管板組合樁結構在深水港碼頭的應用

曹志巍 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概況

廣州南沙港區四期水工項目中，10萬噸級集裝箱泊位和1萬噸級的駁船泊位采用管板組合的單錨板樁結構。鋼板樁結構采用熱軋鋼板樁，共5個型號。其中在海輪1～4#泊位及駁1～12#泊位前墻管板組合樁采用320t履帶吊+HD180柴油錘+YZ-300L型液壓振動錘進行打樁施工；后墻管板組合樁采用挖掘機+打拔樁機進行打樁施工。

管板組合樁在深水碼頭上的應用，特別是挖入式港池中，可采用干施工的方法，綜合重力式沉箱和高樁梁板式結構的優點，結構簡單，樁基承載能力強，整體穩定性好。

2.管板組合樁結構闡述

在廣州南沙港區四期水工項目中，施工區域為開挖式港池，因此在港池疏浚前，碼頭結構施工為干施工類型，樁基施工不需要打樁船舶等水上設備，不受潮水影響。

本項目在開展管板組合樁作業時，分前墻、后墻兩部分依次施工，其中在海輪碼頭施打1045 根鋼管樁、1068組鋼板樁+1根單片鋼板樁；駁11～12#泊位施打72根鋼管樁、70組鋼板樁；駁1～10#泊位施打12根鋼管樁、14組鋼板樁，所用鋼管樁樁徑分別為φ2032mm、φ1626mm、φ 1000 m m 三種規格，壁厚為24mm、20mm、18mm，材質優先選用Q420B和Q355B；鋼板樁的結構則為熱軋型444鋼板樁，型號分別有Z48-700、Z44-700、Z36-700、Z26-700、Z26-630、Z14-700五種。

為更好地保證鋼管板組合樁施工質量，驗證其打樁設備的適應性以及復核沉樁的控制標準和檢驗基樁承載力，在正式打樁前，施工人員先展開了一段試樁作業，以此作為調整設計樁長的依據。試樁的數量和樁位分別為φ2032管板組合樁試樁施工，并將海輪1#泊位HL-A-001～004鋼管樁或駁12#泊位BC-E-001～004鋼管樁作為試驗樁，長度分別為36m、36.3m，所有試沉樁均嚴格按《水運工程地基基礎試驗檢測技術規程》（JTS 237-2017）檢測高應變動力，并進行復打測試校核，注意復打樁數不宜小于3根。

3.管板組合樁結構施工要點

3.1 施工準備

（1）施工測量。為便于現場施工控制，組合樁軸線兩端設立2個臨時控制點并定期復核觀測。由于本工程管板組合樁施工精度要求非常高，施工關鍵是打好鋼管樁。鋼管樁施工時必須全過程監測鋼管樁的垂直度及偏位情況，過程中使用全站儀對沉樁過程中的垂直度進行控制。要求保證鋼管樁插打到位后樁位以及垂直度偏差≤1%。精確計算每根鋼管樁的位置，施工過程反復測定。根據以往項目施工經驗，管板組合樁碼頭在施工過程存在向海側偏移現象，所以該項目考慮前墻管板組合樁施工軸線向陸側預留50mm的偏移量，后墻錨定結構管板組合樁施工軸線向陸側預留30mm的偏移量。

（2）場地準備。施工場地經真空預壓處理后需進行卸載及開挖，開挖至標高+4.0m，以此保證打樁區能順利實施。打樁前應進行道路修筑，確保鋼管樁及鋼板樁能正常運輸及設備正常通行。

3.2 導向架制作及安裝

（1）導向架制作。根據本工程組合鋼板樁的特點，項目部專門組織施工人員設計管板組合樁施工的導向架。導向架是確保打樁質量的關鍵之一，導向架必須有足夠的強度和剛度，因打樁時樁的軸線偏差和傾斜控制要靠導向架來限位導向。φ2032mm管板組合樁導向架橫、縱梁、立柱及拋撐采用工45的工字鋼鋼制作，其中橫、縱梁及立柱均為雙拼工45工字鋼，斜撐采用工25工字鋼。導向架設計成上下兩層門字形動雙層式導向架，導向架高度為8m，長度為15m。在上下橫縱梁上設置可調節的導向輪，以便對鋼管樁的傾斜、偏位、垂直度進行控制。

