钢板桩在船坞工程中的应用

钢板桩在船坞工程中的应用

2.1.1 设备选型及数量配置

   打桩选用D80、100型柴油锤，插拔导桩及插桩采用50~80吨履带吊配备120KW振动锤，本组合配备8名作业人员组成一个打桩组合。

2.1.2 CAZ箱形钢板桩打桩工艺

   CAZ箱型钢板桩作为坞墙的临坞面，对平面位置和垂直度都有很高的要求。根据我公司CAZ箱型钢板桩沉桩经验，拟设立双层导架，并采用“屏风式插桩，间隔打桩，间隔送桩”的工艺打桩，能够保证打桩质量。

   导架布置及打桩工况见“图2-1CAZ箱a型钢板桩导架布置示意图”、“图2-2CAZ箱型钢板桩打桩工况图”。

   图中工况一为“屏风式插桩”，工况二为“间隔打桩”，工况三为“间隔送桩”。

2.1.3 打桩顺序如下：

（1）测量放线，按设定位置采用振动锤插打导桩；

（2）在测量人员帮助下安装、固定双层导架；

（3）吊机将钢板桩起吊至基本垂直状，人工辅助将CAZ钢板桩套入前一根的锁口内和导架的限位中，自然下滑至泥面位置；

（4）吊机脱钩，振动锤钳口夹紧钢板桩顶部的钳口板（或桩前后背板）；

（5）调整吊机、振动锤与钢板桩的垂直度，开启振动锤插桩，至“工况一”的状态，依次插桩约8~9根（一屏风的步长）；

（6）移开吊机及导架，打桩机就位，间隔锤击打桩，按1、3、5、7的顺序，打桩至泥面标高，如“工况二”的状态a；

（7）然后按6、4、2的顺序将余下的桩打到泥面标高，如“工况二”的状态b；

（8）再间隔锤击，先按1、3、5、7的顺序将桩深送至设计标高，如“工况三”的状态a；

（9）最后按6、4、2的顺序将余下的桩深送至设计标高，留8号桩作为下一个屏风插桩的标桩，如“工况三”的状态b。

按上述工艺步骤依次施工完成CAZ箱型钢板桩施工任务。

2.1.4射水辅助插桩工艺

在特殊的地质条件下，沉桩特别困难时，在正常设备情况下，我们会增加一台打桩机悬挂振动锤，振动锤沿打桩机筒体轨道移动，并在钢板桩迎坞锁口两侧设置射水钢管，在插桩过程中辅以射水插桩作业，待插桩到位后，拔出射水钢管反复利用，其余过程相同，射水辅助插桩见图2-4。

常用的振动插桩主要是利用高频振动在桩周砂层暂时形成薄薄的液化层，导致桩周砂层阻力下降，有利于桩在较小的荷载（桩重加锤重）作用下即可获得较大的贯入度。而桩端射水的作用是利用压力水扰动密实的砂层，并将少量的砂带走，桩尖受到的阻力大幅度下降，同时沿钢板桩外壁上涌水流将桩周及锁口受到的砂层阻力大大降低，因此振动辅以射水插桩将使钢板桩插桩效率显著提高。

射水辅助插钢板桩的优点是效率高、垂直度及平面位置控制容易、脱锁率低，但是比正常打桩组合多投入机械设备（增加打桩机和水泵各一台）。

2.2  水上振动插桩，锤击送桩

     本工艺主要适用于水上打CAZ钢板桩或水上深送PU、AU等普通钢板桩。在实际施工过程中，CAZ钢板桩施工主要包括插桩、打桩两道工序，而深送PU、AU钢板桩则包括插桩、打桩及送桩三道工序，因此本方案以PU钢板桩水上深送施工为例进行阐述。

