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1、淺談海上鋼管樁平臺(tái)施工方法李國(guó)東 李洪凡（遼寧省路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司）摘 要：大連振連路開(kāi)發(fā)區(qū)段橋梁全部位于海上，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工發(fā)現(xiàn)采用鋼管樁簡(jiǎn)易平臺(tái)具有施工周期短、施工成本低的優(yōu)點(diǎn)，值得大家借鑒，本文論述了鋼管樁簡(jiǎn)易平臺(tái)的施工方案。關(guān)鍵詞：海上橋梁 鋼管樁簡(jiǎn)易平臺(tái) 施工方案大連振連路開(kāi)發(fā)區(qū)段起點(diǎn)為大連灣和尚島(k7+080)，終點(diǎn)接赤峰街(k10+428.718)。總長(zhǎng)3348.718m。工程場(chǎng)區(qū)地處黃海近岸海域，屬海濱地帶，水下海底面較平坦，水深36米之間，橋梁全部位于海上。地質(zhì)變化由淺至深順序如下：第一層為淤泥質(zhì)土；第二層為粉質(zhì)粘土；第三層粉質(zhì)粘土混碎石；第四層為中砂；第五層為卵石；第六2、層為基巖。 為順利完成振連路的施工任務(wù)，我標(biāo)段在海上先后采用了鋼板樁圍堰和鋼管樁簡(jiǎn)易平臺(tái)兩種施工方法進(jìn)行對(duì)比施工，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工發(fā)現(xiàn)鋼管樁簡(jiǎn)易平臺(tái)具有施工周期短、施工成本低的優(yōu)點(diǎn)。1、鋼板樁圍堰施工方案1.1、地質(zhì)條件與相應(yīng)止水方案分析從地質(zhì)資料上看，橋梁基礎(chǔ)所在區(qū)域自上而下土質(zhì)分為淤泥質(zhì)土層、粉質(zhì)粘土層和粉質(zhì)粘土混碎石層、間斷不連續(xù)的中砂層、卵石層，再下面為紅粘土層、基巖。橋基礎(chǔ)區(qū)域淤泥層連續(xù)分布為5.0m8.6m，粉質(zhì)粘土層分布較廣，但局部層間夾中砂層。粉質(zhì)粘土層滲透系數(shù)為K=10-8cm/s，可視為不透水層，粉質(zhì)粘土層頂面標(biāo)高在-3.5-12.0m之間，其中大部分為在-8.0-12.0m3、之間，若采用鋼板樁止水圍堰，鋼板樁需打入粉質(zhì)粘土層1.0m以下。其中52#61#橋墩位置淤泥層下面為卵石層，層頂標(biāo)高在-7.1-9.34m之間，層上挖泥后淤泥厚度為1.1m3.34m，層下大部分為強(qiáng)風(fēng)化和弱風(fēng)化巖層。1.2、鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)平面設(shè)計(jì)：鋼板樁平面設(shè)計(jì)尺寸與鋼套箱相同，頂標(biāo)高定為+3.0m，底標(biāo)高根據(jù)每個(gè)施工單元地質(zhì)情況，打入不透水層，且打入深度滿足鋼板樁整體穩(wěn)定性要求。鋼板樁圍堰及樁基施工作業(yè)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計(jì)及驗(yàn)算要經(jīng)過(guò)上報(bào)審批后方可采用，我部擬定鋼板樁布置平面圖如下：鋼板樁圍堰布置平面圖支撐設(shè)計(jì)：支撐系統(tǒng)材料采用槽鋼，共設(shè)置兩層，第一層標(biāo)高為+2.5m，采用20槽鋼；第二層標(biāo)高4、為系梁以上0.5m，槽鋼型號(hào)由計(jì)算確定。