水上装配式灌注桩施工平台的搭设工艺与应用

■李金山

（福建省港口工程有限公司，福州 350000）

传统的码头灌注桩施工平台一般采用钢木混合结构形式，主梁、纵梁、分配梁、横撑、斜撑、立柱等节点间的连接均采用焊接，钢管桩沉桩后，将钢管桩割除超高部分或接长至该标高，并在钢管顶部割个凹槽，埋设、焊接双拼工字钢，作为贝雷梁搁置面，为保障施工平台整体稳定性，钢管桩上的横撑、剪刀撑均采用槽钢，其连接节点均需采用焊接方式[1]，在水上进行焊接作业存在一定的安全隐患，同时水上作业存在涨退潮影响，施工工效也较为低下。 本研究以来宾市武宣县的内河高桩码头项目为例，采用装配式的搭设方式进行施工，旨在对水上灌注桩基础施工平台的设计与应用进行一些改进、创新，以解决现有灌注桩施工平台在施工中搭设成本高、施工过程安全隐患大、施工效率低的技术问题。

1 项目概况

项目为新建2 个3 000 吨级散货泊位，地点位于来宾市武宣县。 码头前沿线走向与规划岸线走向一致，大致呈N-S 走向，码头泊位长度189 m。 从上游往下游依次布置1 号和2 号2 个泊位。

为满足皮带机垂直水流方向摆动，码头平台采用分段布置，预留空间用于布置工艺基础。 采用桩基框架独立墩式结构方案， 共布置6 座框架式系（靠）船结构，每个泊位布置3 座系（靠）船结构，泊位中间布置1 座工作平台兼作系（靠）船结构，平面尺寸为： 长×宽=43.60 m×22.00 m， 接岸处设有3.80 m×3.80 m 的倒角，上、下游侧各设1 座系（靠）船结构，平面尺寸为：长×宽=15.50 m×12.00 m。

每个泊位工平台共布置12 根冲孔灌注桩，前排桩为直径1.80 m 的冲孔灌注桩3 根，后两排桩为直径1.60 m 的冲孔灌注桩9 根。桩顶上部结构为现浇C30 钢筋砼纵横联系梁、主梁、次梁、帽梁和面板。主梁截面尺寸为：宽×高=0.80 m×2.80 m；次梁截面尺寸为：宽×高=0.60 m×1.80 m；面板0.550 m，磨耗层0.05～0.08 m；在51.70 m 和56.60 m 高程设置纵横向联系梁， 其截面尺寸为： 宽×高=0.80 m×1.60 m。

每个泊位框架靠船墩共布置8 根冲孔灌注桩，前排桩为直径1.80 m 的冲孔灌注桩4 根，后两排桩为直径1.60 m 的冲孔灌注桩4 根。桩顶上部结构为现浇C30 钢筋砼纵横联系梁、次梁和面板。 次梁截面尺寸为：宽×高=0.60 m×1.00 m；面板厚0.30 m，在51.70 m 和56.60 m 高程设置纵横向联系梁， 其截面尺寸为：宽×高=0.80 m×1.60 m。

2 水上装配式灌注桩施工平台施工工艺与流程

2.1 主要施工工艺

本项目采用悬挑法（钓鱼法）施工工艺进行平台搭设。 根据平台平面布置，在钢管桩横向轴线延长线的马道上临时安装两榀6 m 长的贝雷片主梁，作为钢管桩导向架，并在两榀贝雷片主梁顶面堆放工字钢或槽钢作临时配重，以辅助接长导向架。 临时配重完成后，导向架悬挑接长至第1 列钢管桩桩位。 桩位处装设定位导向板，在贝雷片顶面用M24高强螺栓将（120×16×800）mm 钢管桩定位导向板固定在桩位两侧。 钢管桩从导向架及定位板中心缓慢穿下插入土层， 并对钢管桩进行垂直度调整稳定后，开始震动沉桩。 （1）第一列钢管桩沉设2 根后，开始安装钢抱箍支托，架设主梁。 接着在马道和第一列主梁上架设第二列钢管桩导向架，继续沉设第二列钢管桩，安装第二列主梁。 （2）第一、二列主梁架设后，安装横撑、斜撑，接着安装次梁、铺面槽钢以及接岸钢栈桥。 第三、四列钢管桩在已形成的平台上悬挑导向架依次沉桩。 （3）首段平台形成后，可在两端纵向悬挑接长主梁，接着依次安装桩位定位板、沉桩、安装钢抱箍支托、横撑和斜撑、次梁和铺面槽钢。

2.2 施工流程

施工准备（平台构配件购置或制作）→吊车就位→振动锤打设钢管桩→安装支撑钢抱箍→安装横撑及斜撑→架设主梁→主梁标高调整→铺设工字钢次梁→组合钢板铺设→安装栏杆等防护设施→下排架施工以此类推至完成搭设。

