利用液壓振動錘進行大直徑鋼管樁陸上的施工

謝袁 傅秀權

1 項目概況

卡貝略新集裝箱碼頭項目，工程施工主體任務：長度為850m的連續錨錠式鋼管板樁碼頭及230m同結構后期預留接口；總面積約57萬m2的集裝箱堆場；966m長防波堤；港池及航道等。碼頭前墻樁為φ2.3m鋼管樁和AZ26形鋼板樁組合結構。鋼管樁共296根，設計樁頂標高+1.1m，底標高-38m，長39.1m，壁厚24mm。鋼管樁樁間距3.62m，之間用AZ26型鋼板樁通過鎖口連接。

圖1 鋼管樁和鋼板樁連接示意圖

參照勘察結果，此工程的土體是砂土和粘土逐層相間分布。

由于采用了組合結構，必須確保鋼板樁定位精準度，參照技術說明，平面偏位要處于-10～10cm范圍，垂直度則應小于1/100，樁頂標高誤差控制在±5cm。此工程地處地震帶，施工中要考慮到樁基的抗震性、牢固度。

2 施工流程的安排與確定

2.1 選擇合理的施工方案

鑒于此工程為近海工程，要重點加強樁基防腐，綜合對比之下決定選擇物理防磨方案，具體方案：植入鋼護筒（φ2.6m），到防腐涂層標高（-19.1m）下方，旋挖鉆挖出護筒土體，打進樁基。此方案一方面抵御樁基不受腐蝕，另一方面控制沉樁難度。

2.2 施工設備的選配

結合工程勘察資料以及工藝特點，決定選擇：雙聯ICE-V360型液壓振動錘，其參數統計見表1。

旋挖施工鉆機：1臺ZR360C型旋挖鉆。該鉆機回轉扭矩360kN·m，最大鉆孔直徑2.8m，深度60m。

起重設備：一臺260t履帶吊作為主吊（吊樁、打樁），一臺130t履帶吊作為輔吊（配合立樁）。

2.3 提高土體承載力

由于護筒中的土體需要旋挖較深，這就必須確保樁基施工中，土體能夠達到合格的承載程度，對此通過以下方式來提升土體承載力。

（1）樁外。此工程地質層含有密實砂，其內有大量水體，應該有效地利用液壓振動錘的強震力，以振動力夯實土體，確保其承載力。

表1 ICE-V360液壓振動錘參數

（2）樁內。樁基抵達規定位置，可以將細沙添加狀體內，并借助于振沖器來讓砂體密實化。

2.4 樁基施工流程

觀察圖2可以看出：整個樁基施工大致經歷10道程序，從前期準備到最后的回填砂振動密實，每一個環節都要嚴格依照規定的工藝、規范展開，從而確保樁基施工質量。

圖2 樁基施工流程圖

3 施工的關鍵方法

3.1 施打護筒

選擇鋼材質護筒，φ=2.6m，L=25m，壁厚=2cm，首先將履帶吊配設于護筒平面，借助千斤頂把定位架牢固于鋼護筒，再借助更重的履帶吊、雙聯振動錘進行再次夯打，使其到預測的標高。施打期間需要時刻觀察護筒的位置、垂直程度，參照測量數據進行科學地指揮、調度。

3.2 護筒內旋挖

施打結束，護筒到規定位置，啟動旋挖鉆機來在筒內旋挖，挖到-26m，其中要除掉首層珊瑚礁，同樣，隨著旋挖的進行，必須動態查看挖出的渣土，而且要形成數據記錄，如果和地質資料出入較大，必須加以調整。

3.3 鋼管樁初打

繼續旋挖，達規定的深度，再準備液壓定位導向架，則要開始施打鋼管樁。將潤滑物涂在鎖口處，以此來確保鋼板樁順利施打，而且還要將螺栓添加在鎖扣底，用來預防打樁操作中其他干擾物的入侵。

分別借助于260t和130t的履帶吊來吊動鋼管樁，立柱之后，借助定位導架，逐漸地將鋼管樁添加到導向架龍口，并逐漸低放到護筒中，并測出、調節鋼管樁，防止位置發生偏移，待其穩定定位后，可以松鉤，并松開立柱所用的鋼絲繩。

插樁成功，借助于履帶吊舉起液壓振動錘，使其到樁頂部，借助于望遠鏡來動態查看振動錘若干液壓鉗和鋼管樁之間是否牢固貼緊，確認貼緊則可以加緊液壓鉗，并讓測量員來觀測、調整鋼管樁的平面位置是否小于5cm，垂直度是否在1/300以下。

施打操作中，可以先點振從而確保樁垂直，等到樁體在土體下方5～6m，操作員必須檢查觀測平面是否有偏差，是否垂直，必要時可調節管樁，確保其平穩、牢固再將管樁打到導向架頂端。

3.4 鋼管樁復打

初打成功后，暫停錘，開始復打達到規定的標高，這一期間要重點調整鎖扣位置，方便未來鋼板樁的打入。

圖3 鋼管樁定位施打

3.5 鋼護筒拔除

鋼管樁到指定位置，選擇260T履帶吊托起雙聯振動錘，并除掉鋼護筒，這一拔出過程要逐漸、緩慢地進行。而且要借助振動錘來結實地振動四周沙土。

3.6 樁內填砂及振沖

除掉護筒，將自卸車和反鏟同步運行向樁中添砂，達到設計樁頭混凝土底標高上方2m，并借助履帶吊和振沖器來對回填砂實施振沖操作，確保其密實，這一操作中，砂土由于密實會逐漸下沉，質檢通過后則要除掉無用的砂土。

4 施工結果分析

根據預定的方案施工，鋼管樁施工效率明顯提高，平均一天能夠沉設一根，最快時甚至施工一根半，達到了預期的施工進度、計劃，鋼管樁能夠達到預期的施工質量，而且進度也能達到規定標準，從而確保了工程施工進度和工程質量。

[1]李 剛，祝劉文，等.卡貝略項目地質鉆探報告[Z].廣州：中交四航院，2013.

[2]Foundation Solutions for Projects Harbor Construction[M].Luxembourg：Arcelor-Mittal，2007.

[3]來鑫，烏建中，張珍，張大兵.多樁錘同步振動系統及同步控制策略研究[J].振動與沖擊，2012，31（3）：147～152.

[4]ICE Specification for Pilling and Embedded Retaining Walls[Z].2nd Edi tion.

[5]胡仁喜，董永進，鄭娟，等編著.Inventor10中文版機械設計高級應用實例[M].機械工業出版社，2006.