本工程從15號(hào)61號(hào)橋墩系梁頂面標(biāo)高在-1.94-4.47m之間變化，系梁截面尺寸為1.6m1.6m,施工前擬將原泥面挖至系梁底面以下0.5m，故挖后原泥面標(biāo)高為-4.04-6.57m之間。為保證鋼板樁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在鋼板樁圍堰內(nèi)部加入支撐系統(tǒng)，根據(jù)挖泥后泥面標(biāo)高的不同，設(shè)計(jì)了三套不同的支撐系統(tǒng)，詳見(jiàn)設(shè)計(jì)驗(yàn)算。支撐布置平面示意圖支撐布置立面示意圖13、鋼板樁圍堰施工施工方法施工準(zhǔn)備鋼板樁調(diào)直、鎖口清理：在鋼板樁儲(chǔ)存場(chǎng)用10mm厚鋼板和型鋼加工鋼板樁調(diào)直平臺(tái)，所用鋼板樁在平臺(tái)上逐個(gè)檢查、調(diào)直，并清理干凈鎖口內(nèi)的殘留物。調(diào)直檢查用23m的短鋼板樁與需調(diào)直的鋼板5、樁鎖口對(duì)鎖口穿一遍，如果比較順利穿過(guò)，則該鋼板樁可視為合格。止水材料：鋼板樁圍堰施工前，在鋼板樁兩側(cè)鎖口處填充止水材料。止水材料由瀝青、黃甘油、滑石粉和細(xì)鋸末組成，每千克止水材料中瀝青含量為19%、黃甘油含量為29%、滑石粉含量為47%、細(xì)鋸末含量為5%。四種材料混合一起后加熱，加熱融化后利用湯勺將止水材料灌注在鋼板樁兩側(cè)鎖口處。每米鋼板樁灌注止水材料0.7kg左右。鋼板樁導(dǎo)向架施工：鋼板樁導(dǎo)向架采用20的槽鋼加工。需用20的槽鋼8根，其中15m長(zhǎng)4根，6m長(zhǎng)4根，直徑203mm的鋼管樁4根作支撐，根據(jù)地質(zhì)資料情況，每根鋼管樁長(zhǎng)度不小于14m。鋼板樁導(dǎo)向架間距為2倍的鋼板樁高度。導(dǎo)向架兼作圍囹6、。導(dǎo)向架平面示意圖導(dǎo)向架立面圖鋼板樁運(yùn)輸及施打鋼板樁在后方堆場(chǎng)處理好后，在工程上料碼頭裝駁，方駁運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，在導(dǎo)向架內(nèi)逐根施打。鋼板樁施打采用方駁吊機(jī)吊振動(dòng)錘施打鋼板樁。鋼板樁支撐施工首先進(jìn)行第一層支撐系統(tǒng)施工，然后施打基樁鋼護(hù)筒，搭建臨時(shí)施工平臺(tái)，鉆孔設(shè)備就位，進(jìn)行基樁鉆孔、安放鋼筋籠和砼灌注作業(yè)。基樁形成后，拆除臨時(shí)施工平臺(tái)，開(kāi)始抽水施工，圍堰內(nèi)水位降至第二層支撐系統(tǒng)位置時(shí)，進(jìn)行鋼板樁第二層支撐系統(tǒng)施工，第二層支撐系統(tǒng)所用材料在第一層支撐系統(tǒng)施工時(shí)放下去，用吊索具懸掛在鋼板樁上。 鋼板樁圍堰內(nèi)抽水鋼板樁抽水采用2臺(tái)6寸泵進(jìn)行作業(yè)，鋼板樁圍堰內(nèi)水量約為630m3，6寸泵作業(yè)效率按260m7、3/h計(jì)，抽水時(shí)間約為1.5小時(shí)。鋼板樁圍堰內(nèi)抽水結(jié)束后，清理鋼板樁圍堰內(nèi)殘留淤泥，準(zhǔn)備系梁施工。同時(shí)在圍堰內(nèi)4角設(shè)置集水坑，用2寸泵間斷性進(jìn)行集水坑內(nèi)的滲透水抽除。鋼板樁拔除待系梁、墩柱施工完成后，采用方駁吊機(jī)拆除鋼板樁支撐，方駁吊機(jī)加振動(dòng)錘拔除鋼板樁。2、鋼管樁施工平臺(tái)搭設(shè)及鋼護(hù)筒沉放方案 2.1鋼管樁沉放平臺(tái)下部支柱采用直徑325mm，壁厚10mmd的鋼管樁，沉放采用65t方駁吊機(jī)配合DZ160型振動(dòng)錘振動(dòng)下沉。