水上裝配式灌注樁施工平臺的搭設工藝與應用

■李金山

（福建省港口工程有限公司，福州 350000）

傳統的碼頭灌注樁施工平臺一般采用鋼木混合結構形式，主梁、縱梁、分配梁、橫撐、斜撐、立柱等節點間的連接均采用焊接，鋼管樁沉樁后，將鋼管樁割除超高部分或接長至該標高，并在鋼管頂部割個凹槽，埋設、焊接雙拼工字鋼，作為貝雷梁擱置面，為保障施工平臺整體穩定性，鋼管樁上的橫撐、剪刀撐均采用槽鋼，其連接節點均需采用焊接方式[1]，在水上進行焊接作業存在一定的安全隱患，同時水上作業存在漲退潮影響，施工工效也較為低下。 本研究以來賓市武宣縣的內河高樁碼頭項目為例，采用裝配式的搭設方式進行施工，旨在對水上灌注樁基礎施工平臺的設計與應用進行一些改進、創新，以解決現有灌注樁施工平臺在施工中搭設成本高、施工過程安全隱患大、施工效率低的技術問題。

1 項目概況

項目為新建2 個3 000 噸級散貨泊位，地點位于來賓市武宣縣。 碼頭前沿線走向與規劃岸線走向一致，大致呈N-S 走向，碼頭泊位長度189 m。 從上游往下游依次布置1 號和2 號2 個泊位。

為滿足皮帶機垂直水流方向擺動，碼頭平臺采用分段布置，預留空間用于布置工藝基礎。 采用樁基框架獨立墩式結構方案， 共布置6 座框架式系（靠）船結構，每個泊位布置3 座系（靠）船結構，泊位中間布置1 座工作平臺兼作系（靠）船結構，平面尺寸為： 長×寬=43.60 m×22.00 m， 接岸處設有3.80 m×3.80 m 的倒角，上、下游側各設1 座系（靠）船結構，平面尺寸為：長×寬=15.50 m×12.00 m。

每個泊位工平臺共布置12 根沖孔灌注樁，前排樁為直徑1.80 m 的沖孔灌注樁3 根，后兩排樁為直徑1.60 m 的沖孔灌注樁9 根。樁頂上部結構為現澆C30 鋼筋砼縱橫聯系梁、主梁、次梁、帽梁和面板。主梁截面尺寸為：寬×高=0.80 m×2.80 m；次梁截面尺寸為：寬×高=0.60 m×1.80 m；面板0.550 m，磨耗層0.05～0.08 m；在51.70 m 和56.60 m 高程設置縱橫向聯系梁， 其截面尺寸為： 寬×高=0.80 m×1.60 m。

每個泊位框架靠船墩共布置8 根沖孔灌注樁，前排樁為直徑1.80 m 的沖孔灌注樁4 根，后兩排樁為直徑1.60 m 的沖孔灌注樁4 根。樁頂上部結構為現澆C30 鋼筋砼縱橫聯系梁、次梁和面板。 次梁截面尺寸為：寬×高=0.60 m×1.00 m；面板厚0.30 m，在51.70 m 和56.60 m 高程設置縱橫向聯系梁， 其截面尺寸為：寬×高=0.80 m×1.60 m。

2 水上裝配式灌注樁施工平臺施工工藝與流程

2.1 主要施工工藝

本項目采用懸挑法（釣魚法）施工工藝進行平臺搭設。 根據平臺平面布置，在鋼管樁橫向軸線延長線的馬道上臨時安裝兩榀6 m 長的貝雷片主梁，作為鋼管樁導向架，并在兩榀貝雷片主梁頂面堆放工字鋼或槽鋼作臨時配重，以輔助接長導向架。 臨時配重完成后，導向架懸挑接長至第1 列鋼管樁樁位。 樁位處裝設定位導向板，在貝雷片頂面用M24高強螺栓將（120×16×800）mm 鋼管樁定位導向板固定在樁位兩側。 鋼管樁從導向架及定位板中心緩慢穿下插入土層， 并對鋼管樁進行垂直度調整穩定后，開始震動沉樁。 （1）第一列鋼管樁沉設2 根后，開始安裝鋼抱箍支托，架設主梁。 接著在馬道和第一列主梁上架設第二列鋼管樁導向架，繼續沉設第二列鋼管樁，安裝第二列主梁。 （2）第一、二列主梁架設后，安裝橫撐、斜撐，接著安裝次梁、鋪面槽鋼以及接岸鋼棧橋。 第三、四列鋼管樁在已形成的平臺上懸挑導向架依次沉樁。 （3）首段平臺形成后，可在兩端縱向懸挑接長主梁，接著依次安裝樁位定位板、沉樁、安裝鋼抱箍支托、橫撐和斜撐、次梁和鋪面槽鋼。

2.2 施工流程

施工準備（平臺構配件購置或制作）→吊車就位→振動錘打設鋼管樁→安裝支撐鋼抱箍→安裝橫撐及斜撐→架設主梁→主梁標高調整→鋪設工字鋼次梁→組合鋼板鋪設→安裝欄桿等防護設施→下排架施工以此類推至完成搭設。

