CAZ箱型钢板桩在船坞改造中的应用研究

谈宝林

摘 要：文章以CAZ箱型钢板桩在船坞改造中的应用研究为题，分析上海江南长兴造船有限责任公司1#船坞接长改造工程中钢板桩的应用，意在为同行业中相关工程提供经验借鉴。

关键词：CAZ钢板桩;船坞改造;施工工艺

中图分类号：U668             文獻标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）10-0108-03

当前，建筑市场中新的工艺以及材料不断出现，在水工建筑行业中，由于其存在的特殊性，以及水文、地质等因素的影响，若施工过程中不按照相应的标准进行，便会导致工程事故。因此，施工必须因地制宜，并根据具体的施工情况来总结和探索更适合的施工工艺。鉴于此，文章总结分析了CAZ箱型钢板桩在船坞改造中的实际应用，意在给相关工程提供参考，促进船坞改造的发展。

1工程概况

目前，上海江南长兴造船有限责任公司有30万吨级船坞两座，并排布置在厂区西南侧，南临长江。其中，1#船坞位于西侧，长520m，宽76m，深11.6m（顶标高4.8m，底标高-6.8m）;2#船坞长510m，宽106m，深11.6m（顶标高4.8m，底标高-6.8m）。在1#船坞的西边和北边，2#船坞的北边和东边，依次设置了1#～4#装焊平台。在两座船坞上，均配置2台600吨门式起重机，及若干门座式起重机。2座船坞共用中间坞墙及水泵房。

为使1#船坞满足超大型集装箱船半串联建造要求，现将船坞接长至660m，并增加中间坞门，船坞原底板针对性地进行局部加固改造。

2船坞接长改造具体情况

此次工程主要是对1#坞进行接长改造，接长后船坞有效尺寸为660m×76m×11.6m。1#船坞接长工程：1#船坞向坞尾方向接长140m，并新增中间坞门，接长段船坞宽76m，坞深11.6m，原2#装焊平台相应缩短140m;两侧坞墙引船系统接长，坞尾新建绞车;新增200kN电动绞盘2个，550kN双柱系船柱6个，登船塔2座。1#船坞原底板加固改造工程：原520m长坞室底板，针对超大型集装箱船坞位布置受力情况，对原坞底板进行局部加固;原起重机轨道梁上增加锚碇基础;相关改造拆除后相应恢复。

3 CAZ箱型钢板桩在坞墙中的应用

3.1坞壁结构

坞壁采用CAZ箱型钢板桩，其施工周期快，防渗效果好，质量易保证，坞壁结构整齐美观。本改造工程采用CAZ20（材质S355GP）钢板桩，桩长均为24.5m、桩顶标高1.00m，桩尖标高-23.5m。坞室内的钢板桩一般直接作坞墙使用不设砼衬砌，但在有下坞楼梯处的6.9m长度范围内通过在钢板桩桩表面焊接锚筋，现浇厚度为424～860mm的钢筋砼衬砌。钢板桩防腐措施主要采用预留腐蚀裕量（腐蚀前截面模量不小于5221 cm3/m，四个面均考虑2.5mm腐蚀，腐蚀后截面模量不小于2865cm3/m）和防腐涂层相结合。钢板桩预留腐蚀裕量考虑了涂层情况下的防腐蚀措施的设计保护年限20年的腐蚀裕量。钢板桩-6.95m标高以上部分采用重防腐涂层，钢板桩-6.95m标高以下部分侧壁采用普通防腐涂层。

制作CAZ20钢板桩的AZ20热轧钢板桩锁口止水性能优越，单根钢板桩每米锁口的渗透系数ρ≥10-7m/sec，相当于不透水土体，同时，水在流动中会带入一部分杂物进入锁口并慢慢沉积在锁口中减少渗水。对于防水要求高的结构，可以在锁口内部填充止水材料，也可将坞室底板以上的锁口全部焊接密封，同时，在坞室底板中放置止水钢片，并将其与钢板桩焊接在一起，形成一个完整的封闭止水结构。船坞接长新老接头连接处钢板桩，在坞墙外侧均布设高压旋喷桩止水，坞墙内侧采用异形钢板将新老钢板桩焊接联接止水。

