1、浅谈海上钢管桩平台施工方法李国东 李洪凡（辽宁省路桥建设集团有限公司）摘 要：大连振连路开发区段桥梁全部位于海上，经现场实际施工发现采用钢管桩简易平台具有施工周期短、施工成本低的优点，值得大家借鉴，本文论述了钢管桩简易平台的施工方案。关键词：海上桥梁 钢管桩简易平台 施工方案大连振连路开发区段起点为大连湾和尚岛(k7+080)，终点接赤峰街(k10+428.718)。总长3348.718m。工程场区地处黄海近岸海域，属海滨地带，水下海底面较平坦，水深36米之间，桥梁全部位于海上。地质变化由浅至深顺序如下：第一层为淤泥质土；第二层为粉质粘土；第三层粉质粘土混碎石；第四层为中砂；第五层为卵石；第六
2、层为基岩。 为顺利完成振连路的施工任务，我标段在海上先后采用了钢板桩围堰和钢管桩简易平台两种施工方法进行对比施工，经现场实际施工发现钢管桩简易平台具有施工周期短、施工成本低的优点。1、钢板桩围堰施工方案1.1、地质条件与相应止水方案分析从地质资料上看，桥梁基础所在区域自上而下土质分为淤泥质土层、粉质粘土层和粉质粘土混碎石层、间断不连续的中砂层、卵石层，再下面为红粘土层、基岩。桥基础区域淤泥层连续分布为5.0m8.6m，粉质粘土层分布较广，但局部层间夹中砂层。粉质粘土层渗透系数为K=10-8cm/s，可视为不透水层，粉质粘土层顶面标高在-3.5-12.0m之间，其中大部分为在-8.0-12.0m
3、之间，若采用钢板桩止水围堰，钢板桩需打入粉质粘土层1.0m以下。其中52#61#桥墩位置淤泥层下面为卵石层，层顶标高在-7.1-9.34m之间，层上挖泥后淤泥厚度为1.1m3.34m，层下大部分为强风化和弱风化岩层。1.2、钢板桩围堰设计平面设计：钢板桩平面设计尺寸与钢套箱相同，顶标高定为+3.0m，底标高根据每个施工单元地质情况，打入不透水层，且打入深度满足钢板桩整体稳定性要求。钢板桩围堰及桩基施工作业平台的结构稳定设计及验算要经过上报审批后方可采用，我部拟定钢板桩布置平面图如下：钢板桩围堰布置平面图支撑设计：支撑系统材料采用槽钢，共设置两层，第一层标高为+2.5m，采用20槽钢；第二层标高
4、为系梁以上0.5m，槽钢型号由计算确定。本工程从15号61号桥墩系梁顶面标高在-1.94-4.47m之间变化，系梁截面尺寸为1.6m1.6m,施工前拟将原泥面挖至系梁底面以下0.5m，故挖后原泥面标高为-4.04-6.57m之间。为保证钢板桩的结构稳定，在钢板桩围堰内部加入支撑系统，根据挖泥后泥面标高的不同，设计了三套不同的支撑系统，详见设计验算。支撑布置平面示意图支撑布置立面示意图13、钢板桩围堰施工施工方法施工准备钢板桩调直、锁口清理：在钢板桩储存场用10mm厚钢板和型钢加工钢板桩调直平台，所用钢板桩在平台上逐个检查、调直，并清理干净锁口内的残留物。调直检查用23m的短钢板桩与需调直的钢板
5、桩锁口对锁口穿一遍，如果比较顺利穿过，则该钢板桩可视为合格。止水材料：钢板桩围堰施工前，在钢板桩两侧锁口处填充止水材料。止水材料由沥青、黄甘油、滑石粉和细锯末组成，每千克止水材料中沥青含量为19%、黄甘油含量为29%、滑石粉含量为47%、细锯末含量为5%。四种材料混合一起后加热，加热融化后利用汤勺将止水材料灌注在钢板桩两侧锁口处。每米钢板桩灌注止水材料0.7kg左右。钢板桩导向架施工：钢板桩导向架采用20的槽钢加工。需用20的槽钢8根，其中15m长4根，6m长4根，直径203mm的钢管桩4根作支撑，根据地质资料情况，每根钢管桩长度不小于14m。钢板桩导向架间距为2倍的钢板桩高度。导向架兼作围囹
6、。导向架平面示意图导向架立面图钢板桩运输及施打钢板桩在后方堆场处理好后，在工程上料码头装驳，方驳运输至施工现场，在导向架内逐根施打。钢板桩施打采用方驳吊机吊振动锤施打钢板桩。钢板桩支撑施工首先进行第一层支撑系统施工，然后施打基桩钢护筒，搭建临时施工平台，钻孔设备就位，进行基桩钻孔、安放钢筋笼和砼灌注作业。基桩形成后，拆除临时施工平台，开始抽水施工，围堰内水位降至第二层支撑系统位置时，进行钢板桩第二层支撑系统施工，第二层支撑系统所用材料在第一层支撑系统施工时放下去，用吊索具悬挂在钢板桩上。 钢板桩围堰内抽水钢板桩抽水采用2台6寸泵进行作业，钢板桩围堰内水量约为630m3，6寸泵作业效率按260m
