煤、水泥矿渣码头钢管桩施工技术

摘要：钢管桩施工是码头项目施工控制中的重点，直接影响到整个项目工程质量。本文以某新建煤、水泥矿渣码头为案例，结合实际施工情况对码头钢管桩的施工工艺展开概述，并详细分析了钢管桩施工过程中沉桩的施工质量控制要点。

关键词：煤水泥矿渣码头钢管桩沉桩流程

1.工程概况

本项目位于巴基斯坦南部卡拉奇市卡西姆港，为高桩梁板式码头，码头长565m，宽20～35m，项目码头桩基为钢管桩，包含有φ1.2m、φ1.0m及φ0.8m三种桩径，全部钢管桩桩基均位于海上，采用水上沉桩施工方法。

2.工程施工环境

2.1工程气象条件

项目所在地一年大部分时间气候炎热，冬季（1～2月）平均最低气温13℃，夏季（5～6月）平均最高气温34℃。雨量稀少，年平均降水量200mm。

2.2工程地质条件

结合本工程现场地基土的力学性质、土壤成因、岩土成分及地质结构等，可将本项目施工场地大致分为3个工程地质层组，-21m以上为粘性土，-21m～-26m之间为砂砾夹层，-26m以下为砂岩层。

2.3工程水文条件

该项目位于卡西姆港天然红树林防波堤内，红树林抵挡了航道外阿拉伯海大部分风浪，航道内水域没有足够空间形成大浪，现场施工主要考虑本地风暴或者过船形成的波浪影响。本工程选用MSLHating（+1.6m）为水位基准面，最高天文潮位：+4.01m，最低天文潮位：-0.61m；结合现场调查发现，平均最高高潮位范围是+2.5m～+2.7m，平均最低低潮位范围是+0.4m～+1.0m。涨潮最大流速1.03m/s，落潮最大流速1.29m/s。

3.钢管桩施工前期准备3.1搭建项目监测体系

结合当地海水涨潮情况，为整体把握施工过程中桩基平面位置和沉降情况及水位、水流速度变化等，项目施工前期需搭建监测体系，预设监测频率和报警值，以实现上述指标的实时监控。

3.2合理选择桩锤

本工程码头钢管桩桩基桩顶设计标高+3.0～+4.1m，桩底设计标高-28.2～-32.2m，结合工程地质条件分析，入土深度约20m，且桩基施打需要穿过砂砾夹层，结合以往在该地区施工经验，以及顾及到境外工程的可靠性，最后拟定φ1.2m和φ1.0m钢管桩施工使用D180型柴油锤，φ0.8m钢管桩施工使用D128柴油锤进行。项目施工采用了重锤轻打的施工方式，有效保证了施工的连续性和施工质量，事实证明施工效果非常好。

3.3制备和运输钢管桩

码头钢管桩桩长33.0～38.0m，桩径包括φ1.2m、φ1.0m和φ0.8m三种，其中φ1.2m，φ1.0m和φ0.8m的?管桩壁厚分别为19mm，17mm和15mm，材质均为Q345B。钢管桩由中国采购钢板，运至卡拉奇钢护筒加工厂采用螺旋焊机组进行加工。钢管桩生产分为钢筒卷制（螺旋焊接）、喷砂除锈和刷防腐涂层3道工序。钢管桩在其顶部和桩尖内侧增设加强环，外部涂刷一层重型防腐涂层，涂刷材料是灰色厚浆型改性环氧漆，潮差区和浪溅区涂刷层厚度1500μm，全浸区和泥下区涂刷层厚度1000μm。待钢管桩全部制备完成并验收达标后，钢管桩吊装在桩身两端0.207L处焊接两个吊耳作为吊点，由平板车运至项目临时码头，通过临时码头上方驳（盛世2#）直接运至施工现场进行施打。

3.4选择桩船

本工程打桩船的桩架在进行高度设计时要充分符合桩长和水深需求，动力系统（如锚泊、收放等系统）必须符合当地的施工环境，因此选择了“航工桩四”桩船，其各项性能指标详见表1。