在岸上用2cm厚的鋼板焊接到鋼管樁頂面，如圖所示。將振動(dòng)垂液壓鉗對(duì)位后，夾住鋼管樁頂面焊接好的鋼板，65t方駁吊機(jī)吊起鋼管樁至設(shè)計(jì)樁位，測(cè)量定位后緩慢下放管樁，并在自重情況下入土8、穩(wěn)定，觀測(cè)垂直度，滿足要求后低檔振動(dòng)下沉，待鋼管樁入土一定深度后高檔振動(dòng)下沉，至持力層標(biāo)高，計(jì)劃鋼管樁頂面控制標(biāo)高+3.0m。鋼管樁施工采用GPS定位及控制鋼管樁頂高程。2.2、鋼管樁固定及縱橫梁安裝在海水低潮水位時(shí)，用直徑219mm，壁厚10mmd的鋼管樁通過(guò)卡環(huán)豎向直徑325mm連接鋼管樁，十字交錯(cuò)。縱采用I45、橫梁采用I14工字鋼連接，具體連接如布置圖，并且在樁位四周的工字鋼兼作下設(shè)導(dǎo)向架作用。對(duì)應(yīng)工字鋼擺放1010木方滿鋪。 2.3、樁基鋼護(hù)筒下沉鋼護(hù)筒采用大小兩個(gè)護(hù)筒，小護(hù)筒直徑為2.5米，大護(hù)筒直徑為3.0米。小護(hù)筒用于鉆孔時(shí)，鉆托定位作用；大護(hù)筒用于接柱時(shí)，破除樁頭，止水作用。9、長(zhǎng)度可根據(jù)水位情況及地質(zhì)情況而定。材質(zhì)采用Q235C鋼，鋼板厚度為1.0cm。鋼護(hù)筒加工過(guò)程中加十字支撐，以防止鋼護(hù)筒變形。對(duì)接燒焊要飽滿，采用單面焊雙面成形，焊縫達(dá)到二級(jí)焊縫要求。（1） 鋼護(hù)筒施工起吊鋼護(hù)筒在工廠加工好后，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，用65t方駁吊機(jī)起吊，導(dǎo)向振動(dòng)下沉。（2）導(dǎo)向架就位 護(hù)筒下放時(shí)，采用事先搭設(shè)施工平臺(tái)作為護(hù)筒導(dǎo)向架，導(dǎo)向架的內(nèi)徑尺寸比護(hù)筒外徑大610cm。測(cè)量放出導(dǎo)向架平面位置，導(dǎo)向架與平臺(tái)焊接固定。（3）鋼護(hù)筒起吊、就位、臨時(shí)固定為防止護(hù)筒在起吊過(guò)程中變形，在外面焊4個(gè)吊耳作為起吊護(hù)筒用。用65t方駁吊機(jī)起吊吊起鋼護(hù)筒，使鋼護(hù)筒垂直，把鋼護(hù)筒送入導(dǎo)向架，在測(cè)量的觀測(cè)下，用10、千斤頂調(diào)整護(hù)筒的平面位置和垂直度，在上、中、下三層分別各用四個(gè)限位擋板把固定在導(dǎo)向架內(nèi)，選擇在平潮或流速較小時(shí)將鋼護(hù)筒緩慢下放，直至入泥穩(wěn)定，待鋼護(hù)筒穩(wěn)定后才能脫鉤。通過(guò)導(dǎo)向架內(nèi)空下放著床，并懸掛垂球測(cè)量其傾斜度，以保證不大于0.5%。（4）振動(dòng)錘安裝及振動(dòng)下沉安放振動(dòng)錘時(shí)，將液壓鉗對(duì)位后，夾住護(hù)筒，緩慢松鉤，測(cè)量垂直度，進(jìn)行點(diǎn)振。在入土前，吊機(jī)帶力下沉，測(cè)量觀察護(hù)筒垂直度和平面位置，滿足要求后，施振至設(shè)計(jì)標(biāo)高。在施振的過(guò)程中隨時(shí)觀測(cè)護(hù)筒的垂直度和護(hù)筒的限位擋板，如發(fā)現(xiàn)垂直度有偏差或限位擋板脫落，要及時(shí)糾偏和補(bǔ)焊。（5）鋼護(hù)筒標(biāo)高控制 小鋼護(hù)筒標(biāo)高控制在施工平臺(tái)一平（+3.0m），大護(hù)筒標(biāo)高控11、制高于平臺(tái)標(biāo)高2030cm。（6）小鋼護(hù)筒拔除及破除樁頭當(dāng)基樁灌注完混凝土后，立即用船吊撥除小鋼護(hù)筒。