淺談鋼管樁的沉樁施工技術

孫建魁

摘要：文章簡要分析了鋼管樁的特點，并詳細闡述了鋼管樁的沉樁施工技術，以及沉樁的基本要求和注意事項。

關鍵詞：鋼管樁；沉樁；施工

鋼管樁作為海上碼頭、大型橋梁施工中水上臨時設施的常用基樁，其施工方法有大型打樁船錘擊沉樁、履帶吊車振動沉樁等方法。鋼管樁具有很強的穿透力，還具有施工速度快、打樁靈活的優點。比預制混凝土上樁更適應各種復雜的地形。另外，鋼管樁的抗彎曲的剛度，單樁承載力和接長焊接方面都有明顯的優越性。

1鋼管樁的特點

規格眾多，選擇性強。目前定型生產的鋼管樁直徑316mm-2500mm，有近幾十種規格，壁厚6.5mm-25mm，且同管徑有多種壁厚，可根據受力情況，選用幾種合適的規格同時使用，以滿足安全經濟要求。

承載能力大。鋼管樁目前大多采用1%號低碳鋼，材料的抗拉、抗壓、抗剪強度都很高，加工成型鋼后抗彎能力很強，在持力層好的地質情況下選用，可以大大地發揮其受力特性，提高單樁承載力，減少布樁數量、縮小基礎承臺尺寸。

樁長容易調整。鋼管樁常規每節長6米，采用焊接接長，當持力層埋深變化時，根據沉樁實際情況可以任意切割或焊接，切割部分還可以接到其他鋼管樁上，避免浪費，可以準確的控制樁頂標高，對施工極為有利。

擠土有限。鋼管樁大多采用敞口式，加之管壁薄，壓樁過程中土可以進入樁身，形成土塞效應，從而降低擠土和表面隆起，減小圖的擾動，降低對場地周圍設施的影響，并可以在小面積場地上進行密集的施工。

2鋼管樁的沉樁施工技術

2.1施工順序安排原則。制定施工順序前應對工程性質、質地資料、樁的特點樁的規格、布局情況、密度、工程量、地貌環境、設計要求、工程期限以及擬采用的施工機械等予以切實掌握，綜合分析，然后規劃沉樁施工。

由于大量樁體打入土中，造成地基的壓縮，土密度的增高，樁周圍側向及垂直方向位移，形成打樁場地的沉陷或隆起，而且波及的范圍較廣，鋼管樁截面面積小，下端開口，與其他打入式實心樁體相比，擠土量較其他類型實心樁小，但畢竟仍存在一定的擠土量，也會造成已打好樁的位移和對周圍地下管線及建筑物的危害。因此，合理安排鋼管樁的施工順序，有利于提高樁的施工質量和打樁速度。這對樁數多樁距密的群樁基礎尤為重要。

選擇施工順序的基本原則是：對樁數小的基礎和條形基礎：a 先長樁后短樁；b 先實心樁后空心樁；c 先小直徑樁后大直徑樁。

對樁數多、樁距密的群樁基礎除遵照上述原則外，尚需注意：a 先打中間樁，逐漸向外圍擴展；b 往后退打；c 處于樁基回轉半徑內的樁可安排在同一流水范圍內；d 樁機運行路線較短，擾動次數少；e 樁機下鋪設的厚鋼板要布置得當，盡可能做到多留些樣樁數，減少倒運鋼板作業。

2.2鋼管樁的沉樁施工。（1）鋼管樁的定位。水上施工 由于缺乏參照物，船只和履帶吊定位的分別是通過錨纜長度調整，履帶吊是通過旋轉和升降起重臂實現對鋼管樁的定位，總體上講是比較慢的，定位時間在整個作業時間中占據很大部分，如何快速、準確定位是水上施工的關鍵。采用全站儀或經緯儀控制定位，具體步驟為：打樁船移動至樁位附近，固定船只；利用全站儀和定位架測出精確樁位；將定位架點焊固定在船上，然后復測定位 架的坐標，精度控制在2 cm之內；起重機起吊鋼管，利用鋼管自重下沉；起吊振動錘，夾住鋼管后，通過吊機調整垂 直度，然后根據當前水位，下沉鋼管至利于焊接作業 的高度；復測鋼管坐標，若偏差在5cm之內，則定位完成。（2）接樁、沉樁。完成首節鋼管定位后，需要對鋼管樁進行接長。焊接采用單面坡口焊，管壁外加貼 4 塊鋼板。焊接前應檢查管口的平整度、傾斜度和圓度，偏差較大時應進行修整；管節對口后觀察上節鋼管的垂直度，若偏差大于 1%，則綜合對接口有無折角、下節垂直度以及已插打的深度決定是否進行俢口。經焊縫質量檢測后進行沉樁。在鋼管樁對接完成后，即可起吊振動錘進行沉樁。下沉的步驟為：調整振動錘中心與鋼管中心在同一條直線上，然后夾緊夾具；先利用振動錘的自重下壓鋼管，這個過程對于整根鋼管樁的垂直度非常重要，應緩慢松開卷揚機。現場的測量人員此時應觀測好鋼管樁的垂直度，有偏差時應及時調整；等到自重下壓完成后，啟動振動錘，根據下沉的速度調整頻率，繼續觀察垂直度，有偏差時，應停止下放振動錘，利用吊機帶動振動錘來調整到位后，才可繼續下沉，直至達到設計高程。

