深水浅覆盖层钢管桩施工控制技术研究

◎刘炎顺 佟立春 中交（长沙）建设有限公司

结合实际情况来看，桥梁施工项目的实际施工难度比较大，所面临的施工环境较为复杂。桥梁项目的施工质量会对地区的经济发展、居民出行安全会造成直接性的关系，由此来看，在实际施工过程中，必须要对桥梁施工技术予以重视，同时持续性的提高施工技术水平，采取合适的施工控制措施，以保证施工项目的整体施工质量符合设计及规范要求。钢管桩基础施工技术对于桥梁施工项目具有重大现实价值。

1.工程概况

本文以S238安化县东坪至渠江公路狮子山大桥横跨柘溪水库建设项目作为研究案例，流域的东侧栈桥设置在0#～1#墩，桥梁的跨距设置为：15m、12m、6m、33m，栈桥的总长度设置为66m，栈桥的宽度设计为8m。流域的西侧的栈桥直接与原施工单位建设的栈桥进行连接，延长段可以设置在3#～2#墩，桥梁跨距设计为12m，栈桥的总长度设计为36m，桥面宽度设计为6m。东西两侧建设的栈桥可以为原材料、设备运输提供巨大的便捷，可满足50t履带吊进行满荷载吊装作业。为能够给桥墩桩基础施工提供便利，可以在栈桥的上游设置钻孔作业平台，作业平台的尺寸设置为：1#墩18m×20.1m，2#墩15m×20.5m。2#～5#墩的主栈桥的延伸段设计使用钢管桩基础，具体的规格尺寸设计为φ1200×14mm，斜向支撑设计使用的是φ630×8mm、φ426×6mm，主横梁设计使用的是2HM588×300。栈桥的两侧设计有护栏、照明设备及警示标牌等附属物。

2.钢管桩施工方法

栈桥钢管桩考虑施工区域水深较深，且水底地质条件复杂采用常规的“钓鱼法”施工难度很大。拟采用600t汽渡船搭载90t履带吊组成水上起重工作平台，进行水面施工钢管桩。90t履带吊进行水上入桩、接长至泥面，120振动锤进行振桩自稳后采用12t液压冲击锤锤击跟进，确保钢管桩进入岩层。

（1）汽渡船加固。600t汽渡船+2个浮箱（30m×1.5m×1.0m），用以保证90t履带吊在船上作业时，各工况下的船舶稳定性及浮力储备。

（2）履带吊上船。90t的履带吊从码头部位移动至汽渡加固部位，使用型钢对履带吊进行加固处理。带履带吊加固作业完成以后，使用汽车吊吊装大臂，施工人员对振动锤及冲击锤进行调整，最后进行试作业。

（3）施工人员加工制作4个铁锚，2个定位架，然后在船舷上标记出轴线及定位架安装的位置。

图1 履带吊上船示意图

（4）材料上船。按照钢管桩施工顺序，依次将所需的原材料搬运至船上，计算出单次施工所需的具体耗材量。

（5）抛锚定位。当RTK定位作业完成以后，船体借助自身的牵引力稳定船位，交通船先在上游抛投，而后在下游抛投。

（6）施工人员对定位架的位置进行复核，在复核无误的情况下，使用履带吊吊运第一节管桩，同时在管桩的顶部安装耳板，然后调运第二节管桩，当前两节管桩对接完成以后进行焊接。按照以上工序依次安装剩余管桩，直至管桩深入至泥层中。

（7）振桩。使用夹具夹住振动锤，然后使用履带吊挂住振动锤，夹紧以后开始进行振桩作业。正式施工之前，施工人员应该在管桩上标记刻度，便于后期施工控制。

（8）冲击锤沉桩。施工人员将振动锤拆除，换用锤击锤，对钢管桩的位置进行测量，如存在偏差可对其进行调整，当调整就位以后使用冲击锤进行沉桩。沉桩过程中，施工人员应该频繁的检查管桩的倾斜度，一旦管桩出现偏差，应该立即进行纠偏，并形成完整的沉桩作业记录。

（9）船舶移动至下一个管桩部位，按照以上施工流程循环施工。

（10）平联、斜撑、上部结构。除1#桥墩的前两跨使用打桩船安装平联、斜撑、上部结构以外，其他部位均使用50t的履带吊进行施工[1]。

2.1 精确定位

沉桩作业之前，严格地按照设计图纸计算出每一个桩位的具体坐标，待导向架安装完成以后，可以使用卷扬机将打桩船牵引至指定部位，保证定位的精准性（见图2）。

图2 沉桩作业施工

2.2 沉桩顺序

沉桩顺序为：先对岸边进行施工，然后对江侧进行施工；先对上游进行施工；后对下游进行施工。

2.3 钢管桩施打

1）钢管桩沉放。钢管桩沉放应该分节段进行施工，单根管桩的长度设置为12m，当管桩运输至施工现场以后，需在桩身表面标注刻度，便于施工过程中各项数据收集及施工控制。

2）振动锤沉桩。待前期准备工作均完成以后，使用履带吊挂住振动锤，对液压夹具进行调整，保证管桩被牢固地夹住，在钢管桩自身重量及振动锤的作用下，缓慢地沉入泥面中。对管桩的垂直度及水平位置进行测量，如检查合格以后，则可以开始进行捶击。施工过程中，管理人员需加强监测，并形成完整的施工记录。

3）冲击锤沉桩。施工人员可使用振动锤完成立桩，使用液压锤进行锤击。冲击过程中，施工人员应该结合现场的具体情况合理的控制锤击的频率及冲程，通常情况下，冲程应该控制在0.2m以内，施工人员需密切的观察管桩是否存在偏位现象，冲击锤是否存在偏位现象，定位架是否存在偏移现象等等，一旦发现问题应该立即暂停施工，并对施工技术参数进行合理的调整。