7、3/h计，抽水时间约为1.5小时。钢板桩围堰内抽水结束后，清理钢板桩围堰内残留淤泥，准备系梁施工。同时在围堰内4角设置集水坑，用2寸泵间断性进行集水坑内的渗透水抽除。钢板桩拔除待系梁、墩柱施工完成后，采用方驳吊机拆除钢板桩支撑，方驳吊机加振动锤拔除钢板桩。2、钢管桩施工平台搭设及钢护筒沉放方案 2.1钢管桩沉放平台下部支柱采用直径325mm，壁厚10mmd的钢管桩，沉放采用65t方驳吊机配合DZ160型振动锤振动下沉。在岸上用2cm厚的钢板焊接到钢管桩顶面，如图所示。将振动垂液压钳对位后，夹住钢管桩顶面焊接好的钢板，65t方驳吊机吊起钢管桩至设计桩位，测量定位后缓慢下放管桩，并在自重情况下入土
8、稳定，观测垂直度，满足要求后低档振动下沉，待钢管桩入土一定深度后高档振动下沉，至持力层标高，计划钢管桩顶面控制标高+3.0m。钢管桩施工采用GPS定位及控制钢管桩顶高程。2.2、钢管桩固定及纵横梁安装在海水低潮水位时，用直径219mm，壁厚10mmd的钢管桩通过卡环竖向直径325mm连接钢管桩，十字交错。纵采用I45、横梁采用I14工字钢连接，具体连接如布置图，并且在桩位四周的工字钢兼作下设导向架作用。对应工字钢摆放1010木方满铺。 2.3、桩基钢护筒下沉钢护筒采用大小两个护筒，小护筒直径为2.5米，大护筒直径为3.0米。小护筒用于钻孔时，钻托定位作用；大护筒用于接柱时，破除桩头，止水作用。
9、长度可根据水位情况及地质情况而定。材质采用Q235C钢，钢板厚度为1.0cm。钢护筒加工过程中加十字支撑，以防止钢护筒变形。对接烧焊要饱满，采用单面焊双面成形，焊缝达到二级焊缝要求。（1） 钢护筒施工起吊钢护筒在工厂加工好后，运至现场，用65t方驳吊机起吊，导向振动下沉。（2）导向架就位 护筒下放时，采用事先搭设施工平台作为护筒导向架，导向架的内径尺寸比护筒外径大610cm。测量放出导向架平面位置，导向架与平台焊接固定。（3）钢护筒起吊、就位、临时固定为防止护筒在起吊过程中变形，在外面焊4个吊耳作为起吊护筒用。用65t方驳吊机起吊吊起钢护筒，使钢护筒垂直，把钢护筒送入导向架，在测量的观测下，用
10、千斤顶调整护筒的平面位置和垂直度，在上、中、下三层分别各用四个限位挡板把固定在导向架内，选择在平潮或流速较小时将钢护筒缓慢下放，直至入泥稳定，待钢护筒稳定后才能脱钩。通过导向架内空下放着床，并悬挂垂球测量其倾斜度，以保证不大于0.5%。（4）振动锤安装及振动下沉安放振动锤时，将液压钳对位后，夹住护筒，缓慢松钩，测量垂直度，进行点振。在入土前，吊机带力下沉，测量观察护筒垂直度和平面位置，满足要求后，施振至设计标高。在施振的过程中随时观测护筒的垂直度和护筒的限位挡板，如发现垂直度有偏差或限位挡板脱落，要及时纠偏和补焊。（5）钢护筒标高控制 小钢护筒标高控制在施工平台一平（+3.0m），大护筒标高控
11、制高于平台标高2030cm。（6）小钢护筒拔除及破除桩头当基桩灌注完混凝土后，立即用船吊拨除小钢护筒。用泥浆泵对大钢护筒进行抽水，完成后进行基桩桩头清除作业，清除至桩头设计顶标高（系梁底标高）后检查桩头砼质量，如发现不合格，继续下凿直至合格为止。2、钻进成孔2、1施工前准备：（1）粘土储备：泥浆制备应选用高塑性粘土，由船机将粘土运送至各作业平台，保证各机台粘土的存储量。（2）钻机就位：由船只运送冲击钻机至各作业平台，并有船吊配合钻机吊放。首先用吊车将钻机吊放在平台桩位点已施打好的钢护筒附近，粗略对中后稳固机器，再改用30T千斤顶调整钻机前轴下左右枕木的高度，或调整前后轴高度，采用十字对中法对位
