舟山港海域鋼管樁制造及海上施工技術(shù)探討

劉兵，慈張高

（中交二航局第四工程有限公司，安徽 蕪湖241000）

1 工程概況

寧波舟山港主通道公路工程第DSSG04標段鋼管樁主要包括北70m非通航段鋼管樁基礎、北70m非通航段B09、B10墩永久鋼護筒、北通航段過渡墩BT1、BT4永久鋼護筒。鋼管樁樁徑1.6～2.0m，壁厚20～24mm，樁長100～114m，斜樁斜率采用1/5、1/6，材質(zhì)為Q345C低合金鋼，深入承臺1m。鋼管樁防腐均采用涂層與陰極保護聯(lián)合防護的方式。橋位區(qū)覆蓋層上部主要為淤泥、淤泥質(zhì)土、軟～流塑狀黏性土；下為中密～密實沖海積的粉砂、細砂為主，一般厚度較大，地層較為連續(xù)，底部為粉質(zhì)黏土、圓礫及其他地質(zhì)；下部基巖面起伏大，總之，橋位地質(zhì)條件較差。

針對以上工程特點，為順利完成鋼管樁施工，須解決鋼管樁制作場地及設備、鋼管樁防腐措施、鋼管樁運輸方式、鋼管樁沉放設備選擇、鋼管樁沉放質(zhì)量控制措施，填芯混凝土施工工藝等問題。

2 主要施工工藝及方法

2.1 生產(chǎn)工效分析

1）生產(chǎn)廠區(qū)：配備螺旋縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)線（120m）1條，螺旋縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)線（100m）2條，260m×30m的全自動熔融粉末防腐車間1條，直縫鋼護筒生產(chǎn)線（約100m）1條。滿足生產(chǎn)條件。

2）裝船能力：配置2臺150t龍門吊用于碼頭裝卸作業(yè)，可實現(xiàn)300t大型鋼管樁及鋼構(gòu)件出運。靠泊船型為3 000t級平板駁船（出樁）或5 000t級自航式駁船、海輪（進鋼卷）。

3）存儲能力：成品堆存場地約100 000m2，可堆放成品管（直徑2.0m）180根和裸管90根的堆存場地。

4）運輸能力：配置3、4艘3 000t級平板駁船進行出樁，滿足兩艘打樁船施工。

5）儲存場地：配置47 500m2的存放場地，滿足120根鋼管樁即1個月的存放能力，滿足施工周期要求。

2.2 沉樁功效分析

配置航工168及海虹6號大型打樁船（配置D260柴油錘/HCS-600液壓錘/YC-50液壓錘）進行鋼管樁沉放施工，根據(jù)以往類似工程施工經(jīng)驗：每艘打樁船沉樁工效按2根/d計。

2.3 鋼管樁制作

1）鋼管樁卷制及切割：鋼管樁螺旋成型機為3組成排的輥輪，鋼管樁卷制前，先制作樁頭，用于導引后面鋼管在生產(chǎn)線上的正常生產(chǎn)，通過調(diào)整生產(chǎn)線制作參數(shù)，把樁頭的外觀尺寸和加工精度調(diào)試到滿足設計和規(guī)范要求，樁頭在鋼管樁下線后需切除。鋼管卷制長度達到鋼管樁設計長度（其中鋼護筒需考慮增加護筒長度）后，在生產(chǎn)線滾輪架上采用等離子切割機進行在線切割，切割完成后，將制作好的鋼管樁采用龍門吊吊裝出生產(chǎn)線。鋼管樁卷制過程中有專人在鋼管成型機處量測外圓周周長，及時糾偏，保證鋼管樁外形加工尺寸。

