某电厂煤码头工程钢管桩施工技术

关键词：钢管桩 试桩 沉设 检测 

　　一、工程概况 

　　某电厂煤码头采用高桩梁板结构型式，前方平台长254m，宽18.5m，排架间距8m。每榀排架基础由一对直桩、一对叉桩及一根直桩共5根φ0.9m钢管桩组成，平均桩长约43m。前方平台上游侧后方设连接平台，平面尺寸为16×22m，下部为12根φ0.9m钢管桩基础，平均桩长约40m。 

　　二、钢管桩施工技术 

　　钢管桩施工主要分为专业厂家制桩后装运至现场、现场沉设和验收几个环节，本文就这几个环节中的关键控制点进行简述。 

　　1、钢管桩储存与运输过程的成品保护 

　　钢管桩在吊运、堆存和沉设过程中，须避免由于碰撞、摩擦等原因造成涂料破损、管节变形和损伤。沉设时，钢索、钢抱箍、笼口等与钢管桩的接触面、点须采取包裹柔性材料等措施，避免可能造成的对涂层的损坏。 

　　水上运输钢管桩采用驳船上封仓运输，装船层数不超过3层，钢管桩底部支垫方木，上下层钢管桩用硬方木隔垫，相邻钢管桩中间预留15～20cm的空隙，桩间直接用大木楔塞实，驳船两侧用槽钢支架挡护，槽钢和钢管桩之间用木板塞紧，钢管桩封好后，表面遮盖一层防晒帆布。每船的装桩顺序跟沉桩顺序相反。 

　　钢管桩以整桩交验，钢管桩交验同时提供有关验收资料和出厂合格证，驳船运至现场后进行复验，对运输过程中造成涂层破坏处按设计要求进行修补，合格后方可使用。 

　　2钢管桩试桩 

　　⑴试桩内容 

　　根据设计图纸要求，在桩基施工前应进行高应变动力检测试桩。 

　　⑵试桩目的： 

　　①确定单桩轴向抗压极限承载力和轴向抗拔极限承载力，为合理确定桩长提供依据； 

　　②分析土层的阻力分布，打桩时的桩身应力即瞬时沉降特征，为确定打桩控制标准提供依据； 

　　③对比静载荷试验结果与高应变动力检测结果，验证动力检测参数的合理性，为施工阶段高应变动测提供依据； 

　　④确定桩端进入持力层深度和最后贯入度，给出沉桩贯入度控制标准建议值。 

　　⑤证实打桩设备是否合适。 

　　⑶质量标准 

　　沉桩贯入度或桩尖标高必须满足设计要求，并符合现行行业标准《港口工程桩基规范》（JTJ 254）有关规定。 

　　⑷试桩设备选择 

　　根据试桩桩长、桩重、试桩水域情况，结合设计桩位布设，试桩选用桩架高44m的打桩船进行沉桩，满足本工程试桩要求。替打采用分体式回火钢替打，替打的锤击部分和送桩部分采用套接连接，从而确保替打下部轴线与桩的轴线一致，减免钢桩蹩劲受击。 

　　⑸试桩施工工艺 

　　①打桩船驻位 

　　沉桩施工安排原则为打桩船用最小移动频率，可将此试桩区域的基桩施打完毕。打桩船抛6根锚缆，注意前锚缆不能出现蹩桩现象，施工前对打桩船的锚机、锚缆进行检验调整以满足施工要求。 

　　②运桩方驳就位 

　　运桩方驳在打桩船左前定位（主钩在桩头方）。 

　　③吊桩、立桩入笼口 

　　吊桩采用四点吊，在钢桩起吊时，平稳起吊到一定高度时，上部和中部吊点的大钩带劲回收，下部吊点的大钩缓缓放松，锤、替打同步上升，进行立桩，适当调整桩架的倾斜度和替打的高度，使上口嵌入替打，此时将连接下部吊点的大钩缓缓放松并解除，关闭抱桩器或背板，然后移船就位。 

　　④沉桩定位 

　　沉桩定位采用正、侧面基线切线法交会。 

　　A.直桩的定位：如图1所示，正面基线上的经纬仪（或全站仪）视线切在圆桩的左侧或右侧；侧面基线上的经纬仪视线切在圆桩近岸的一侧。正面基线的y坐标应由桩的设计中心坐标加或减圆半径b/2（b为圆桩直径）。 