3.2承台结构

坞壁上部高桩承台采用现浇钢筋混凝土箱型结构，兼作公用管线廊道，并作为坞壁结构的卸荷板使用。承台顶标高为厂区地坪标高4.80m，底板底标高0.00m;承台底板宽度为9m。承台下新增二排Ф600PHC管桩，桩顶标高0.1m，桩间距为3.6m，桩长为35.5m。西坞壁原32t桩基，截短至承台底标高上0.1m。承台廊道内分为水、动力廊道和电气廊道两部分，其中水、动力廊道位于内侧;廊道表面还设有两条通长的纵向动力明沟。廊道承台顶面布置有众多的公用接头箱，另外还布置有引船小车轨道。

3.3锚碇墙结构

锚碇墙中心线距离板桩坞壁边线一般为30m，采用钢筋混凝土板桩加现浇胸墙结构。钢筋混凝土板桩采用预制，锚碇板桩宽490mm、厚450mm、长10.80m。板桩顶部用现浇钢筋混凝土胸墙联成整体，胸墙采用倒“T”型端面，底标高0.00m、底宽0.9m、高度2.50m，胸墙前采用抛石压顶增加被动土抗力，抛石厚度3.6m，顶宽4.5m。在标高0.50m的地方设置一道Φ90@1600的钢拉杆，拉杆的长度为24m，伸到坞壁高桩承台拉杆应当使用型钢2[25a进行锚固，锚碇胸墙的导梁部分通常使用锚栓于外部进行锚定[1]。

4施工前的准备

4.1加工桩帽围檩

首先，选择合适的异型桩帽和送桩管，桩帽和送桩管与钢板桩顶有效接触，并设计相应的榫头作为导向，这样可优化钢板桩的受力状态，保持其受力均匀。其次，设计导向围檩，采用型钢加工制作，长度10-15m，内径净宽与钢板桩的宽度相比，稍大2cm。最后，设计限位桩，采用φ609mm的钢管桩制得，长6m，辅之以牛腿，可有效提高围檩的稳定性[2]。

4.2测量放线

根据测量控制网，按设计图纸进行放样定位及高程引测工作，并做好永久及临时标志，放样定位后进行测量复核，复核验收确认无误后进行钢板桩施工。施工过程结合船坞的尺寸，为确保坞室土方开挖后钢板桩边线与坞室外边线的设计净距，钢板桩施打前预留10cm位移量。

4.3钢板桩的卸桩及堆放

把钢板桩运输到施工场地后，使用履带吊机对其进行卸载。堆放前应当整理好场地，同时设置相应的排水沟，需在钢板桩的底部铺设10cm×10cm的方木，间距为3m～5m，不得进行多层堆放，并保证钢板桩间净距大于20cm。另外，卸桩及堆放时应当做好相应的保护工作，尽量避免损坏情况[3]。

4.4钢板桩验收

钢板桩进场应进行逐根验收，拼组钢板桩桩端部应平齐，其平整度及平面倾斜小于5mm;组装后钢板桩总高度允许误差△h：10mm;组装后的钢板桩，在脱离胎架后自由状态时，应具有足够的平面度，在长度方向钢板桩正向的挠度就应小于0.12L%，侧向挠度就小于0.1L%（L为钢板桩长度）;另要求组合桩两侧带锁口的翼缘板在同一横断面上的不平整不超过10mm;焊制成的箱形钢板桩锁口必须平直通顺，互相咬合，用2m标准段雌雄锁口各一只，插入组合钢板桩两端锁口内，往返两次顺利通过为标准进行检查[4]。

4.5锁口涂刷止水材料

CAZ钢板桩两侧锁口需涂刷止水材料。涂刷止水材料前，清除锁口内泥土、灰尘，并保持干燥。止水材料使用调制好的黄油拌木屑，涂膜必须均匀，粘附力强，无漏涂，流持等现象。涂刷止水材料应有专人负责，在涂刷止水材料前后要进行检查。要根据沉桩的施工进度控制好涂刷时间，以防因过早涂刷而影响固结质量，同时要做好防水措施，时刻关注天气情况，遇到雨天要提前用彩条布对涂刷好的钢板桩进行覆盖，防止止水材料遇水失去作用。

