第19卷 第6期 中 国 水 运 Vol.19 No.6 2019年 6月 China Water Transport June 2019 一种浅水区钢管桩沉桩施工的定位技术 李成渊，洪小亮 （中交四航局第三工程有限公司，广东 湛江 524009） 摘 要：以尼日利亚丹格特栈桥项目工程为例，针对钢管桩桩基施工中由于钢管桩长度较长且重量较大，传统定位导向架笨重且桩定位过程中钢管桩需要起吊很高，增加了超大构件的吊装作业及高空作业的风险等问题，提出在钢管桩就位的位置施打护筒，以“护筒替代传统定位导向架”，钢管桩桩底焊接限位板，钢护筒顶部布设4个限位橡胶滚轮，使钢管桩的定位精度及垂度能够满足设计要求，保证了工程质量。 关键词：沉桩施工；钢护筒；限位板 中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）06-0227-02 一、工程概况 尼日利亚丹格特栈桥项目主要构筑物为管道输送栈桥，包括接岸结构、栈桥、膨胀膨胀弯平台、登陆平台三部分以及水下铺管涉及到的沟槽开挖、回填等疏浚施工。 本工程钢管桩共计78根，均为直桩，直径为Φ1,000mm，采用S355JOH型钢（Q345B），在桩顶及桩尖内壁50cm范围内加焊与管壁等厚的加强板。其中登陆平台管桩壁厚为22mm规格2根，20mm规格18根，桩长42m；其他部位58根管桩长度为40m，顶部壁厚16mm，底部壁厚14mm，按照20+20m的方式对接。如图1所示为钢管桩结构图。 本工程桩基施工主要在陆地和临时钢便桥上进行。其中4根管桩位于陆域，具备全陆地施工条件；其它76根管桩位于水上，其施打需借助临时钢便桥作为工作平台。 2．定位钢护筒制安 （1）钢护筒制作 钢管桩的施打后的桩位和垂直度偏差直接影响沉桩质量。本工程拟采用管径Φ1,200mm钢护筒作为桩基定位及控制垂直度的辅助装置，类似于定位架的作用。 计划定制3件钢护筒，护筒长度为15m，管径Φ1,200m，壁厚为14mm以上。根据静载试验桩施打经验，护筒上部需开孔安装定位装置，因稳桩及施打过程受力较大，可在上部相应范围焊接加强板。为保证钢护筒稳定，考虑施工区域原泥面的标高为+4~-6m，护筒顶标高+7.0m，护筒长度拟定为15m，可保证护筒入土深度＞2m。 （2）钢护筒安装 施工前利用GPS或全站仪放桩中心平做好标记，根据桩中心和桩径在地面或栈桥面画出桩位，如在钢栈桥上施工，需在管桩的位置开孔，然后采用液压振动锤夹持护筒顶部，根据测量放样位置或桩位孔进行初步定位后，采用两台免棱 图1 钢管桩结构图 施工采用本工程沉桩施工采用150t履带吊带ICE-44b振动锤和CG240液压桩锤配合进行施工，施工时先采用ICE-44b振动锤进行沉桩，保证定位准确后使用CG240液压桩锤进行沉桩施工。 由于钢平台上操作的空间有限，而常规的定位导向架需要占用较大的作业平台面积；且钢管桩起吊高度要随着导向架的高度增加而增加，高空风险大。而采用钢护筒定位施工工艺整好可以弥补常规定位导向架的几个缺点，综合考虑后，本项目决定采用钢护筒定位施工工艺进行本项目的桩基施工[1]。 二、钢护筒定位技术 1．钢管桩施工定位质量要求 根据技术规格书规定，桩位以及垂直度偏差控制要求为：①施工桩位偏差控制在100mm以内；②施工垂直度为不超过1/50。 收稿日期：2019-02-25 作者简介：李成渊（1983-），男，中交四航局第三工程有限公司工程师。 镜全站仪通过角度和距离的测量进行交会校核桩位，相邻两台仪器之间视线夹角控制在30~150°之间，同时控制桩身垂直度，满足要求后开锤振动下沉，仪器全程跟踪护筒的桩位和垂直度，根据测量工的反馈及时调整，直到满足要求为止。 根据实验桩施打经验，为保证施工安全和管桩贯入顺利，护筒内有效高度需＞10m。同时，护筒内壁砂层厚度应＜1m，如超过1m，护筒安装完成后需进行清掏作业。由于施工区域泥面标高不一致，钢护筒长度可在保证施工安全和满足工艺要求的前提下进行相应调整。 为保证后续工程桩施工桩位和垂直度精度，要求钢护筒施打位置偏差控制在50mm以内，垂直度控制1/100以内[2]。 3．