3 鋼管樁拼接和沉樁施工要點

3.1 鋼管樁拼接施工要點

根據地勘資料推算，鋼管樁最長約18 m，鋼管樁需進行現場接樁。 接樁時確保樁的垂直度偏差控制在5‰以內[2]。接頭部位采用滿焊，焊縫要求飽滿。沿著焊縫周邊對稱焊接4 塊（100×200×10）mm 加強鋼板。 在拼接過程中，按以下工藝進行：（1）接頭部位清理：鋼管樁接樁前接口部位3 cm 以內的油漬、油污、鐵銹、水分等清理干凈。 （2）接樁焊接：接樁焊接采用手工焊，焊接過程中應控制焊接電流、順序及焊縫尺寸。 接頭部位加強鋼板必須保證焊縫密貼，同一焊縫確保一次焊接完成。 （3）接頭焊縫處理：接頭部位焊接完成后及時清理焊縫表面的金屬飛濺物、熔碴，如焊接縫外觀質量有缺陷，應重新打磨及補焊，修補完成后的焊接縫圓潤光滑。 鋼管樁環縫焊接完成后在焊縫處沿樁周對稱焊接4 塊10 cm×20 cm 加勁板對焊縫位置補強（圖1），加強板采用鋼管樁邊角料切割。 焊接過程中防止焊接縫收縮的附加內應力，加強板焊接采用對稱焊接方式進行，并自然冷卻后繼續沉樁。 （4）鋼管樁接樁位置避開浪濺區及大風天作業，必要時應停止作業。

圖1 鋼管樁接長加勁板示意圖

3.2 沉樁施工要點

（1）防止不利截面的形成，相鄰鋼管樁接頭應錯開。（2）采用吊車將DZ45 型振動錘起吊至豎起的鋼管樁頂口處，操作液壓振動錘使其液壓鉗夾緊鋼管樁。 調整樁位、樁身垂直度，滿足要求后方可開啟振動開關，鋼管樁在振動錘激振力的作用下，振動下沉（圖2）。（3）沉樁過程中嚴密注視鋼管樁的振擊下沉速度，測量用儀器隨時監控垂直度。

圖2 鋼管樁沉樁施工

4 主梁安裝

主梁采用“321”型雙拼貝雷片，兩道貝雷片中心距660 mm，兩端端部用1 180 mm×660 mm 標準支撐架連接。 鋼管樁從主梁兩道貝雷片中心穿過，主梁擱置在鋼抱箍支托上（圖3）。

圖3 鋼抱箍支托

鋼抱箍支托安裝采用掛籃法（圖4）。 同一排架的鋼管樁全部打完并截樁后， 在樁頂擱置鋼板，采用倒掛法用10 t 千斤頂將懸挑下垂的主梁頂升至設計高程。 接著在主梁底部鋼管樁上安裝鋼抱箍支托。 鋼抱箍支托緊固螺栓采用M24 高強螺栓，每側緊固螺栓不少于3 個。 螺栓緊固后，在鋼抱箍底部的鋼管樁上對稱焊接4 塊（30×12×100）mm 小鋼板，以防止鋼抱箍滑脫。

圖4 安裝鋼抱箍掛籃

主梁安裝施工技術要點：（1）貝雷片主梁對稱均勻擱置在鋼抱箍支托上。 （2）嚴禁對貝雷片電焊或動火切割。 （3）貝雷片主梁采用單層雙排貝雷片，每個節點位置必須設支撐架連接，每個插銷必須插好保險銷。 貝雷主梁安裝允許偏差要滿足規范要求。

5 次梁及組合鋼板安裝

次梁選用28b 工字鋼，間距1.1 m。 次梁頂面的施工平臺面層板采用工廠定制或現場預制的組合鋼板， 為了能適應各種寬度及長度的施工平臺，組合鋼板長度共設定3 種長度型號分別為3、4、6 m；寬度亦有3 種型號，分別為：1.5、1.2、1.0 m。 組合鋼板采用12 號工字鋼作為受力框架，縱向12 號工字鋼間距不大于300 mm，橫向12 號工字鋼間距不大于700 mm，縱橫以井字形拼裝焊接，組合鋼板面板采用不小于6 mm 厚的鋼板并焊接固定在12 號工字鋼之上（圖5）。

圖5 組合鋼板成品圖

組合鋼板安裝順序一般從預留灌注樁孔位兩側向兩邊開始鋪設，鋪設前應計算各灌注樁孔位之間的間距，并選用合適長度及寬度型號的組合鋼板進行鋪裝。 鋪設完成一個施工段后，應將相鄰組合兩兩相連焊接，確保組合鋼板的穩固不滑移。

施工平臺面層板鋪設后， 及時安裝防護欄桿（圖6）。平臺四周及通道兩側均設置安全防護欄桿，防護欄桿高1.2 m。 立柱采用8# 槽鋼，橫桿均采用f50 鋼管。 欄桿刷紅白相間油漆警示，以達到簡潔美觀的效果，對夜間通行車輛起到警示作用。 欄桿施工完成后進行電力管線鋪設。