4.钢管桩施工流程及技术要点

4.1合理安排打桩顺序

综合考虑工期因素、施工工序等因素，桩基施打整体顺序为：由码头西侧开始、逐步向东侧推进施工，同时考虑桩径的影响，桩基施打先岸侧后海侧。另外需考虑桩径由岸侧打桩船船体移动和斜桩扭角对附近桩位顺序的影响，统一排序，确保达到提高施工效率的目的。

4.2合理控制平面位置

桩身每1m设置一刻度，再从桩顶10m范围内加密，以利于沉桩过程的观察与控制。通过采用全站仪辅助GPS确定桩位，搭建布设控制点的临时平台。利用水准仪把控并复核沉桩高度，为检验沉桩的准确性，测桩时应将观测桩接近笼口侧边线，经纬仪需每次都进行后视基准点的校准。

4.3沉桩流程

正式沉桩前需进行试打作业，以确定沉桩参数。沉桩施工工序：打桩船粗定位→打桩船抛锚→运桩驳船定位→打桩船移位进行吊桩→桩进打桩架龙口→精确定位→压桩→复测桩位→压锤→锤击沉桩。其中各工艺的注意要点：

（1）吊桩、移船：借助松紧锚缆完成钢管桩的吊桩和打桩船的移船工作，移船时防止锚缆绊桩、碰桩。涨、落潮时，应随潮水的涨、落适时松、紧缆绳，以保持船位不变和防止个别锚缆受力过大。

（2）定位：由岸上技术人员指挥确定打桩船大致位置，后下桩控制在桩尖未到达泥面，此时打桩船通过抱桩器，使得桩进入龙口，固定好背板，套替打，除去小勾；借助松紧锚缆准确桩定位，继续沉桩至桩尖深入3m时，暂停沉桩进行垂直度校正，后继续沉桩至不再下沉，并校准桩位。沉桩时根据现场的水下地形，则需预留出打桩偏位的提前量，确保最终的沉桩偏位满足规范要求。

（3）压锤：松开桩锤，直到桩不再下沉后，检测桩锤、替打、桩身在同一直线时，除去大钩，松却抱桩器、背板。在自沉或压上锤和替打后，如发现桩基偏位较大，须将桩基拔起后，重新定位调整，禁止在沉桩过程中挤桩纠偏，以免因过大的调整而使桩身变形或损坏。

（4）开锤：初打时可能下沉量较大，宜低锤轻打，随着沉桩加深，沉速减慢，起锤高度可渐增。

（5）退船：吊设起桩锤及替打，桩顶出现后松紧锚缆，将打桩船移至向桩驳船，开展循环打桩。打桩过程中要认真记录锤击沉桩过程，锤击以阵次记录，阵次按照桩身每下沉1.0m为标准区分：当桩尖沉入硬土层后，一阵为0.5m；当桩端在控制标高0.5m以内时，一阵为0.1m；最后贯入度可以最终10下平均贯入量或最终0.1m为准。同时要认真记录沉桩过程中出现的问题，如断溜桩、贯入度异常、桩身损坏，桩身突然下降、过大倾斜、移位等。

4.4控制沉桩的标高

（1）当桩顶到达设计标高时，最后10下的锤击贯入度低于15mm/击。

（2）当最后10下锤击平均贯入度低于3mm/击，且桩顶低于设计标高2m时可连续锤击30～50下或贯入100mm，确认贯入度无变化时可终止沉桩。

5.结束语

综上所述，由煤、水泥矿渣码头项目的施工和后期运营效果发现，钢管桩的施工效果非常明显，为项目创优奠定了基础。在进行钢管桩施工时要严格按照技术规范要求进行施工，对于施工过程中遇到的问题需及时进行分析和处理，最大程度保证工程的施工质量。

参考文献：

[1]吴军强，钱菲菲，王鹏，等.钢管桩耐久性研究的发展与应用[J].宁波工程学院学报，2010（03）：45-47.

[2]陈万佳.港口水工建筑物[M].北京：人民交通出版社，1995.