鋼管樁施工平臺(tái)的施工技術(shù)

彭顯攀 張紅軍 孫麗云

（1.河南高速公路監(jiān)理咨詢有限公司，河南 鄭州 450000；2.重慶市中科勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，重慶 404100；3.鄭州大學(xué)，河南 鄭州 450001）

1 工程概況

重慶主城港區(qū)果園工業(yè)園區(qū)位于江北區(qū)新城魚嘴組團(tuán)的東部，碼頭西面為魚嘴鎮(zhèn)，東面和北面為復(fù)勝鎮(zhèn)，緊鄰長江。果園港碼頭項(xiàng)目二期主要工程內(nèi)容為：6個(gè)泊位水工作業(yè)平臺(tái)、引橋、碼頭前沿護(hù)岸、港池疏浚、引橋接岸結(jié)構(gòu)等項(xiàng)目［1］。

碼頭采用架空直立式框架結(jié)構(gòu)型式，主體結(jié)構(gòu)為鉆孔樁基礎(chǔ)、鋼橫撐、鋼縱撐、鋼系船構(gòu)件、鋼系船梁、現(xiàn)澆鋼筋混凝土立柱、現(xiàn)澆鋼筋混凝土系船梁及系船構(gòu)件、現(xiàn)澆鋼筋混凝土橫梁、縱梁和面板框架結(jié)構(gòu)。碼頭平臺(tái)長766m，寬30m，后方有4 座引橋與路域平臺(tái)相接。平臺(tái)100個(gè)排架，每5個(gè)排架為一個(gè)節(jié)段，整個(gè)碼頭共計(jì)20個(gè)節(jié)段。引橋?yàn)楦吡⒅偶?，現(xiàn)澆肋型梁、預(yù)制安裝空心板結(jié)構(gòu)。碼頭平臺(tái)樁基共400根，直徑Φ2200嵌巖樁為100根，直徑Φ2000嵌巖樁為300根。引橋樁基總共59根，其中樁基直徑為Φ160cm規(guī)格20根、樁基直徑為Φ180cm規(guī)格21 根、樁基直徑為Φ200cm 規(guī)格18 根。下構(gòu)為三層框架聯(lián)接，其中175 標(biāo)高為鋼筋砼梁、175以下為鋼結(jié)構(gòu)聯(lián)撐。φ1 400mm立柱，現(xiàn)澆橫梁、縱梁、軌道梁、靠邊梁、后邊梁及面層系、靠船系［2］。見下頁圖1碼頭結(jié)構(gòu)斷面示意圖。

2 施工平臺(tái)的施工技術(shù)

2.1 鋼管樁施工平臺(tái)概況

鋼管樁施工平臺(tái)全長787.25m，寬41m，分為鉆孔平臺(tái)（766×33m），后側(cè)汽車通道（766×8m），上游轉(zhuǎn)向平臺(tái)（15×41m），下游轉(zhuǎn)向平臺(tái)（6.25×41）。采用φ800×10mm鋼管樁作平臺(tái)支承樁，鋼管樁縱橫向設(shè)計(jì)間距8.0×8.0m。鋼管樁頂依次放置I56 主承重梁，I32a 次承重梁，I12.6 分配梁，面板采用δ=10mm 鋼板或木板。水平聯(lián)撐采用雙［20a或φ426×8mm鋼管，斜撐為雙［16a。