圖6 裝配式施工平臺完成圖

6 施工平臺拆除

施工平臺拆除采用“釣魚法”施工工藝。 使用吊車、DZ45 型振動錘逐跨拆除橋面結構、拔除鋼管樁基礎。 由于平臺使用時間比較長，而且拆除時平臺受力較正常使用時大，施工平臺拆除之前需對平臺各連接部位及連接件進行全面檢查，對脫落、老化、銹蝕嚴重的部位先進行加固、維修處理，處理完成后安排吊車上平臺進行拆除。

6.1 平臺面系拆除

先切割拆除欄桿， 接著切割鋪面組合鋼板與次梁工字鋼或橫撐之間焊縫。 平板車轉運到岸上回收場。

6.2 主梁貝雷片拆卸

單跨橋面系、次梁、橫撐拆除后，進行貝雷桁架拆卸：（1）取掉貝雷銷端部保險銷；（2）錘擊貝雷銷，解除主梁上貝雷梁節點處連接；（3） 單跨連接貝雷銷取掉后分組拆除貝雷梁；（4）利用平板車將分組的貝雷梁轉運至臨時堆場附近，拆散后裝車運離施工現場。

6.3 斜撐拆除

單跨貝雷梁拆除完成后，將節點板從鋼管樁割除。 將斜撐吊離，轉運至后場拆解裝車轉運至堆場存放。

6.4 鋼管樁拔除

汽車吊配合將振動錘（DZ45 型）吊安至樁頂，振動錘液壓鉗夾緊鋼管樁后，啟動振動錘。 待鋼管樁周邊土體液化后，汽車吊緩慢吊起鋼管樁，將樁拔除并轉運至場地存放。

7 傳統灌注樁與裝配式灌注樁施工平臺的比較

大部分港口工程水上灌注樁施工平臺是采用傳統的搭設方式，現場鋼管樁在插打過程中必然會存在不同程度的偏位，縱向連接件、水平撐等尺寸需根據現場樁位偏差情況進行相應的調整，縱向連接件、水平撐等材料現場下料長度規格較多，在施工平臺在拼焊過程中，各關鍵節點焊接質量易受人為因素影響較大， 因此傳統施工平臺搭設周期較長、操作難度大、質量不易保證。 施工平臺拆除過程中焊接點需切割，對構件損壞大，不利于重復使用，成本也相對較高，在拆除施工過程中，需配合的設備多，設備與操作人員配合作業，不利于安全管理。與灌注樁施工平臺相比，裝配式施工平臺施工具有明顯的優勢，具體如下：（1）從生產效率上看，裝配式施工平臺可以做到全部配件在工廠按標準制造，后運輸到施工現場，并將配件通過可靠的裝配方式組裝而成，具備標準化設計、工廠化制作、標準化裝配施工等特點， 與傳統施工平臺相比， 從設計、加工、安裝都更加強調標準化、模塊化，效率更高，施工周期更短，可以明顯縮短工期，從而可以帶來明顯的綜合經濟效益。 （2）從材料損耗角度來看，因為裝配式施工平臺基本采用模塊化的配件， 安裝、拆除基本采用螺栓連接拆除。 避免采用切割、切除等方式。 所采用的橫撐、斜撐、抱箍都可以反復利用，可以降低鋼材消耗，還有利于環保，省時省力，可大大的節約資源和費用。 （3）質量保證方面來看， 相對于傳統灌注樁施工平臺都是由工人在工地現場采用氣割、焊接等施工工藝進行來說，裝配式施工平臺可以做到工廠化生產，工人分工協作，人員相對穩定，工人技術熟練，從而保證施工平臺的搭設質量。 （4）從施工安全角度上看，裝配式施工平臺的大部分配件是提前配置完成的，從而大大減少了現場切割、電焊的特種作業內容，也減少了工人水上作業的時間，機械化程度更高，工人的勞動環境得到改善且勞動強度也大大降低，減少勞動資源的投入，從而大大降低了施工安全風險。

8 結論

傳統的灌注樁施工平臺一般結構為上承式鋼木混合結構形式，現場切割及焊接牛腿、縱向連接件、水平撐及剪刀撐以保障施工平臺整體性，施工平臺搭設周期長、 操作難度大且質量不易保證，且施工平臺使用完成后拆除過程需大量切割，對鋼管樁等構件損壞大，不利于重復使用。 而本工程裝配式灌注樁施工平臺，在裝配工藝上采用了鋼管樁相應位置設置平聯，保證了結構整體穩定性。 并且在施工過程中， 能夠快速完成貝雷片梁及面板的安裝，拆除過程大大減少了切割作業保證鋼管樁的完整性，貝雷片等材料可重復使用，平臺施工不需要太多的設備配合，成本相對較為低廉，對工人的數量和技術要求也相對較低，質量容易控制，適合類似工程項目參考運用。