（2）導向架安裝。首先是施打定位錨樁：安裝導向架前需在導向架四角處設置錨定抗滑樁，錨定樁為φ630鋼管樁、長10.5m，先在圖紙上計算定位錨樁與管板樁墻軸線的距離，在現場測放出管板樁組合墻軸線后，采用鋼卷尺測量定位錨樁位置，每個施工段均需施打定位錨樁；定位錨樁采用履帶式起重機起吊振動錘進行施打，將定位錨樁施打至露出地面一定距離后（便于安裝導向架即可）再安裝導向架。其次是安裝導向架：打好定位錨樁后在4根錨定樁同一平面焊接牛腿，用履帶吊將已拼裝好的導向架吊起，把導向架放置牛腿的位置上再采用鋼板進行焊接加固，另外，導向架分上、下兩層，每層在沿軸線方向和垂直軸線方向均有定位板加上限位螺栓。導向架搭設時保證上、下兩層卡位與鋼管樁樁位對應，平面位置誤差＜±15mm；上下兩層定位板垂直度偏差沿軸線方向＜0.6%，垂直軸線方向＜0.8%。只有導向架安裝精度高于鋼管樁施工精度要求方可保證鋼管樁插打精度滿足設計及規范要求。

3.3 沉樁施工

3.3.1 吊裝

待導向架安裝固定經確認過其平面尺寸及垂直度后符合要求后，進行鋼管樁的起吊工作。鋼管樁吊點設置在樁頂下方15cm的位置，開孔直徑9cm。鋼管樁吊入導向架采用320t履帶吊，采用兩點起吊法。因鋼管樁自重較大直接吊裝會對鋼管造成受壓變形，需要設置扁擔橫梁抵抗由鋼絲繩的拉力產生的壓力對鋼管樁造成的破壞。吊環采用鋼板壁厚40mm的Q 235 B 鋼板焊接，扁擔梁采用H500×300型鋼。待鋼管樁在導向架內靠自重及導向架支撐穩定后進行脫扣。

3.3.2 插樁施工

待鋼管樁放置穩定后，首先采用320t履帶吊機配合將鋼管樁吊起，直至樁尖底部超過導向架頂部后，人工配合將鋼管樁對準定位板后將樁慢慢插入土中，待鋼管樁放置穩定后用320t履帶吊起吊YZ-300L液壓振動錘夾鉗夾牢樁的頂端，用2臺經緯儀或全站儀成90°交匯將樁定準位置后起動振動錘開始沉樁。如發現樁稍有偏位，測量員立即通知打樁專職指揮進行調整，插樁直至尚有約50%的樁長露出地面；若樁位偏差吊機無法調整時拔起樁后重新振插，直到符合質量為求為止。

3.3.3 鋼管樁錘擊沉樁作業

先用320t履帶吊用YZ-300L液壓振動錘把鋼管樁插至導向架橫梁上口約1.2m的位置或插至無法下沉的位置，然后拆除導向架，用320t履帶吊起吊HHP40液壓沖擊錘把鋼管樁送至設計標高。為保證鋼板樁鎖口能順利套入鋼管樁的鎖口，要求已經振插到位的鋼管樁之間凈距誤差＜20mm，垂直度偏差＜1%。

3.3.4 鋼板樁沉樁施工

鋼板樁在鋼管樁沉樁完成后施工，首先采用180t履帶吊+YNZ2-200T-6-W型電動振動錘直接沉樁，施工至無法下沉為止，后續再采用320t履帶吊+YZ-300L液壓振動錘沉樁至設計標高。

4.施工效果

陸上沉樁的位置偏差為±50mm，低于水上沉樁位置偏差，并且通過定位架的輔助，有效樁基的垂直度、精確度，管樁與板樁的緊密度較好。

管板組合樁施工完成后進行水泥攪拌樁施工，對海側的樁基產生擠壓偏移，偏移量為20～30mm左右。兩軌間回填材料采用輕質泡沫土結構，其整體性強、質量較輕且不透水，對前沿胸墻的側壓力低于傳統回填砂結構。港池疏浚后的沉降位移監測數據顯示垂直前沿方向的位移普遍為8～12mm之間，綜合累計位移約30～40mm，低于沉樁預留50mm的偏移量。

5.結語

綜上所述，在施工時需要立足于項目本身的特點，技術人員在考慮環境因素制約條件之外，還要對鋼管板組合樁結構的施工工藝了如指掌，并因地制宜制定出合理的施工方案和應急措施，保證工程順利開展。文中對廣州南沙港區四期水工項目中的鋼管板組合樁施工作業的闡述與分析，具備一定的指導意義，可供類似工程人員在實操中參考和借鑒。