圖1 碼頭結(jié)構(gòu)斷面示意圖

平臺(tái)鋼管樁橫向6 排，間距6～8m，以U、V、W、X、Y、Z 標(biāo)識(shí)，縱向104 排間距8m（以1～104 數(shù)字標(biāo)識(shí)）鋼管樁共計(jì)624根。I56主承重梁橫江置于鋼管樁樁頂［3］。次梁I32a 順江方向擺放，工字鋼錯(cuò)頭布置，錯(cuò)頭搭接大于50cm，次梁按橫江方向單根跳焊與主梁I56 焊接，雙側(cè)焊縫長度不小于10cm。分配梁I12.6 沿順江方向鋪設(shè)于I32a次梁上，以間距30cm布置，I12.6 與I32 需點(diǎn)焊連接以防止I12.6 移動(dòng)。面板鋪設(shè)δ=10mm鋼板和δ=5cm木板，鋼板點(diǎn)焊固定，面層作防滑處理，木板用鐵絲綁扎固定。橫江方向B、C 樁之間為50t 履帶式起重機(jī)通道，道寬5.3m，履帶位置按30cm 間距鋪設(shè)4 根I32a，其余部分按1.0m 鋪設(shè)。鋼板滿鋪于履帶范圍（1.25m×2）。加寬平臺(tái)靠近D 樁5.0m 范圍為汽車吊行進(jìn)通道，50cm 間距安放I32a，滿鋪鋼板（行車通道采用黃色標(biāo)線標(biāo)示）并安裝行車道照明燈。由于支承鋼管樁長度大，自由端不穩(wěn)定，平臺(tái)面層以下作2～3層平聯(lián)以確保整個(gè)平臺(tái)形成整體結(jié)構(gòu)。鋼管樁施工平臺(tái)平面示意圖見圖2，橫斷面示意圖見圖3，縱斷面示意圖見圖4。

橫江方向除Y、Z 排樁間采用三層平聯(lián)，其余均為兩層平聯(lián)，平聯(lián)高程為：171.2m、167.2m、163.2m，層距3～4m。平聯(lián)均用φ426×8mm 鋼管。

順江方向3～4層聯(lián)撐，平聯(lián)高程為173.7m、171.2m、167.2m、163.2m。

圖2 鋼管樁施工平臺(tái)平面示意圖

平臺(tái)主梁I56每跨均采用雙［16a作“八”字斜撐，167.2～171.2 間采用雙［16a 作對(duì)角單斜撐。最下層平聯(lián)設(shè)置高程根據(jù)水位變化情況可作調(diào)整。鉆孔樁施工后及進(jìn)與平臺(tái)連結(jié)，確保平臺(tái)安全穩(wěn)定。鋼管樁施工平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)側(cè)面照見圖5。

2.2 鋼平臺(tái)的施工方法

2.2.1 鋼平臺(tái)搭設(shè)施工工藝流程

鋼平臺(tái)搭設(shè)的施工工藝流程圖見下頁圖6［4］。

2.2.2 鋼平臺(tái)搭設(shè)施工方法

平臺(tái)最大樁長35m，重達(dá)7T。振動(dòng)錘采用（DZ80），鋼管樁及振動(dòng)錘荷載約14T。鋼管樁施沉設(shè)備采用50T以上吊機(jī)。

圖3 鋼管樁施工平臺(tái)橫斷面示意圖

圖4 鋼管樁施工平臺(tái)縱斷面示意圖

圖5 鋼管樁施工平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)側(cè)面照

圖6 鋼平臺(tái)搭設(shè)施工工藝流程圖

2.2.2.1 鋼平臺(tái)施工準(zhǔn)備起重船準(zhǔn)備

平臺(tái)打樁用起重船分為兩種：

①由起重船直接起吊振動(dòng)錘夾樁、打樁。租賃設(shè)備時(shí)注意選用吊重范圍內(nèi)滿足起吊需要的設(shè)備。

②由50T 履帶吊停放于500T 平板方駁上，拋錨定位固定后作打樁船實(shí)施打樁作業(yè)。水上打樁示意圖見圖7。

方駁準(zhǔn)備

方駁作為鋼管樁及型鋼的臨時(shí)碼放場(chǎng)地及前期穩(wěn)樁措施平臺(tái)，需對(duì)其進(jìn)行加固處理，方法如下：

①沿船舷靠鋼管樁側(cè)臨時(shí)用I32（具體材料現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整）進(jìn)行焊接。

②面層焊接小型鋼作防滑樁以防止鋼管樁滑移落水等。

測(cè)量準(zhǔn)備

①鋼平臺(tái)施工范圍內(nèi)，測(cè)量組人員應(yīng)沿排架縱、橫方向?qū)哟驳乃?、地?shì)、地形進(jìn)行探測(cè)。繪制河床地勢(shì)圖，掌握水深及河床地形的相關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)水深及地勢(shì)情況確定施工鋼管樁樁長，避免鋼管樁過低無法接樁。

