用于桩尖处，一旦出现受力不对称现象，桩尖将向船坞内发生持续性移动，随之出现桩身倾斜过大的现象[3]。基于此，为合理控制钢板桩倾斜度，采取了如下措施：（1）有效处理起始桩桩尖，将该处设置为对称形式。（2）适配了4 根缆风绳，在其作用下控制起始桩发生缓慢下沉，在此过程中灵活调节垂直度。

（3）沉桩分多个环节，超出地面的部分以5 ～6m为宜，针对该部分采取二次沉桩送桩措施。

（4）若桩身出现沿横行倾斜现象，且该值超7cm，首先要置入长6 ～7m 的短桩，使用2 个5t 倒链装置，在其作用下有效调节屏风垂直度，随后插入1 根起始桩，再向其中打入5 根短桩，此部分需采取临时固定措施，避免短桩下降现象。检查桩身位置情况，若出现沿纵向扇形倾斜现象且达到7cm 时，便要在该处插入1 根纠偏桩（结构形式为上窄下宽）。

4 结束语

综上所述，现阶段，我国船舶工业正表现出迅猛发展的趋势，船坞工程规模逐步扩大。文章以船坞坞墙施工为背景，针对CAZ 钢板桩在沉桩技术中的应用展开探讨，以期给类似工程提供参考。