3 钢管桩拼接和沉桩施工要点

3.1 钢管桩拼接施工要点

根据地勘资料推算，钢管桩最长约18 m，钢管桩需进行现场接桩。 接桩时确保桩的垂直度偏差控制在5‰以内[2]。接头部位采用满焊，焊缝要求饱满。沿着焊缝周边对称焊接4 块（100×200×10）mm 加强钢板。 在拼接过程中，按以下工艺进行：（1）接头部位清理：钢管桩接桩前接口部位3 cm 以内的油渍、油污、铁锈、水分等清理干净。 （2）接桩焊接：接桩焊接采用手工焊，焊接过程中应控制焊接电流、顺序及焊缝尺寸。 接头部位加强钢板必须保证焊缝密贴，同一焊缝确保一次焊接完成。 （3）接头焊缝处理：接头部位焊接完成后及时清理焊缝表面的金属飞溅物、熔碴，如焊接缝外观质量有缺陷，应重新打磨及补焊，修补完成后的焊接缝圆润光滑。 钢管桩环缝焊接完成后在焊缝处沿桩周对称焊接4 块10 cm×20 cm 加劲板对焊缝位置补强（图1），加强板采用钢管桩边角料切割。 焊接过程中防止焊接缝收缩的附加内应力，加强板焊接采用对称焊接方式进行，并自然冷却后继续沉桩。 （4）钢管桩接桩位置避开浪溅区及大风天作业，必要时应停止作业。

图1 钢管桩接长加劲板示意图

3.2 沉桩施工要点

（1）防止不利截面的形成，相邻钢管桩接头应错开。（2）采用吊车将DZ45 型振动锤起吊至竖起的钢管桩顶口处，操作液压振动锤使其液压钳夹紧钢管桩。 调整桩位、桩身垂直度，满足要求后方可开启振动开关，钢管桩在振动锤激振力的作用下，振动下沉（图2）。（3）沉桩过程中严密注视钢管桩的振击下沉速度，测量用仪器随时监控垂直度。

图2 钢管桩沉桩施工

4 主梁安装

主梁采用“321”型双拼贝雷片，两道贝雷片中心距660 mm，两端端部用1 180 mm×660 mm 标准支撑架连接。 钢管桩从主梁两道贝雷片中心穿过，主梁搁置在钢抱箍支托上（图3）。

图3 钢抱箍支托

钢抱箍支托安装采用挂篮法（图4）。 同一排架的钢管桩全部打完并截桩后， 在桩顶搁置钢板，采用倒挂法用10 t 千斤顶将悬挑下垂的主梁顶升至设计高程。 接着在主梁底部钢管桩上安装钢抱箍支托。 钢抱箍支托紧固螺栓采用M24 高强螺栓，每侧紧固螺栓不少于3 个。 螺栓紧固后，在钢抱箍底部的钢管桩上对称焊接4 块（30×12×100）mm 小钢板，以防止钢抱箍滑脱。

图4 安装钢抱箍挂篮

主梁安装施工技术要点：（1）贝雷片主梁对称均匀搁置在钢抱箍支托上。 （2）严禁对贝雷片电焊或动火切割。 （3）贝雷片主梁采用单层双排贝雷片，每个节点位置必须设支撑架连接，每个插销必须插好保险销。 贝雷主梁安装允许偏差要满足规范要求。

5 次梁及组合钢板安装

次梁选用28b 工字钢，间距1.1 m。 次梁顶面的施工平台面层板采用工厂定制或现场预制的组合钢板， 为了能适应各种宽度及长度的施工平台，组合钢板长度共设定3 种长度型号分别为3、4、6 m；宽度亦有3 种型号，分别为：1.5、1.2、1.0 m。 组合钢板采用12 号工字钢作为受力框架，纵向12 号工字钢间距不大于300 mm，横向12 号工字钢间距不大于700 mm，纵横以井字形拼装焊接，组合钢板面板采用不小于6 mm 厚的钢板并焊接固定在12 号工字钢之上（图5）。

图5 组合钢板成品图

组合钢板安装顺序一般从预留灌注桩孔位两侧向两边开始铺设，铺设前应计算各灌注桩孔位之间的间距，并选用合适长度及宽度型号的组合钢板进行铺装。 铺设完成一个施工段后，应将相邻组合两两相连焊接，确保组合钢板的稳固不滑移。

施工平台面层板铺设后， 及时安装防护栏杆（图6）。平台四周及通道两侧均设置安全防护栏杆，防护栏杆高1.2 m。 立柱采用8# 槽钢，横杆均采用f50 钢管。 栏杆刷红白相间油漆警示，以达到简洁美观的效果，对夜间通行车辆起到警示作用。 栏杆施工完成后进行电力管线铺设。