②在岸邊針對(duì)各段碼頭分別布置一條平行于樁排軸線的基線?；€上的每一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)用全站儀精確測(cè)量其坐標(biāo)位置，計(jì)算出每段中每一根樁上觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)及交會(huì)角，并匯總成表供觀測(cè)沉樁時(shí)用。表中各項(xiàng)數(shù)據(jù)必須要有二人以上的技術(shù)人員校核，準(zhǔn)確無誤后方可使用。（測(cè)量專項(xiàng)方案上報(bào)監(jiān)理）

③為使平臺(tái)測(cè)量軸線最外邊一根樁的觀測(cè)角a 不小于45°，基線長度布置盡量長。若條件限制也可采取基線單邊不短于150m的辦法，或遠(yuǎn)距離交會(huì)法控制樁基。

④觀測(cè)方法采用兩臺(tái)經(jīng)緯儀以前方交會(huì)法對(duì)樁進(jìn)行定位觀測(cè)，另設(shè)一臺(tái)經(jīng)緯儀校核，一臺(tái)水準(zhǔn)儀控制標(biāo)高。平臺(tái)上再設(shè)專人輔以拉線量距校核。

鋼管樁制作及轉(zhuǎn)運(yùn)

鋼管樁制作

卷制鋼管樁的鋼板，必須符合規(guī)范要求。管徑以及樁成品的外形尺寸差的材料一律不采用。

鋼管樁長度大部分在25～35m 之間，需在加工場(chǎng)將鋼管樁接長加固；樁頂與主梁連接處的四周異形加勁板也需在加工場(chǎng)先加工。鋼管樁接長先將管口接頭剖口對(duì)焊（滿焊），然后在四周采用4 塊10cm×10cm 加強(qiáng)鋼板加固，焊縫不小于1cm。所有加工材料制作焊縫質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范要求［5］。

鋼管樁轉(zhuǎn)運(yùn)

①鋼管樁的制作堆放場(chǎng)地必須平整、結(jié)實(shí)，不得產(chǎn)生過大的不均勻沉降。堆放層數(shù)不宜超過三層，墊木數(shù)量與支墊位置應(yīng)與上述吊點(diǎn)相一致，但不得大于2個(gè)，且保持在同一平面上，各層墊木應(yīng)上下對(duì)齊處于同一垂線上。

②加工好的鋼管樁需通過自建臨時(shí)碼頭，采用方駁運(yùn)鋼管樁，駁船上墊枕木必須按吊點(diǎn)設(shè)置，吊裝過程中保證駁船平穩(wěn)。

③裝卸和搬運(yùn)管樁必須小心，當(dāng)提升和搬運(yùn)時(shí)，應(yīng)防止樁發(fā)生任何明顯彎曲和開裂，在裝卸中任何時(shí)候都必須避免樁受損。

④駁船裝運(yùn)基樁時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：

根據(jù)施工時(shí)的沉樁順序和吊樁的可能性，按現(xiàn)場(chǎng)需要要求裝駁。

應(yīng)采用多支墊堆放，墊木均勻裝置，并適當(dāng)布置通楞，墊木頂面應(yīng)在同一平面上。

管樁堆放形式應(yīng)使駁船在裝鋼管樁、運(yùn)輸和吊起時(shí)保持平穩(wěn)，當(dāng)運(yùn)樁駁在水上運(yùn)距較長時(shí)，應(yīng)將樁在船上增加錨錠措施，以確保水上運(yùn)輸安全。

2.2.2.2 鋼管樁施沉

鋼管樁施沉工藝流程為：鋼管樁制作加工→運(yùn)樁→方駁，打樁船拋錨定位→吊樁→移船、樁入龍口→測(cè)量定位→糾偏→振動(dòng)沉樁到位→復(fù)測(cè)、臨時(shí)連接→移船吊樁。

具體施工方法如下：

運(yùn)樁方駁到現(xiàn)場(chǎng)后，及時(shí)拋錨定位，技術(shù)員上船對(duì)鋼管樁進(jìn)行檢查，看是否有破損現(xiàn)象。

沉樁工作要有條不紊地進(jìn)行。方駁（打樁船）順江擺放就位，便于穩(wěn)樁。沉樁順序?yàn)槊總€(gè)水上鋼平臺(tái)施工作業(yè)面由內(nèi)側(cè)角向外側(cè)推進(jìn)（類似銳角放大延伸）的方法進(jìn)行。先對(duì)要沉放的樁基進(jìn)行編號(hào)，并按順序依次沉樁。停駁位置距鋼管樁位0.5～1.0m，駁船拋錨穩(wěn)定牢固。鋼管樁施打順序示意圖見圖8。