12、，保证天车、锤头中心与钢护筒中心在同一条垂直线上，以保证桩孔位的准确度。钻机摆放要平稳、周正、牢固，防止钻进过程中机架偏斜、晃动，机台自检合格后，必须经施工员复检合格后方可开钻施工。在施工中经常检查钻机的垂直度，发现倾斜及时用千斤顶调整。2、2钻进成孔：本工程灌注桩采用钢护筒跟进、泥浆护壁的施工方法。我部采用一次成孔的施工工艺。即采用2200mm钻头钻进，直至终孔的施工方法。在钻机钻进过程中，根据地层情况，向孔内投入相应量的粘土，粘土经钻头冲击后与孔内水混合，制造泥浆。当钻孔内沉渣太厚，钻进困难时，要及时用掏渣筒清除孔底沉渣。清孔后，再向孔内加入粘性土，制备泥浆。通过控制粘土的投入量来控制泥浆
13、性能指标。如此循环进行泥浆护壁，直至终孔。（2）钢护筒运输 钢护筒在上料码头装上方驳，方驳运至施工平台。（3）钢护筒的施打1）灌注桩定位：陆域灌注桩及距离岸线较近的灌注桩采用全站仪施放各桩位点。远离岸线的灌注桩，常规的测量仪器已不适用，采用GPS定位系统施放各桩位点。根据建设方提供的测量控制点，按施工图纸准确施放各个桩位点。灌注桩成孔施工的允许偏差详见下表：单桩、边桩（mm）群桩的中间桩（mm）陆 上50100内河和有掩护海域100150无掩护河口和海域2003002）钢护筒垂直导向架安装：当灌注桩桩位确定后，采用拉十字线法，将桩位点用施工平台纵横梁上的4个点固定住。将钢护筒垂直导正器安放在桩
14、位点附近，利用纵横梁上的4个点拉十字线，将钢护筒垂直导正器精确定位。将钢护筒垂直导正中部的支架和纵横梁焊接在一起，保证钢护筒垂直导正器的稳定。3）钢护筒埋设深度确定：海上平台钢护筒施打前，根据桩位地层情况，确定需跟进钢护筒的埋设深度。护筒的埋设深度要求穿透淤泥层，当桩位下地层中有中砂层或卵石层时，护筒应跟进至中砂层或卵石层层底，其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求。钢护筒分段打入，首节钢护筒的加工长度应按施工平台顶插入淤泥层2m计算，由各节护筒焊接而成。4）钢护筒的施打：由船吊起吊首节钢护筒，利用锚缆，在测量人员的指挥下，使首节钢护筒平稳放置在垂直导正器中。当钢护筒底部坐落在海底淤泥层上时，利用
15、冲击钻机将70mm厚的直径为2500mm的圆钢板吊至钢护筒顶部，用钻机的5吨重的钻头砸击70mm厚的钢板，打入钢护筒。当钢护筒距平台板300mm500mm时，焊接第二节护筒，护筒焊接采用满焊，防止钻进过程中护筒焊缝连接处跑浆。再用钻头砸击70mm厚钢板的方法，打入第二节护筒，如此循环，直至将钢护筒打到指定的埋设深度为止。部分陆域灌注桩钢护筒的打入依靠冲击钻机本身完成。首先在已确定的桩位点附近，利用十字线法开挖护筒坑，并埋设第一节护筒。待钻机就位开钻至一定深度后，在护筒顶放置70mm厚的直径为2500mm的圆铁板，利用钻头的冲击力将护筒打入地下，同时焊接第二节护筒。待钻进至一定深度后，再利用钻头
16、冲击铁板打入第二节钢护筒，如此循环，直至将钢护筒送至指定深度。2.钻进成孔1、施工前准备：（1）粘土储备：泥浆制备应选用高塑性粘土，由船机将粘土运送至各作业平台，保证各机台粘土的存储量。由于施工平台作业面有限，黄土统一装入编制袋内堆放，以节省施工空间。（2）钻机就位：由船只运送冲击钻机至各作业平台，并有船吊配合钻机吊放。首先用吊车将钻机吊放在平台桩位点已施打好的钢护筒附近，粗略对中后稳固机器，再改用30T千斤顶调整钻机前轴下左右枕木的高度，或调整前后轴高度，采用十字对中法对位，保证天车、锤头中心与钢护筒中心在同一条垂直线上，以保证桩孔位的准确度。由于施工平台的尺寸有限，钻机的摆放位置如下图所示：钻机摆放要平稳、周正、牢固，防止钻进过程中机架偏斜、晃动，机台自检合格后，必须经施工员复检合格后方可开钻施工。在施工中经常检查钻机的垂直度，发现倾斜及时用千斤顶调整。3、结论：通过两种方法进行对比，采用钢管桩简易平台即节省时间又节省成本，是一种在浅海桩基施工较好的方法。
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