浅谈液压振动锤沉桩施工技术

浅谈液压振动锤沉桩施工技术

陈广庆，林小弟，许师文，潘寸发

（中交二航局第三工程有限公司，212003）

【摘要】本文主要介绍了苏州港张家港港区长江国际码头结构加固改造工程采用液压锤沉斜桩的施工工艺方法。总结了一套在复杂地质条件下钢管桩施工的经验，以供类似码头改造工程钢管桩施工参考。

【关键词】钢管桩；施工工艺；液压锤；斜桩

1 项目概况

1.1工程概况

苏州港张家港港区长江国际码头位于长江下游澄通河段中段福姜沙南水道，张家港保税区内十字港河口上游，上游距鹅鼻嘴～炮台圩节点航道里程约16km，距吴淞口航道里程约140Km，现有1#、2#、3#散装液体石化产品专用泊位各1个。

本工程水工建筑物需新建高桩墩式结构的系靠船墩5座，墩台基础采用6根Φ1000钢管桩及2根Φ1000钻孔灌注桩，交错布置。墩台施工前需拆除作业平台相应位置内的横梁、纵梁、面板和桩基，然后沉桩并浇筑墩台。系靠船墩台前方设有750KN快速脱缆钩，前沿布置DA-B600H型橡胶护舷。1.2地质条件

本工程位于长江水道右岸低河漫滩，岩土层主要为第四系全新统河流冲积形成的河床相及漫滩相地层组成。土层可分为人工填土、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉细砂、粉质粘土夹砂、粉土。上部软土、中部粉细砂、下部粘性土夹砂、底部粉细砂这四部分组成。

拟改造码头区段岸线较为顺直，陆域现为长江国际罐区及转运、分装区，场区地面高程为+7.0米左右，建成的码头区岸坡坡脚有抛石保护，引桥两侧见有芦苇草丛，低潮时泥面出露。

1.3方案与设备优化选择

新建1#-5#系靠船墩的钢管桩施打工程共计有30根桩。其中斜率为4:1的桩为15根，斜率为8:1的桩为15根，单根桩长度为40-47m不等，累计桩长为1320m。由于可以直接完成施工的水上全旋转式打桩船全部在国外作业，调遣费用巨大；而若采用常规打桩船来进行钢管桩沉桩，所能提供的施工断面不能满足常规打桩船作业半径的施工要求。经过多方面考虑，故采用水上起重船+振动锤附加水冲的方法施工。方案经过设备需求、质量、安全、进度和成本等对比分析，确定采取现有150t浮吊和55NF液压振动锤吊打施工工艺。

2 设备特性及要求

2.1起吊设备要求

该工程的管桩最长为47m，振动锤的高度以及吊钩钢丝绳的位置高度6m，施工过程的起升总高度为53m。锤自身重量8t，管桩自身重量为:W=47×0.02466×16×（1000-16）=18.247t，总重量26.247t。河床泥面距旧码头的面层高度为17m，水深12m。考虑到原码头的承载能力及施工作业面，确定起重设备为150T浮吊负责施工作业。另配备25t汽车吊作导向架的加工及拆移工作。

2.2桩锤选型

根据

D

N

H

T i

n

i

i

i

i

π

2

1

∑=

=

=

粘质土[4]

D N H T i

n

i i i

i π51

∑=== 砂质土

以及苏州港张家港港区长江国际码头结构改造加固工程施工图纸及地质勘察报告可以得出公式：

D N

H T π2

417=

=1360KN 其中T 为摩擦阻力，H 为沉桩入土深度，N 为贯入系数，D 为管桩直径，H 、N 取最大值（H=30，N=28，D=1），

4

17为4:1斜桩的斜边比直角边。

经综合考虑，选择ICE 永安机械的55NF 型振动锤（如图4）,其最大激振力为2223KN ，额定激振力为1700KN

2.3钢管桩在选定桩长的时候，应充分考虑接桩部位及导向架固定等因素。由于桩底标高为-35m 至-41m ，泥面标高为-11m ，导向架的底部标高为7m ，因此第一节桩长选定30m ，第二节桩长为余下长度。

3 沉桩工艺

3.1工艺流程

钢管桩的沉桩施工工艺流程如图1所示：

图1 钢管桩沉桩施工工艺流程图

3.2导向架的制作

根据本项目设计要求，导向架加工制作4:1与8:1各作一套，导向架主要由工字钢与槽钢构成，结构刚性较好。导向架高3米，主梁为长2.3米的槽钢，横撑为2根长1.3米的12角钢与2根1.3米的20槽钢。如图2和图4所示：

图2 导向架设计图

1：拆除新建系船墩施工区域结构物

2：搭设工字钢平台

3：定位安装导向架

4：钢管桩插桩、沉桩 5：钢管桩接桩、再沉桩 6：桩位复测、调整 7：施工平台拆除和移场

钢管桩采购、检验、防腐

图4 55NF液压振动锤图5 导向架实物图

3.3工作平台固定

首先测量需要的孔位，并在码头面层钻孔，孔径4.5cm。用4cm的对拉螺杆将80×80cm的钢板固定在码头面层上，然后将2根双拼工字钢横跨在钢板上，并用三角筋固定牢固。如图6所示。

图6 工字钢梁平台

3.4施工要点控制

3.4.1沉桩定位及桩位的控制

根据现场情况，沉桩测量定位采用任意角交会，交会角介于30°~150°，采用水平仪、经纬仪和全站仪三种仪器进行沉桩测量控制。

当沉桩完毕后解除振动锤时，管桩由于其自身倾斜所产生的重力方向上的分量，会使桩有轻微的后仰。因此，需估测换打前后的偏位值，以确定斜桩仰俯角和桩位的提前预留量。

3.4.2沉桩监控方法

利用导向架倾角控制系统调整桩的仰俯角，现场施工技术人员可用三角尺配合水平尺进行检测。

浮吊船调整好自身的水平、方位和确定振动锤夹钢管位置后替打，测量再次观测桩的偏位和倾斜度，确定各项控制数据完全达到设计要求时，可以开始施打。

起先锤击原则：打桩初时，起锤激振力应较小，通过观察桩身、导向架、振动锤等中心轴线一致后，方可转入正常施打，以避免偏心振动。振动沉桩过程中，起先宜采用激振力低振，在桩由软土层进入硬土层时，应改用高振动力；快至设计桩顶标高时，应按使用高激振力档位施工，以确保桩的承