图6 装配式施工平台完成图

6 施工平台拆除

施工平台拆除采用“钓鱼法”施工工艺。 使用吊车、DZ45 型振动锤逐跨拆除桥面结构、拔除钢管桩基础。 由于平台使用时间比较长，而且拆除时平台受力较正常使用时大，施工平台拆除之前需对平台各连接部位及连接件进行全面检查，对脱落、老化、锈蚀严重的部位先进行加固、维修处理，处理完成后安排吊车上平台进行拆除。

6.1 平台面系拆除

先切割拆除栏杆， 接着切割铺面组合钢板与次梁工字钢或横撑之间焊缝。 平板车转运到岸上回收场。

6.2 主梁贝雷片拆卸

单跨桥面系、次梁、横撑拆除后，进行贝雷桁架拆卸：（1）取掉贝雷销端部保险销；（2）锤击贝雷销，解除主梁上贝雷梁节点处连接；（3） 单跨连接贝雷销取掉后分组拆除贝雷梁；（4）利用平板车将分组的贝雷梁转运至临时堆场附近，拆散后装车运离施工现场。

6.3 斜撑拆除

单跨贝雷梁拆除完成后，将节点板从钢管桩割除。 将斜撑吊离，转运至后场拆解装车转运至堆场存放。

6.4 钢管桩拔除

汽车吊配合将振动锤（DZ45 型）吊安至桩顶，振动锤液压钳夹紧钢管桩后，启动振动锤。 待钢管桩周边土体液化后，汽车吊缓慢吊起钢管桩，将桩拔除并转运至场地存放。

7 传统灌注桩与装配式灌注桩施工平台的比较

大部分港口工程水上灌注桩施工平台是采用传统的搭设方式，现场钢管桩在插打过程中必然会存在不同程度的偏位，纵向连接件、水平撑等尺寸需根据现场桩位偏差情况进行相应的调整，纵向连接件、水平撑等材料现场下料长度规格较多，在施工平台在拼焊过程中，各关键节点焊接质量易受人为因素影响较大， 因此传统施工平台搭设周期较长、操作难度大、质量不易保证。 施工平台拆除过程中焊接点需切割，对构件损坏大，不利于重复使用，成本也相对较高，在拆除施工过程中，需配合的设备多，设备与操作人员配合作业，不利于安全管理。与灌注桩施工平台相比，装配式施工平台施工具有明显的优势，具体如下：（1）从生产效率上看，装配式施工平台可以做到全部配件在工厂按标准制造，后运输到施工现场，并将配件通过可靠的装配方式组装而成，具备标准化设计、工厂化制作、标准化装配施工等特点， 与传统施工平台相比， 从设计、加工、安装都更加强调标准化、模块化，效率更高，施工周期更短，可以明显缩短工期，从而可以带来明显的综合经济效益。 （2）从材料损耗角度来看，因为装配式施工平台基本采用模块化的配件， 安装、拆除基本采用螺栓连接拆除。 避免采用切割、切除等方式。 所采用的横撑、斜撑、抱箍都可以反复利用，可以降低钢材消耗，还有利于环保，省时省力，可大大的节约资源和费用。 （3）质量保证方面来看， 相对于传统灌注桩施工平台都是由工人在工地现场采用气割、焊接等施工工艺进行来说，装配式施工平台可以做到工厂化生产，工人分工协作，人员相对稳定，工人技术熟练，从而保证施工平台的搭设质量。 （4）从施工安全角度上看，装配式施工平台的大部分配件是提前配置完成的，从而大大减少了现场切割、电焊的特种作业内容，也减少了工人水上作业的时间，机械化程度更高，工人的劳动环境得到改善且劳动强度也大大降低，减少劳动资源的投入，从而大大降低了施工安全风险。

8 结论

传统的灌注桩施工平台一般结构为上承式钢木混合结构形式，现场切割及焊接牛腿、纵向连接件、水平撑及剪刀撑以保障施工平台整体性，施工平台搭设周期长、 操作难度大且质量不易保证，且施工平台使用完成后拆除过程需大量切割，对钢管桩等构件损坏大，不利于重复使用。 而本工程装配式灌注桩施工平台，在装配工艺上采用了钢管桩相应位置设置平联，保证了结构整体稳定性。 并且在施工过程中， 能够快速完成贝雷片梁及面板的安装，拆除过程大大减少了切割作业保证钢管桩的完整性，贝雷片等材料可重复使用，平台施工不需要太多的设备配合，成本相对较为低廉，对工人的数量和技术要求也相对较低，质量容易控制，适合类似工程项目参考运用。