2）鋼管樁焊接：鋼管樁采用全熔透焊縫焊接，焊縫質(zhì)量等級為一級，采用自動埋弧焊，宜用焊絲H08MnA等并配合相應的SJ101焊劑。鋼管螺旋縫焊接方法為雙絲埋弧焊（先內(nèi)焊，后外焊），其中前絲為直流焊、后絲為交流焊。鋼帶對接為單絲埋弧自動焊，V型坡口，采用單面焊工藝，在焊縫背面加墊紫銅墊板。鋼管螺旋焊縫為雙絲埋弧焊（先內(nèi)焊，后外焊），其中前絲為直流焊、后絲為交流焊，X型坡口。焊絲型號為H08MnA，直徑為4.0mm，焊劑型號為SJ-101。焊縫修補氣保焊焊絲型號為ER50-6，直徑為1.2mm，U型坡口，CO2氣體純度達到99.9%。剪力環(huán)及吊耳采用角焊縫焊接，剪力環(huán)和吊耳的焊縫等級為二級。荷載箱和鋼管樁之間采用對接焊縫，荷載箱和鋼管樁之間采用對接焊縫，對接焊縫設置一定的加強面【1】。

3）防腐：鋼管樁伸入承臺1.0m，其中，頂部0.8m范圍為裸管，其下水位變動區(qū)8.2m范圍內(nèi)（標高+1.2～-7m）采用總厚度≥1 000μm高性能復合加強雙層熔融結(jié)合環(huán)氧粉末涂層防腐，其中，底層厚度≥350μm，面層厚度≥650μm；水下區(qū)8～46m范圍內(nèi)（標高-7～-45m）采用總厚度≥650μm高性能復合普通雙層熔融結(jié)合環(huán)氧粉末涂層防腐，其中，底層厚度≥350μm，面層厚度≥300μm；泥下區(qū)（標高-30～-45m）采用總厚度≥450μm高性能普通雙層磨砂型環(huán)氧粉末涂層防腐，其中，底層厚度≥350μm，面層磨砂型涂層厚度≥100μm，整體涂層表面磨砂度要求為≥70μm。具體參照防腐相關(guān)規(guī)范具體操作，確保防腐效果達到設計要求。

2.4 鋼管樁運輸

1）運樁駁船加固改造：考慮到鋼管樁尺寸長（最長有114m）、重量大[最重約1 018kN（101.8t）]、易滾動且涂有防腐層，為確保運輸安全及鋼管樁防腐層不致?lián)p壞，須對駁船進行加固改造。在駁船甲板上設置穩(wěn)樁支架，按2、3層布置，支架用型鋼制作，樁間用枋木支墊隔開。鋼管樁支點處甲板須進行加固處理，支點間距8～10m。

2）鋼管樁裝船：制樁基地的落駁碼頭為2 000t級港池式碼頭1座。設置150t的龍門吊2臺（可實現(xiàn)300t抬吊操作），設計可靠泊船型為3 000t級平板駁船（出樁）或5 000t級自航式駁船、海輪（進鋼卷）。鋼管樁裝船利用碼頭上起吊設備直接吊裝上船，采用4吊點，運樁船上樁的固定方法，如圖1所示。

圖1 鋼管樁在運輸船上固定位置圖

3）鋼管樁運輸：采用拖輪拖帶運樁駁方式進行運輸，方駁上配備的錨機在拋錨艇的配合下進行拋錨定位。

2.5 鋼管樁沉放

1）打樁船及樁錘選擇：根據(jù)本工程的樁基施工條件，采用航工樁168打樁船、海虹6號或浙樁8號（配置D260柴油錘/HCS-600液壓錘/YC-50液壓錘）打樁船進行整樁施打。

2）鋼管樁施打。沉樁程序：打樁船粗定位（下定位樁）→打樁船拋錨→樁駁船靠打樁船（下定位樁）→吊樁→樁進打樁架龍口→GPS系統(tǒng)引導精確定位→調(diào)整打樁船→壓樁→GPS復測→壓錘→錘擊沉樁→GPS復測→沉樁結(jié)束。

（1）打樁船定位：根據(jù)打樁船上GPS定位系統(tǒng)顯示的數(shù)據(jù)，打樁船由拖輪拖到施工地點附近，進行粗定位。下插定位樁，頂水拋錨。必要的情況下，可以拋2個前進錨和2個尾錨或者不拋錨，以適應狹窄施工海域。

（2）運樁駁就位：待打樁船錨拋好后絞纜，樁駁靠打樁船，下定位樁，并在打樁船上系纜。

（3）吊樁：打樁船移至運樁平板船一側(cè)，樁架前傾，采用4點吊吊樁。下放主副吊鉤與鋼管樁吊點連接，提升吊鉤使樁脫離平板船。主吊鉤上升，副吊鉤下降，使鋼管轉(zhuǎn)成豎直姿態(tài)；調(diào)節(jié)樁架傾斜度，送打樁錘替打至樁頂，啟動抱樁器抱樁并鎖定，調(diào)節(jié)樁架至沉樁狀態(tài)。