圖8 鋼管樁施打順序示意圖

打樁船起吊液壓振動(dòng)錘（DZ80），振動(dòng)錘操作員打開液壓鉗夾住鋼管樁起吊，移船就位后，將鋼管樁下放至河床，由測(cè)量人員指揮精確定位。在沉樁時(shí)測(cè)量組人員采用兩臺(tái)經(jīng)緯儀以前方交會(huì)法對(duì)樁進(jìn)行定位觀測(cè)，樁位處再設(shè)專人輔以拉線量距校核。沉樁測(cè)量觀測(cè)定位示意圖見圖9。

圖9 沉樁測(cè)量觀測(cè)定位示意圖

沉樁注意事項(xiàng)［6］

①當(dāng)船只通過施工區(qū)域，船行波影響沉樁船穩(wěn)定時(shí)，暫時(shí)停止振擊。

②錘擊過程中要經(jīng)常檢查樁身是否出現(xiàn)裂縫，以便及時(shí)處理。

③下沉過程中，應(yīng)避免用移船方法糾正樁位。

④沉樁船進(jìn)退作業(yè)，應(yīng)注意錨纜位置，防止纜索絆樁。

⑤在已打好樁區(qū)兩端設(shè)置標(biāo)志，夜間設(shè)置紅燈，委派專人負(fù)責(zé)監(jiān)督夜間過往船只，以免撞樁，以保安全。

⑥港監(jiān)配合施工，嚴(yán)禁任何外部船只靠近群樁，否則過往船只一旦將鋼管樁撞倒引起平臺(tái)移位或倒塌，后果將不堪設(shè)想。

⑦在沉樁吊立過程中，應(yīng)控制吊立速度，盡量平穩(wěn)吊立，確保樁的安全；考慮到其鋼管樁長度較大，施工時(shí)采取增設(shè)打樁導(dǎo)向架等措施，以減少樁的自由長度，并防止產(chǎn)生偏心，確保沉樁安全和施工質(zhì)量，沉樁完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行連樁。

⑧沉樁過程中，要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以減小樁的偏位。

2.2.2.3 鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)搭設(shè)

①平臺(tái)支撐鋼管樁下沉完畢后，由測(cè)量在鋼管樁上用紅油漆作標(biāo)記，樁頂高于平臺(tái)標(biāo)高時(shí)，將其上的樁頭全部割除，個(gè)別不夠高要接長，然后沿平臺(tái)橫向安放I56a型鋼，上面縱向放I32a及面層系結(jié)構(gòu)。

②鋼管樁樁頂采用I56a 型鋼進(jìn)行連接，I56a 宜在樁頂進(jìn)行對(duì)接，采用雙剖口焊。具體做法為先將I56a 型鋼對(duì)接（注意下料時(shí)預(yù)留焊縫位置），焊縫不小于1.0cm，I56a 的豎肋用兩塊30cm×20cm 厚1cm 鋼板貼面焊接且焊縫不小于1cm，豎肋鋼板焊接好后用20cm×15cm 厚1cm 鋼板焊接在工字鋼的上、下支承面上。I56a 安裝經(jīng)測(cè)量放線后，直接嵌入鋼管樁內(nèi)41cm，露出樁頂15cm。為增加樁底部剛度及穩(wěn)定性，鋼管樁內(nèi)需部分填砂石，高度約3m。

③I32a次梁與I126分配梁鋪設(shè)

I32a 型鋼采用順江方向布置。I32 只鋪鉆孔樁位以外的位置，與護(hù)筒間距大于20cm。I32 與工56 型鋼之間采用橫向間隔2.0m 跳焊連接固定。I12.6 分配梁鋪設(shè)方法及間距同工32a一樣。

④面板鋪設(shè)及欄桿安裝

鋼板面層鋪設(shè)范圍為B、C軸樁之間為5.2m及平臺(tái)后側(cè)加寬部分為5.0m。面板鋪設(shè)完成后在其鋼板上焊接Φ10帶肋鋼筋作為防滑條，防滑條間距為50cm。