2.3沉樁施工操作要點。沉樁施工要把握好質量和速度，需注意以下操作要點：（1）潮汐。在漲潮退潮時，湍急的水流對定位帶來了相當大的影響；為保證樁的定位和垂直度，應設置相應的導向架。實際施工中大多數樁都是在潮水很急的時候定位的，可以先將鋼管起吊放入水中，下降至河床，觀察鋼管的傾斜度，然后根據水深來調整定位架的位置，目的就是使鋼管底部入土點盡可能接近設計樁位。（2）地質。了解施工區域內的地質情況，控制鋼管的下沉速度，避免震動錘持續工作時間過長，出現夾具故障，影響施工速度。施工中注意樁長控制，并加大頻率，一次性通過不利地質層，避免停頓。（3）航道安全。如果在通航的河道內施工，過往船只波浪不但影響鋼管樁定位，也給作業人員安全和施工速度帶來不利影響。同時，施工也對航道安全造成影響，故鋼管樁施工應盡量不占航道，減少相互影響。

3鋼管樁沉樁的基本要求。

3.1（1）對每一根樣樁進行測量復核；（2）樁機導桿垂直，錘、樁帽和樁成同一軸線，并與導桿平行；（3）對特殊要求的工程，為做到垂直精確度，可將導桿底端加以頂住，防止起吊錘時導桿前傾；（4）長徑比比較大且容易產生扭轉的樁，宜在樁機導桿底端裝活動箍筋。

3.2穿越中間硬土層。為充分發揮樁的強度，設計要求的鋼管樁往往很長，樁底端選擇在標準貫入擊數N值大于50，埋深較厚的砂土層，以期取得較高的單樁承載力，并減少建筑物的沉降。深長樁施工，常會遇到中間硬土層，這對設計和施工來說，需要認真考慮打樁穿透的可能性。根據目前打樁機械性能和鋼管樁承受錘擊應力的容許范圍。

3.3沉樁注意事項：樁在打入過程中，盡量避免長時間的停歇中斷；超長鋼樁施工，必須選用重錘，但應控制樁的錘擊應力；大口徑的鋼管樁，若打至持力層有困難時，除采用樁底端加箍外，也可在沉樁過程中把管內上芯設法取出等綜合工法，也能取得較好效果。

4沉樁公害的防護措施

在飽和軟土地基中進行打樁，因土體發生垂直和水平方向的變位，空隙水壓力的增高，常使臨近建筑物和地下管線遭受不同程度的破壞，成為一張公害。因此，在掌握工程特點的前提下，應采取周密的防護措施，確保在打樁過程中，周圍建筑物和地下管線的安全。

合理安排打樁流程；有針對性的設置鋼管樁基礎，減小淺層擠土影響，保護淺埋式地下管線和基礎是有效的；在打設塑料排水板，它由截面為4mm*100mm的塑料芯板外加慮水薄膜套構成，打樁擠壓時，水可從芯板和薄膜套之間的溝槽排出，設置深度約可達12m-20m，間距1m，排距0.2米，呈梅花形布局，可以減少打樁引起的超靜孔隙水壓力；敏感區域要時刻嚴格限制沉樁速率，監測跟蹤。事先對周圍建筑物及地下管線進行設點，觀測所有布點因打樁而引起的水平或垂直位移值，每天測三次，以科學數據信息化指導打樁，調整打樁流水順序和控制沉樁隨度；盡量選用擠土量小的樁種和樁型。