用泥漿泵對(duì)大鋼護(hù)筒進(jìn)行抽水，完成后進(jìn)行基樁樁頭清除作業(yè)，清除至樁頭設(shè)計(jì)頂標(biāo)高（系梁底標(biāo)高）后檢查樁頭砼質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)不合格，繼續(xù)下鑿直至合格為止。2、鉆進(jìn)成孔2、1施工前準(zhǔn)備：（1）粘土儲(chǔ)備：泥漿制備應(yīng)選用高塑性粘土，由船機(jī)將粘土運(yùn)送至各作業(yè)平臺(tái)，保證各機(jī)臺(tái)粘土的存儲(chǔ)量。（2）鉆機(jī)就位：由船只運(yùn)送沖擊鉆機(jī)至各作業(yè)平臺(tái)，并有船吊配合鉆機(jī)吊放。首先用吊車將鉆機(jī)吊放在平臺(tái)樁位點(diǎn)已施打好的鋼護(hù)筒附近，粗略對(duì)中后穩(wěn)固機(jī)器，再改用30T千斤頂調(diào)整鉆機(jī)前軸下左右枕木的高度，或調(diào)整前后軸高度，采用十字對(duì)中法對(duì)位12、，保證天車、錘頭中心與鋼護(hù)筒中心在同一條垂直線上，以保證樁孔位的準(zhǔn)確度。鉆機(jī)擺放要平穩(wěn)、周正、牢固，防止鉆進(jìn)過(guò)程中機(jī)架偏斜、晃動(dòng)，機(jī)臺(tái)自檢合格后，必須經(jīng)施工員復(fù)檢合格后方可開(kāi)鉆施工。在施工中經(jīng)常檢查鉆機(jī)的垂直度，發(fā)現(xiàn)傾斜及時(shí)用千斤頂調(diào)整。2、2鉆進(jìn)成孔：本工程灌注樁采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)、泥漿護(hù)壁的施工方法。我部采用一次成孔的施工工藝。即采用2200mm鉆頭鉆進(jìn)，直至終孔的施工方法。在鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中，根據(jù)地層情況，向孔內(nèi)投入相應(yīng)量的粘土，粘土經(jīng)鉆頭沖擊后與孔內(nèi)水混合，制造泥漿。當(dāng)鉆孔內(nèi)沉渣太厚，鉆進(jìn)困難時(shí)，要及時(shí)用掏渣筒清除孔底沉渣。清孔后，再向孔內(nèi)加入粘性土，制備泥漿。通過(guò)控制粘土的投入量來(lái)控制泥漿13、性能指標(biāo)。如此循環(huán)進(jìn)行泥漿護(hù)壁，直至終孔。（2）鋼護(hù)筒運(yùn)輸 鋼護(hù)筒在上料碼頭裝上方駁，方駁運(yùn)至施工平臺(tái)。（3）鋼護(hù)筒的施打1）灌注樁定位：陸域灌注樁及距離岸線較近的灌注樁采用全站儀施放各樁位點(diǎn)。遠(yuǎn)離岸線的灌注樁，常規(guī)的測(cè)量?jī)x器已不適用，采用GPS定位系統(tǒng)施放各樁位點(diǎn)。根據(jù)建設(shè)方提供的測(cè)量控制點(diǎn)，按施工圖紙準(zhǔn)確施放各個(gè)樁位點(diǎn)。灌注樁成孔施工的允許偏差詳見(jiàn)下表：?jiǎn)螛丁⑦厴叮╩m）群樁的中間樁（mm）陸 上50100內(nèi)河和有掩護(hù)海域100150無(wú)掩護(hù)河口和海域2003002）鋼護(hù)筒垂直導(dǎo)向架安裝：當(dāng)灌注樁樁位確定后，采用拉十字線法，將樁位點(diǎn)用施工平臺(tái)縱橫梁上的4個(gè)點(diǎn)固定住。將鋼護(hù)筒垂直導(dǎo)正器安放在樁14、位點(diǎn)附近，利用縱橫梁上的4個(gè)點(diǎn)拉十字線，將鋼護(hù)筒垂直導(dǎo)正器精確定位。將鋼護(hù)筒垂直導(dǎo)正中部的支架和縱橫梁焊接在一起，保證鋼護(hù)筒垂直導(dǎo)正器的穩(wěn)定。