5 钢板沉桩

5.1打设导桩围檩

在沉桩前，测放导桩桩位，采用打桩架打入两根Ф609导桩，距离为围檩长度，导桩打至距泥面约3米时停锤。在导桩离地面50cm处焊接牛腿，并保证两侧牛腿基本在一个水平面上，用以固定围檩。两根围檩架设牛腿上，安放时用经纬仪在牛腿上放出围檩位置定位线，准确架设导向围檩，两根围檩用槽钢卡板卡牢。导向围檩架设后进行校核，满足要求后方可进行打桩。围檩固定后，沿围檩长度方向做好方格网，以保证CAZ钢板桩定位准确。

5.2打设起始桩

在起始限位桩处打入第一根CAZ钢板桩，钢板桩吊运采用300吨吊机，吊点位于距桩顶10cm，两侧翼缘7cm处，Φ50mm的吊装孔;起吊时，采用一台50吨吊车辅助抬吊，吊点位于距桩底7m处。在吊机起吊就位后，采用两部经纬仪成90度角，保证垂直度，经确认，用振动锤缓慢沉桩，下沉过程中仍应用经纬仪随时观测，若发现偏移及时用吊机进行纠偏，直至振沉至泥面以上5m标高。

5.3钢板桩插、沉桩施工

在桩身就位后，调整桩垂直度，使钢板桩锁口在轴线中心位置并垂直于地面。启动振动锤，用经纬仪进行校正，随时注意调整桩的垂直度，同时保证桩定位于方格网之内，做好沉桩记录。若发现有微量偏移，应及时停止振动锤，用吊机纠偏;若发现偏移过大，不得强行纠偏。需拔出钢板桩，重新插桩，当钢板桩沉至距地面以上5m时，停止沉桩。以此类推，直至该组钢板桩插桩完毕，拆除围檩，在第二组钢板桩位置重新打入限位桩固定围檩，循环施工。

5.4钢板桩送桩施工

钢板桩的送桩施工工艺有三种：逐根打桩法、屏风式打桩法及逐根跳打沉桩法。逐根打桩法即将板桩一根根地打入土中，适用于松散的土和短桩施工。逐根打桩法施工速度快，桩架高度相对可以低一些。对于密实砂土和高粘性土，建议采用屏风式打桩法。屏风式打入法可以保证桩墙具有良好的垂直度，并减少沉桩中可能遇到的困难或散桩。对于难以打樁的土，建议采用屏风式逐根跳打沉桩法进行施工。

每组钢板桩插桩完成后，拆除导向围檩，桩机行走于钢板桩一侧，转90度角与履带垂直，安装好送桩杆。采用屏风逐根跳打沉桩法，每组钢板桩送桩顺序为1、3、5，然后6、4、2，每组最后一根桩作为后一组的定位依据，起控制限位作用。送桩时要观测沉桩过程中的变化情况，并控制好桩顶标高。为防止送桩过程中相邻桩被带下，先送桩的桩顶标高以上限偏差控制，后送桩的桩顶标高以下限偏差控制。

6结语

综上，目前我国船舶工业发展迅猛，船坞工程也在逐渐扩大，对于CAZ箱型钢板桩的应用要求也越来越高。鉴于此，文章从各个角度分析了上海江南长兴造船有限责任公司在进行船坞改造过程中对CAZ箱型钢板桩的应用，给同行业提供参考的同时，促进船舶业的发展。

参考文献：

[1]章祝君，高加云，李小军.大型并列船坞岸壁结构变形时空效应分析及控制[J].水运工程，2017，（6）：51-56.

[2]马永平，黄海云，钱玉奇.钢板桩在国外某深厚中粗砂层地基船坞工程中的应用[J].建筑技术开发，2019，46（13）：1-3.

[3]张伟，董承赞，王思维.天津临港修造船基地造船坞围堰钢板桩施工技术[J].港工技术，2018，55（4）：92-95.

[4]宋博.船坞口大跨度双排钢板桩围堰工程[J].广州航海学院学报，2017，25（1）：9-12.