面層5cm 木板采用8#鐵絲綁扎固定，綁扎前每跨工32a需用Φ16鋼筋頂面焊接，連接成體。

欄桿沿鋼平臺(tái)四周邊緣布置，立桿采用φ48 鋼管或［10 高度為1.3m，平連采用Φ16 帶肋鋼筋連接，平連布置3道，間距為40cm；立桿間距為3.0m。

2.2.2.4 平臺(tái)拆除

每個(gè)節(jié)段鋼平臺(tái)在鉆孔樁施工完成后，立即進(jìn)行鋼平臺(tái)拆除。平臺(tái)分三塊拆除，其流程為：泊位平臺(tái)→加寬平臺(tái)→轉(zhuǎn)向平臺(tái)。由于鋼平臺(tái)全長：778.25m、寬：41m，擬采取上游向下游退拆。

拆除流程：樁基施工完成→平臺(tái)面板拆除→連撐拆除→管樁拆除

拆除設(shè)備：以80 塔吊、60 浮吊為主，以50T 履帶吊或25T汽車吊為輔。

拆除施工方法：

①一個(gè)節(jié)段樁基完成后立即將平臺(tái)鋼面板系（I32a、I12.6a、木板）拆除，拆除時(shí)保留吊車行進(jìn)通道。人工起吊設(shè)備采用塔吊起吊、船舶轉(zhuǎn)運(yùn)。

②平連及斜撐拆除工作在面層系拆除完成后進(jìn)行。

③鋼管樁在平連拆除前應(yīng)先采用纜繩將其穩(wěn)定于平臺(tái)框架內(nèi)，再通過塔吊、汽車吊或浮吊起吊出平臺(tái)，在水上駁船上拆分。

④汽車吊停留在第二跨起吊一跨材料，倒退拆除。每一跨拆除前場(chǎng)應(yīng)將吊車停放處與樁基護(hù)筒連接且加強(qiáng)穩(wěn)定。

拆除注意事項(xiàng)：

拆除與安裝均為水上作業(yè)，施工期間航道管理與打鋼管樁時(shí)相同。重點(diǎn)注意履帶吊、汽車吊安全。所有作業(yè)人員必須穿戴救生衣、掛安全繩。

2.2.2.5 加固措施［7］

①鉆孔樁形成后每個(gè)節(jié)段需將平臺(tái)與至少兩根鉆孔樁進(jìn)行固結(jié)，以起到穩(wěn)定平臺(tái)及防洪作用。鋼管樁護(hù)腳示意圖見圖10。

②樁身內(nèi)灌注3m 砂石，加大鋼管樁底部自重，加強(qiáng)樁與樁底部河床或塊石間的穩(wěn)定。

圖10 鋼管樁護(hù)腳示意圖

③鋼管樁間采用2～3層平聯(lián)，最底層平聯(lián)以靠近最低水位為宜（連接采取滿焊）。

④主承重梁與支承樁間采用嵌入式連接并焊接。樁間距及平聯(lián)間距較大的增設(shè)槽32a余撐。

⑤次承重梁每間隔3m與主梁焊接牢固，確保橫向排架間連接牢固。

［1］劉永策. 深水施工墩施工平臺(tái)結(jié)構(gòu)分析及其施工技術(shù)研究［D］：湖南大學(xué)，2004.

［2］歐陽效勇，任回興，徐偉. 橋梁深水樁基礎(chǔ)施工關(guān)鍵技術(shù)一蘇通大橋南塔基礎(chǔ)工程施工實(shí)踐［M］.北京：人民交通出版社，2006.

［3］汪存書.蘇通長江大橋北主塔鉆孔平臺(tái)方案比選［J］.水運(yùn)工程，2004（9）：79-81.

［4］涂萍，李學(xué)文，洞庭湖大橋主塔基礎(chǔ)施工平臺(tái)的設(shè)計(jì)與施工［J］.國外公路，1999（3）：48-52.

［5］顧元威，于吉太.女姑山跨海橋基施工用鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)［J］.探礦工程，1998（1）：33-35.

［6］吳日增.深水大直徑鉆孔固定平臺(tái)的設(shè)計(jì)與施工［J］.太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào)，2000（3）：250-253.

［7］連澤平.蕪湖長江大橋深水施工平臺(tái)設(shè)計(jì)施工［J］.橋梁建設(shè)，2000（2）：47-50.