3）鋼護(hù)筒埋設(shè)深度確定：海上平臺(tái)鋼護(hù)筒施打前，根據(jù)樁位地層情況，確定需跟進(jìn)鋼護(hù)筒的埋設(shè)深度。護(hù)筒的埋設(shè)深度要求穿透淤泥層，當(dāng)樁位下地層中有中砂層或卵石層時(shí)，護(hù)筒應(yīng)跟進(jìn)至中砂層或卵石層層底，其高度尚應(yīng)滿足孔內(nèi)泥漿面高度的要求。鋼護(hù)筒分段打入，首節(jié)鋼護(hù)筒的加工長(zhǎng)度應(yīng)按施工平臺(tái)頂插入淤泥層2m計(jì)算，由各節(jié)護(hù)筒焊接而成。4）鋼護(hù)筒的施打：由船吊起吊首節(jié)鋼護(hù)筒，利用錨纜，在測(cè)量人員的指揮下，使首節(jié)鋼護(hù)筒平穩(wěn)放置在垂直導(dǎo)正器中。當(dāng)鋼護(hù)筒底部坐落在海底淤泥層上時(shí)，利用15、沖擊鉆機(jī)將70mm厚的直徑為2500mm的圓鋼板吊至鋼護(hù)筒頂部，用鉆機(jī)的5噸重的鉆頭砸擊70mm厚的鋼板，打入鋼護(hù)筒。當(dāng)鋼護(hù)筒距平臺(tái)板300mm500mm時(shí)，焊接第二節(jié)護(hù)筒，護(hù)筒焊接采用滿焊，防止鉆進(jìn)過(guò)程中護(hù)筒焊縫連接處跑漿。再用鉆頭砸擊70mm厚鋼板的方法，打入第二節(jié)護(hù)筒，如此循環(huán)，直至將鋼護(hù)筒打到指定的埋設(shè)深度為止。部分陸域灌注樁鋼護(hù)筒的打入依靠沖擊鉆機(jī)本身完成。首先在已確定的樁位點(diǎn)附近，利用十字線法開(kāi)挖護(hù)筒坑，并埋設(shè)第一節(jié)護(hù)筒。待鉆機(jī)就位開(kāi)鉆至一定深度后，在護(hù)筒頂放置70mm厚的直徑為2500mm的圓鐵板，利用鉆頭的沖擊力將護(hù)筒打入地下，同時(shí)焊接第二節(jié)護(hù)筒。待鉆進(jìn)至一定深度后，再利用鉆頭16、沖擊鐵板打入第二節(jié)鋼護(hù)筒，如此循環(huán)，直至將鋼護(hù)筒送至指定深度。2.鉆進(jìn)成孔1、施工前準(zhǔn)備：（1）粘土儲(chǔ)備：泥漿制備應(yīng)選用高塑性粘土，由船機(jī)將粘土運(yùn)送至各作業(yè)平臺(tái)，保證各機(jī)臺(tái)粘土的存儲(chǔ)量。由于施工平臺(tái)作業(yè)面有限，黃土統(tǒng)一裝入編制袋內(nèi)堆放，以節(jié)省施工空間。（2）鉆機(jī)就位：由船只運(yùn)送沖擊鉆機(jī)至各作業(yè)平臺(tái)，并有船吊配合鉆機(jī)吊放。首先用吊車將鉆機(jī)吊放在平臺(tái)樁位點(diǎn)已施打好的鋼護(hù)筒附近，粗略對(duì)中后穩(wěn)固機(jī)器，再改用30T千斤頂調(diào)整鉆機(jī)前軸下左右枕木的高度，或調(diào)整前后軸高度，采用十字對(duì)中法對(duì)位，保證天車、錘頭中心與鋼護(hù)筒中心在同一條垂直線上，以保證樁孔位的準(zhǔn)確度。由于施工平臺(tái)的尺寸有限，鉆機(jī)的擺放位置如下圖所示：鉆機(jī)擺放要平穩(wěn)、周正、牢固，防止鉆進(jìn)過(guò)程中機(jī)架偏斜、晃動(dòng)，機(jī)臺(tái)自檢合格后，必須經(jīng)施工員復(fù)檢合格后方可開(kāi)鉆施工。在施工中經(jīng)常檢查鉆機(jī)的垂直度，發(fā)現(xiàn)傾斜及時(shí)用千斤頂調(diào)整。3、結(jié)論：通過(guò)兩種方法進(jìn)行對(duì)比，采用鋼管樁簡(jiǎn)易平臺(tái)即節(jié)省時(shí)間又節(jié)省成本，是一種在淺海樁基施工較好的方法。