沉桩定位及桩位的控制 每根桩均需及时做好定位观测和纠偏工作，沉桩之前由全站仪对定位桩进行放样，根据放样的工程桩桩位和护筒尺寸精确安装，钢护筒施打位置偏差控制在5cm以内，垂直度 228 中 国 水 运 第19卷 控制1/100以内。并且利用钢栈桥平台连接加固稳定。为控制桩位及垂直度，桩尖侧焊接限位肋板；肋板长度10cm，壁厚10mm，高度6cm，桩尖侧开坡口，方便管桩入筒。如图2所示为钢管桩定位辅助措施。 图2 钢管桩定位辅助措施 把管桩放置在护筒内桩尖触地后，利用吊机调整管桩垂直度，然后在钢护筒顶部对称的4个预留孔安装限位滚轮装置，通过具有手动调节和固定功能的定位装置来进行桩位、垂直度调整及稳桩，确保施工安全和施工质量满足要求。 沉桩过程中由全站仪控制好每一根桩的桩位和垂直度，如果偏差过大（10mm）时需要通过调节限位卡来调整。沉桩过程中监测钢管桩的垂直度和平面位置，及时纠偏，如果偏差不能满足要求时用振动锤拨出重插。 4．钢护筒拔除 根据施工工艺，工程桩施工完成后桩顶将高出护筒顶，为重复利用钢护筒。考虑护筒上部加焊短节护筒进行加长处理，然后使用振动锤拔出，然后重新割除顶部短节护筒，进行检查处理后供下个桩位使用。 三、方案实施效果 钢护筒定位施工技术，桩基施打安全可控，降低了高空作业风险；周转方便，施工效率高；较普通导向架定位系统，耗材少，节约了项目成本。以下就钢管桩采用护筒定位技术较之传统定位导向架定位技术的主要优越性进行了如下的分析： 1．节省作业空间 传统定位导向架的结构形式如下图3所示。 图3 定位导向架 根据设计要求，本项目中用到的定位导向架的高度应为14m，底座尺寸应为：5m×5m，占用空间大，不便以施工作业；而护筒定位技术中，护筒顶与平台基本齐平，只占用到护筒口的一小部分空间，大大节省了作业空间。 2．使用方便，更安全 定位架安装、钢管桩立桩和钢管桩施打过程中，技术工人需要多次上下定位导向架配合施工作业，如：检查定位导向架的正位情况、立桩过程中配合钢管桩就位、钢管桩施打到导向架顶部配合进行移除作业等，导向架的高度为14m，属于高空作业，危险性较大，作业人员经常上下，更是增加了项目的安全风险；而护筒定位技术，则只需要工人在作业平台上进行辅助作业，完全避免了高空作业的风险。 3．工序上更加简单，效率高 在钢管桩立桩之前，传统定位导向架在安装就位前，需要先施打4根以上的定位桩用于固定导向架。另外，导向架需要固定在定位桩上，因此对于定位桩的精度要求较高；而护筒定位技术，只需要将护筒施打到位，直接利用土体的约束力保证钢护筒的稳定性。 在钢管桩施打过程中，传统定位导向架在钢管桩施打到定位架顶部时需要停下来，在转移定位架后继续将钢管桩施打到设计标高；护筒定位技术，在钢管桩施打过程中，不需要停止，直接一次将钢管桩施打到设计标高。 采用传统定位导向架技术进行钢管桩施打，施工工效为1~1.5根/d；而钢护筒定位导向架进行钢管桩施打，施工工效为2.5~3根/d，为传统定位导向架技术的2倍，大大加快了施工效率，作业时间大大减少。 4．节约成本 作业时间减少了，节约了人工工资和设备投入。另外，传统定位导向架重量约为30t/个，需要专门定制；而钢护筒仅为15m长，重量只有7t/个，且在当地市场就可以采购到位，价格相对便宜。 采用钢护筒定位技术进行钢管桩施工于2018年8月开始实施，目前已经完成了1根试验桩和全部工程桩的施打工作，零安全事故，实践证明钢护筒定位技术安全实用，施打完成后的钢管桩垂度及精度与设计相符。 四、结束语 综上所述，尼日利亚丹格特栈桥项目充分利用场地条件，创造性的采用钢管桩外套筒桩基定位施工工艺，成功完成桩基施打78根，桩位偏差控制在5cm以内，垂直度偏差在1/1,000以内，大大高出设计要求（桩位偏差100mm以内，垂直度1/50以内）。该施工工艺安全可靠，可操作性强，施工效率高，值得借鉴和参考。 参考文献 [1] JTS 144-1-2010，港口工程荷载规范[S].北京：人民交通出版社，2011. [2] GB 50661-2011，钢结构焊接规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.