　　B.斜桩的定位：如图2所示，当圆桩倾斜时它与水平面的截面是一椭圆，椭圆的短半轴为圆桩的半径b/2，椭圆的长半轴为： 

　　（b√n2+1）/2n 

　　正面基线上定位控制点计算：如图2b所示，设A为经纬仪控制桩面中心线的桩位控制点，可见AA‘=AA‘’为： 

　　△y= AA‘=AA‘’=（b/2）/cosψ 

　　因此其桩位控制点在A点向左或向右调整△y的一个数值即可。 

　　侧面基线上的桩位控制点计算：在图2中作垂直于侧面基线且与椭圆相切的垂线，椭圆中心至切点的坐标增量为△x，由图可见，△x随水平面扭角ψ的变化而变化，为了使侧面基线上的视线和圆桩近岸的一侧相切，△x为极大值的点即为切点。根据坐标平移及转换公式，按照求极值的方法推导出△x与平面扭角ψ之间的函数关系为： 

　　△x=b√（1+cos2ψ/n2）/2 

　　当水平扭角ψ=0时，如图2所示，即圆桩纵轴线垂直于正面基线， △x为最大，及椭圆长半轴： 

　　△x=b√（n2+1）/2n 

　　当水平扭角ψ=90°时，如图2所示，即圆桩纵轴线平行于正面基线， △x为最小，即为椭圆短半轴： 

　　△x=b/2 

　　当水平扭角ψ=45°时，则： △x=b√（1+1/2n2）/2 

　　⑤桩和替打自沉 

　　桩定位完毕，桩架工解除下部捆桩的钢丝绳和连接锤和替打的钢丝绳，主钩缓缓下放，让桩和替打在自重作用下下沉，下沉完毕，观察桩位偏差，根据桩位偏差适当调整桩位。 

　　⑥压锤 

　　桩自沉完毕后，进行压锤，并观察桩的偏位，若发现桩位偏差过大，则应起锤并根据偏位情况适当调整打桩船锚缆，然后重新压锤。 

　　⑦锤击施工 

　　观测桩的偏位和垂直度，确定各项控制数据完全达到设计要求时，可以开始锤击。 

　　打桩初时，起锤应轻压或轻击数锤，落距应较小，观察桩身、桩架、桩锤等中心轴线一致后，方可转入正常施打，以避免偏心锤击。锤击沉桩过程中，宜采用重锤低击，特别是桩由硬土层进入软土层时，应改用低落距锤击；以确保桩的承载力在设计要求的停锤贯入度下达到设计承载力，无额外原因，锤击要保持连续，以免土壤恢复而增加其对沉桩的阻力。 

　　⑹试桩高应变动力检测 

　　为确定试桩的轴向抗压极限承载力，区分桩侧分层土阻力，提供与静载相比对的数据，确定有关设计参数及施工期试验检测参数。需依据《港口工程桩基动力检测规程》（JTJ249-2001），对试验桩进行高应变初打和复打试验检测，提供极限承载力与贯入度相关曲线，用于指导工程桩基施工。 

　　⑺钢管桩试桩夹桩 

　　为确保已施打完成的钢桩保持稳定，沉桩后及时对钢管桩进行夹桩加固处理，以抵抗风浪和便于桩头切割等后续工序施工。 

　　⑻切除钢管桩 

　　钢管桩切割时使用普通气焊切割工艺，用浮吊吊住桩头，根据事先画好的截桩线，先将桩身表面的防腐涂层用气焊烧掉，再沿桩周缓慢切割，切割斜桩时先切割桩身腹侧，再切割背侧，并且在桩身背侧预留一段不切割，防止桩头倾倒伤人，由吊机将切割下来的桩头吊走。 

　　三、结语 

　　通过精心组织，某电厂煤码头工程182根钢管桩在19天内全部施打完毕，且沉桩质量达到了设计及规范要求，由此证明： 

　　1.钢管桩基础施工工艺简便，施工快速，特别适用于工期要求紧的工程； 

　　2.通过试桩确定合理参数和选择性能符合要求的打桩船和打桩锤是钢管桩施工成功的关键； 

　　3.在钢管桩施工中，要做好施工测量控制，确保沉桩位置的准确以及打桩的垂直度，保证沉桩的贯入度能够满足地基承载力的要求； 

　　4.钢管桩的防腐涂层除吊耳割除处需重新修补外在施工过程中基本完好，这说明钢管桩在运输及打设过程中采取的保护措施有效。 

　　综上所述，钢管桩施工在本工程中得到了成功应用，在设备选型、施工组织、施工工艺方面积累了许多宝贵的经验，可为同类工程提供参考。