     正常设备组合为打桩机船、振动锤，并配备相应的送桩器，导向装置为单层导架。

2.2.1 设备选型及数量配置

     打桩锤为打桩船自带的D80、100型柴油锤，振动锤选用90、120KW振动锤，

2.2.2 PU钢板桩打桩工艺

     深送的PU钢板桩一般是作为深层的止水措施，对平面位置和垂直度的要求不高，插桩时采用单层导架，并采用“屏风式插桩，间隔打桩，间隔送桩”的工艺打桩，深送作业采用特制的加长替打进行送桩，能够保证打桩质量。考虑到钢板桩需要锤击深送，单根钢板桩刚度小，而且数量多,一般方法是打桩前将三根钢板桩拼接成一组(一般奇数拼接对称性好,有利于平面位置控制),然后按照“振动插桩,间隔打桩,间隔送桩”的工艺进行打桩作业。

插桩、打桩、送桩工艺见“图2-6 钢板桩打桩顺序示意图”、“图 2-7钢板桩打桩、深送示意图”

2.2.3 打桩顺序如下:

(1)测量放线,按设定位置采用振动锤插打导桩,在测量人员帮助下安装、固定导架;

(2)小钩将钢板桩吊起,人工辅助把该桩与前桩锁口相套,然后放松小钩,使钢板桩从导架中下落,在人泥前用限位器将钢板桩限位,最后彻底放松小钩使钢板桩入泥,由于导架和限位器的作用,钢板桩可以稳定;

(3)打桩船大钩吊振动锤夹住钢板桩,开动振动锤沉桩至预定标高;

(4)按上述 1~3 步骤,依次插桩约 8 组(一屏风的步长);

(5)重复上述 1~4 步骤,完成 3~4 个屏风的钢板桩插桩作业,见图 2-6;

(6)移除导架,使用加长替打,按照图 2-7 的打桩顺序完成 4 个屏风内大部分钢板桩的打桩、送桩作业;

(7)在打桩约至中间部位时,从另一端开始,按照1~6 步骤完成合拢口前剩余部分钢板桩打桩作业;

(8)测量合拢口的尺寸及倾斜度,制作合拢桩;(9)进行钢板桩止水屏风的合拢作业,完成止水钢板桩施工任务

合拢口的异性桩采用加长桩,加长桩的断面尺寸及倾斜根据现场实测数据进行制作,对钢板桩屏风的合拢比较有利。

2.3陆上振动打桩

本工艺是“陆上振动插桩,锤击送桩”工艺的特殊情况,见“图 2-8 陆上振动打钢板桩”,该工艺主要适用于陆上打单榀 PU、AU 等不需深送的普通钢板桩,正常设备组合为履带吊、振动锤各一台,导向装置为单层导架。在沉桩精度要求较高或因地质原因打桩比较困难时,我们采用的打桩组合为履带吊、打桩机、振动锤各一台,导向装置为变幅双层导架。这样可提高打桩的正位率、减小倾斜度、降低纠偏桩的使用数量、提高打桩效率,当然钢板桩脱锁的可能性大大降低

2.4水上振动打桩及水上锤击打桩

水上振动打桩及水上锤击打桩是“水上振动插桩锤击送桩”特殊情况,见“图2-9 水上振动打桩”。该工艺主要适用于水上打顶标高较高的 PU、AU等普通钢板桩,正常设备组合为起重船(或打桩船)、振动锤各一台,导向装置为单层导架(或变幅双层导架)。在这种情况下优先使用起重船,根据桩长采取单榀或奇数多榀组合均可施工,在起重船不足时可考虑打桩船直接锤击沉桩,但钢板桩应为多榀组合(一般为三根一组),否则钢板桩在重锤打击下易变形。水上锤击打桩对钢板桩的刚度要求较高,垂直度控制比较困难,而且纠偏的桩的使

用频率较高。

3 施工要点及常见问题处理

由于钢板桩主要用于结构外露面或结构止水,因此和一般结构桩基施工相比，钢板桩打桩施工是一个要求相对细致、谨慎的施工过程。但钢板桩的施工质量受地质、设备、施工工艺以及钢板桩自身的质量影响很大，同时在施工工艺以及钢板桩自身的质量影响很大，同时在施工中也会遇到一些问题，在下文中对公司多年钢板桩施工总结的要点及施工中实际问题处理进行简要的叙述。