3）停錘標準。

（1）對于2m樁徑和樁長大于100m的鋼管樁，建議停錘標準見表1。

表1 樁徑2m和樁長大于100m鋼管樁停錘標準

（2）對于基巖面起伏較大部位，鋼管樁施工停錘標準以貫入度控制為主，標高校核，該區(qū)段鋼管樁樁端應穿過強風化巖層，由于該區(qū)段巖層起伏較大，考慮巖層起伏變化對樁長的影響，適當考慮樁長富裕量。該區(qū)域鋼管樁停錘標準見表2。

表2 樁端穿過強風化巖層鋼管樁停錘標準

（3）其他區(qū)域鋼管樁以標高控制為主，貫入度校核。沉樁過程中應嚴格控制打樁速率，并加強觀測，當沉樁出現(xiàn)異常情況時，應立即停錘，由業(yè)主、設計、監(jiān)理及施工單位研究解決。

4）沉樁順序。本工程沉樁按照“優(yōu)先墩施工墩位”的要求，先施工優(yōu)先墩及優(yōu)先墩兩側(cè)各2個墩位鋼管樁，形成承臺施工作業(yè)面。各墩位沉樁時由上游向下游方向進行作業(yè)。

5）夾樁施工。

（1）準備工作：將各種所需型鋼和相應的配件機具裝上多功能作業(yè)船，再將多功能作業(yè)船拖到已經(jīng)施工完的鋼管樁附近，拋錨定位。

（2）將施工掛籃掛在鋼管樁上，作為臨時夾樁施工的工作平臺。測量出已沉樁之間的實際距離，確定槽鋼的長度，多功能船上的吊機將已下好料的槽鋼吊到鋼管樁按照樁頂聯(lián)接設計要求施焊，使樁聯(lián)接成一個穩(wěn)定的整體，起到夾樁作用。在臺風及大潮來臨之前，認真檢查，并采取相應的加強聯(lián)接措施。

（3）樁頂焊接部位不得影響鋼管樁樁身防腐涂層。

（4）根據(jù)進度要求，單個打樁船擬配置20個墩位的夾樁材料，周轉(zhuǎn)使用。夾樁材料擬考慮提前后場模塊化整體加工，整體吊放安裝，夾樁在鋼吊箱下放前拆除。

6）犧牲陽極施工。對鋼管樁采用犧牲陽極保護與涂層防腐相結(jié)合的辦法。

工程犧牲陽極保護安裝流程如下：船舶就位→確認水下作業(yè)開始→鋼樁表面海生物清理→將陽極吊放到設計標高位置→陽極安裝→潛水員水下安裝→潛水員水下安裝質(zhì)量檢查→確認合格結(jié)束作業(yè)。

犧牲陽極的安裝可以采用焊接、螺栓緊固或其他任何方便的方式，但無論采用何種方式，都應確保：（1）其足夠的電連接性能和機械強度；（2）盡量減少對鋼管樁涂層的破壞；（3）確保鋼管樁周圍耐水流的沖擊和泥沙的磨損；（4）采用焊安裝方法時，焊縫長度達到設計規(guī)定值。每個承臺內(nèi)所有鋼管樁應用50mm×5mm的扁鋼電焊連接成一個完整的導電體。在安裝陰極保護電位測量點的承臺，其連接扁鋼應從混凝土中延伸至墩頂，以方便陰極保護電位檢測。

3 結(jié)語

寧波舟山港主通道（魚山石化疏港公路）公路工程鋼管樁工程數(shù)量大，施工難度高，中交二航局第四工程有限公司通過一系列的施工方法和質(zhì)量控制措施，順利完成了項目建設。通過對本項目海上鋼管樁施工過程及工藝的研究和實踐表明，中交二航局第四工程有限公司在本項目海洋性環(huán)境中的鋼管樁的制造、運輸、沉放及填芯混凝土施工工序和質(zhì)量控制措施成功可靠，效果顯著，可以為今后類似工程施工提供技術(shù)借鑒。