4）沉桩到位。管桩沉放将管桩底部的标高作为主要控制手段，管桩的贯入度作为辅助控制手段。当使用冲击锤将管桩沉放置设计标高以后，同时管桩的贯入度不超过3cm/10锤时，施工人员即可停止沉桩作业，转而对下一根管桩进行沉放。

5）植桩。当管桩沉放深度超过5m，但是未超过8m时，钢管桩利用自身的重量可以实现稳定，所以施工人员可以先安装栈桥及上部结构，从而形成一个植桩作业平台。将冲击钻运输至作业现场，将已经沉放的管桩作为护筒，通过冲击作业成孔。当钻进至设计深度以后，可以使用空压机配合吸泥管进行清孔作业。①钻机选型。栈桥与管桩可以细分为两种规格：φ1000mm、φ1200mm，选择使用冲击钻，钻头的规格为96cm或是116cm。②钻机安装。结合具体的施工要求，对钻机摆放的位置进行调整，保证钻机的钢绳与桩位的中心线保持一致。③钻机钻进。开钻过程中，可以使用小冲程进行作业，保证成孔的垂直度符合设计及规范要求。每次提锤的高度应该控制在1m以内，施工人员应该及时踩踏控制板，避免钢丝绳过于松弛。当钻孔深度超过1m时，可以适当加大提锤的高度[2]。④清孔。当钻孔至设计深度以后，施工人员对成孔质量进行检查，在检查合格的情况下，进行清孔作业。清孔作业的具体情况可以参照图3中所示信息。

图3 钢管桩内清孔示意图

6）钢筋笼安装。当清孔作业完成以后，需保证孔底的沉渣厚度控制在5cm以内，孔内的泥浆比重不超过1.05。当各项技术指标均符合设计及规范要求的情况下，开始吊放钢筋笼。

7）混凝土浇筑。当钢筋笼吊装作业完成以后，施工人员即可安装导管，并浇筑C30混凝土。

3.钢管桩施工控制技术分析

3.1 钢管桩焊接

钢管桩对接过程中，施工人员应该加强测量的频率。管桩对接操作具体为：使用履带吊吊运第一节管桩，同时在管桩的顶部安装耳板，然后调运第二节管桩，当前两节管桩对接完成以后进行焊接。管桩对接过程中可以使用经纬仪对管桩对接的垂直度进行测量，当垂直度检测合格以后，对管桩进行点焊固定。焊接部位需要设置坡口，待焊接作业完成以后，可以在焊缝部位设置δ12mm厚度的钢板加劲。

表1 沉桩质量控制标准表

为确保管桩焊接施工质量，施工人员应该需严格地按照以下要求进行施工：

1）首节钢管桩的顶部可以不设置坡口，但是必须保持垂直断面，第二节管桩的底部需要设置坡口。

2）首节钢管桩的顶部所处的平面应该与轴线保持垂直状态。

3）在对接钢管桩过程中，尽可能在天气状况良好时进行施工，降低施工难度。

4）焊接作业过程中，应该先进行间断焊接作业，而后进行满焊接作业，在最大程度上减少焊接变形。

3.2 沉桩记录

沉桩过程中，施工人员严格地按照要求填写记录表，保证填写数据的正确性与真实性。

3.3 沉桩注意事项

1）沉桩作业的初期阶段，应该采用轻振慢打进行施工，频繁的检查沉桩位置的精准度，如若出现较大的倾斜度，则应该立即对其进行修正。

2）沉桩作业过程中，施工人员应该适当地降低沉桩速度，避免出现溜桩现象，如若溜桩比较严重，则需要根据具体的情况进行处理。

3）振动过程中，单次振动持续的时间应该控制在10～15min比较合适，避免因振动持续时间过长而导致锤体损坏。

4）沉桩作业的后期阶段，可以适当地增大冲程与冲击的频率，对钢管桩的水平位置及垂直度进行测量。

5）锤击过程中，密切关注桩身及锤体的运转状态，如若发现异常现象，可以使用履带吊进行合理的调整[3]。

6）沉放深度如未超过4m时，则应该将冲程控制在0.2m以内。

7）最大冲程不得超过0.5m。

⑧停锤时，需保证冲程满足3cm/10锤。

8）沉桩作业应该一气呵成，非特殊原因中途不得间断。

9）为保证沉桩施工质量，尽可能在天气状况良好时进行施工，降低施工难度。

3.4 钢管桩遇溶洞时处理措施

1）需穿过溶洞时，可以将岩层作为持力层。

2）密切关注管桩的贯入度，并做好详细的施工记录。

3）钢管的端头应该与轴线保持垂直状态。

4）地质勘察过程中，如若发现管桩下侧1m以内存在溶洞，则应该继续沉放管桩，直至钢管桩穿过溶洞为止。

3.5 严格控制钢管桩下沉控制

1）尽可能在天气状况良好时进行施工，降低施工难度。

2）沉桩应该在水位稳定、风力不超过6级的时间段进行施工。

3）振动锤的精准度必须符合设计及规范要求，保证钢管桩的施工质量及施工过程中的人员安全。

4）严格地按照设计要求及规范要求进行施工，严密把控沉桩作业的质量[4]。

4.结语

综上所述，栈桥钢管桩基础在桥梁施工项目中应用频率比较高，如何有效的保证桩基础的施工质量是施工单位所关注的核心问题。此次研究通过对施工过程中进行严密的监测与检验后得出，钢管桩的贯入度、水平位置、垂直度均符合设计及规范要求，施工质量完全符合设计及规范要求，项目取得了较为理想的施工成效，值得在大范围内进行宣传推广。