淺談海域環境下鎖扣式鋼管樁圍堰施工技術

武可利

（甘肅省交通廳工程處，甘肅 蘭州 730000）

1 工程概況

中石油某海水取排水工程主要包括海水取水泵房、引水管、取水頭、排水管、排水口、海水制氯車間以及電控間等建筑物，合同總價為7686萬元，計劃工期15個月。

2 圍堰施工技術

2.1 鋼圍堰構造及布置形式

本工程鋼管樁圍堰采用鎖扣鋼管樁加內部支撐結構。采用φ630mm×12mm的螺旋管兩側分別加焊I20字型鋼及φ168mm×12mm無縫鋼管形成鎖扣鋼管樁單體，利用搭建好的鋼棧橋，逐根打入鎖扣鋼管樁，直至合攏。外圈施作一圈加固樁，同內側鋼管樁連在一起，在圍堰鋼管樁內側設置4圈4I45a工字鋼圍檁（圍檁擱置在牛腿上，牛腿設置間距為間隔6根鋼管樁），圍檁中心標高分別為2.5m、-4.00m、-9.00m、-13.8m處，第一層圍檁間設置2道φ630mm×12mm螺旋管縱向內支撐，斜支撐采用2I40a工字鋼及H50型鋼；第二層圍檁間設置2道φ1000mm×12mm螺旋管縱向內支撐，2道φ630mm×12mm螺旋管橫向內支撐，斜支撐采用2I40a工字鋼及H50型鋼；第三層圍檁間設置2道φ820mm×12mm螺旋管縱向內支撐，2道φ630mm×12mm螺旋管橫向內支撐，斜支撐采用2I40a工字鋼及H50型鋼。圍堰樁長暫定為33m，鋼管樁需進入海床20m，實際樁長根據地質情況確定。

2.2 施工要點

2.2.1 鋼管樁加工

施工主要材料：φ630mm×12mm螺旋管、I20工字鋼及φ168mm×12mm無縫鋼管、H型鋼。鋼管樁型鋼出廠必須附有相應材料檢驗、試驗合格證書、成品出廠合格證，每節鋼管樁的質量要求：焊縫飽滿、無沙眼或漏焊現象。在鋼管樁堆料場上架立兩排中心間距為90cm，長度15～30m的I20a工字鋼，工字鋼頂面為同一水平面，利用25t起重機協助，根據設計的鋼管長度將鋼管樁及型鋼鎖扣焊接拼長成型，最后在各節接頭位置用四塊200mm×150mm×12mm鋼板均勻地將鋼護筒接頭焊接加強。為了減少吊裝過程成型鋼管樁的變形，根據每根管樁總長度L計算，采用兩點法進行吊裝，鋼管樁拼接質量要求：傾斜度不超過1%，節與節之間不允許出現錯節，其平整度允許誤差為2mm。

2.2.2 鋼管樁檢查

鋼管樁加工成型后，先進行整理。清除鎖口內雜物（如電焊瘤渣、廢填充物等），對缺陷部位加以整修。檢查包括表面缺陷、長度、寬度、厚度、平整度和鎖口形狀等內容。

鎖口檢查：用一塊長約2m的同類型、同規格的鋼管樁作標準，將所有鋼管樁做鎖口通過檢查。采用卷揚機拉動標準鋼管樁平車，從樁頭至樁尾作鎖口通過檢查。對于檢查出的鎖口扭曲及“死彎”進行校正。

2.2.3 鋼管樁等材料運輸

鋼管樁加工場地配備25t汽車吊進行吊裝及拼裝工作，鋼管樁主要采用平板車運送。鋼管樁運輸不得多層重疊運輸，只能二層運輸，而且裝卸過程必須小心輕放，不得從車上直接卸落地面。鋼管樁在加工廠裝車后，沿鋼棧橋運輸到沉樁位置。

2.2.4 圍檁及支撐安裝

圍檁及支撐用履帶吊抬吊，手動葫蘆輔助就位安裝。在已搭建好的鋼棧橋管樁上，每隔12m臨時焊接1條牛腿，用吊車進行兩點吊法把拼好的4I45工字鋼架立在牛腿上，用電焊機焊接，牛腿與圍檁間要滿焊連接，焊縫高度為10mm，把牛腿、圍檁、滿焊成一個整體，圍堰圍檁焊接好后，架立φ820mm×12mm的橫撐，起吊橫撐也采用兩點起吊法。依次安裝牛腿—圍檁—橫撐形成一個整體。為保證沉樁軸線位置的正確，利用安裝好的圍檁作為定位架進行限位。

2.2.5 鋼管樁插打

鋼管樁采用80t履帶吊進行插樁，采用架高38m左右（扣除估計的插樁入土深度及考慮振動錘的高度）自行式打樁架配備振動錘進行打設，以利于鋼管樁垂直度控制。

2.2.5.1 具體沉樁步驟

所有鋼管樁圍堰施工設備和材料均通過便道和已搭設好的棧橋進入現場。首先80t履帶吊車進入棧橋，履帶吊停置在需要沉埋的鋼管樁的位置，震動錘及鋼管樁用平板拖車運至吊后方，履帶吊吊鉤將樁采用兩點起吊（吊口跟鎖扣的位置相反，禁止兩點設置在鎖扣位置上），吊立，然后拉入攏口，合攏機械手，測量控制，通過調整樁架的垂直度來調整鋼管樁垂直度。鋼管樁平面位置（根據導向架進行設置）及垂直度調整完成后，開始壓錘，依靠鋼管樁及打樁錘的重量將其壓入土層，測量復測樁位和傾斜度，偏差滿足要求后，開始沉樁，直至達到設計標高。

2.2.5.2 具體沉樁順序

根據海域施工環境風力及海浪方向，先打設次迎風浪面一側內部鋼管樁，再打主迎風浪面內部鋼管樁，2個內部鋼管樁加1個外部加固支護鋼管樁3個為1組，每組完成后方能進行下一組施工。這樣施工能夠充分抵擋外力海浪的沖擊力，保證圍堰的整體性。

2.2.5.3 具體沉樁控制

鋼管樁的最終樁尖標高由入土深度控制，若鋼管樁無法施打至設計標高，及時匯報、分析原因，拿出解決辦法，直至鋼管樁的入土深度，滿足設計要求和已證明鋼管樁達到了設計承載力。另外一種情況是達到了設計入土深度，但鋼管樁還是急速下沉，要以振動力電流來復核。鋼管樁震動下沉時，利用導向架進行鋼管樁的定位及垂直度調整與控制，鋼管樁的下沉不可一味求快，尤其是剛開始下沉時應邊震邊調，盡可能地保證鋼管樁的垂直度。鋼管樁緊靠定位架套入前一根的鎖口內，也可用經緯儀校核鋼管樁垂直度的情況下插樁。

2.2.6 圍堰變形觀測

鎖扣鋼管樁的變形觀測，采用全站儀進行監測。位移觀測基準點數量不應少于兩點，且應設在影響范圍以外。監測項目在基坑開挖前應測得初始值，且不應少于2次。基坑監測項目的監控報警值應根據監測對象的有關規定及支護結構設計要求確定。

3 結語

該工程自2012年11月開始施工，2013年4月份施工結束，在施工中成功的運用了“海域環境下鎖扣式鋼管樁圍堰施工技術”，確保了施工質量和工期，通過該技術的運用，積累了復雜地質水文及周邊環境條件下，圍堰施工成型的施工經驗和技術措施，形成了良好的經濟效益、社會效益、環保和節能效益。對今后類似工程起到很好的示范和借鑒作用，具有廣泛的應用前景和推廣價值。