浅谈海上钢管桩的施工

王善武　刘振爽

【摘 要】本文结合威海长会口大桥栈桥、平台基础钢管桩的施工，对海上钢管桩的施工特点及施工中出现的质量问题作了详细的分析。

【关键词】威海长会口大桥；海上钢管桩；施工

0.工程概况

威海长会口大桥是威海市环海公路的重要组成部分，桥梁全长2004m，桥型布置为3*（4*25）+2*（4*35）T梁+（117+230+117）双塔双索面斜拉桥+4*（4*35）+4*（4*25）T梁。桥位区海洋性气候特点突出，其施工前期修筑栈桥、平台均采用钢管桩基础。

1.钢管桩应用现状及施工特点

1.1钢管桩应用现状

钢管桩基础具有施工快捷、安全以及机械化作业程度高的特点，常在大型海上桥梁、港口及码头下部结构中采用，具有可观的应用前景。近年来，桥梁钢管桩基础被广泛应用，最突出的工程实例就是东海大桥和杭州湾大桥，其海上临时平台、栈桥也广泛应用钢管桩基础。

1.2海上钢管桩沉桩施工的特点

海上钢管桩沉桩施工，定位难以使用常规测量方法，需要采用GPS测量定位技术，海上自然条件恶劣，有效作业时间少。

2.桩基施工

2.1钢管桩加工及运输

钢管桩由厂家按图纸通长加工成型，在施沉过程中不需要进行管节接长，钢管桩在厂家加工时应保证直缝错位。成品进场时，厂家必须提供卷制钢管桩所用钢材的产品合格证、质量保证书以及钢管桩的出厂产品合格证。钢管桩进场前严格按质量检查程序进行检验，主要检验内容包括钢管桩的焊接质量及外形尺寸。钢管桩用驳船运输至工地。

2.2测量放样

钢管桩施工采用全站仪测量。

2.3钢管桩插打注意事项

（1）钢管桩施打时要注意桩顶标高的控制，桩顶标高应控制在正误差10cm以内。当钢管桩进尺极慢或施沉困难时，则不能强行施沉，以免钢管偏位或变形，要分析其原因。

（2）钢管桩施打时，若桩顶有损坏或局部压屈，则对该部分予以割除并接长至设计标高。

（3）钢管桩施工的平面位置、倾斜度必须满足下列要求：平面偏位≤300mm，倾斜度≤1%。

3.钢管桩在沉入过程中发生的质量问题

3.1钢管桩顶变形

3.1.1现象

钢管桩在施打过程中，特别是较长的桩，经大能量、长时间打击，产生变形。

3.1.2原因分析

（1）遇到了坚硬的障碍物，如大石块、混凝土大块等物难于穿过。

（2）遇到了坚硬的硬夹层，如较厚的砂层、砂卵石层等。

（3）由于地质描述不详，勘探点较少。

（4）桩顶的减振材料垫的过薄，更换不及时，选材不合适。

（5）打桩锤选择不佳，打桩顺序不合理。

（6）稳桩校正不严格，造成锤击偏心，影响了垂直贯入。

（7）场地平整度偏差过大，造成桩易倾斜打入，使桩沉入困难。

3.1.3防治措施

（1）根据地质的复杂程度进行详细勘察，加密探孔，必要时，一桩一探（特别是超长桩施打时）。

（2）放桩位时，先用钎探查找地下物，及时清除后，再放桩位点。

（3）平整打桩场地时，应将旧房基等物挖除掉，场地平整度要求不超过10%，并要求密实度，能使桩机正常行走，必要时铺砂卵石垫层、灰土垫层等措施。

（4）穿硬夹层时，可选用射水法、气吹法等辅助措施。

（5）打桩前，桩帽内垫上合适的减振材料，如麻袋、布轮等物，随时更换或一桩一换。稳桩要双向校正，保证垂直打入，垂直偏差不得大于0.5%。

（6）打坏变形的桩顶，接桩时应割除掉，以便顺利接桩。

（7）施打超长又直径较大的桩时，应选用大能量的柴油锤，以重锤低击为佳。

3.2沉桩达不到设计要求

3.2.1现象

桩设计时是以贯人度和最终标高作为施工的最终控制。一般情况下，以一种控制标准为主，以另一种控制标准为参考。有时沉桩达不到设计的最终控制要求。

3.2.2原因分析

（1）勘探点不够或勘探资料粗略，对工程地质情况不明，尤其是持力层的起伏标高不明，致使设计考虑持力层或选择桩尖标高有误，也有时因为设计要求过严，超过施工机械能力或桩身混凝土强度。

（2）勘探工作是以点带面，对局部硬夹层或软夹层的透镜体不可能全部了解清楚，尤其在复杂的工程地质条件下，还有地下障碍物，如大块石头、混凝土块等。打桩施工遇到这种情况，就很难达到设计要求的施工控制标准。

（3）以新近代砂层为持力层时，由于新近代砂层结构不稳定，同一层土的强度差异很大，桩打入该层时，进入持力层较深才能求出贯入度。但群桩施工时，砂层越挤越密，最后就出现无法下沉的现象。

（4）桩锤选择太小或太大，使桩沉不到或沉过设计要求的控制标高。

（5）遇到了较厚的硬夹层，穿过极为困难，或要求双控制（进入持力层较多、贯入度过小）。

（6）接桩质量不符合设计要求，焊接处开裂。接桩选择的土层部位，未避开硬持力层或硬夹层处。

3.2.3防治措施

（1）遇有硬夹层时，可采用植桩法、射水法或气吹法施工。 植桩法施工即先钻孔，把硬夹层钻透，然后把桩插进孔内，再打至设计标高。钻孔的直径要求，以方桩为内切圆，空心圆管桩为圆管的内径为宜。无论采用植桩法、射水法或气吹法施工，桩尖至少进入未扰动土6倍桩径。

（2）在施工方案中，明确写出遇到厚硬夹层选用射水法或气吹法的措施与要求。如不能满足设计双控要求时，应会同设计研究出解决问题的有效办法，以满足设计要求。

（3）根据地质报告，应避免在硬夹层、硬持力层中或接近这样的土层中接桩，以减少接点处出现开裂、错位等现象。

（4）钢桩焊接，上下节应严格校正垂直度，质量要求按钢结构的操作规程，气温低于0℃或雨雪天，无可靠措施确保焊接质量时，不得焊接，每个接头焊完后应冷却1-2min后方可锤击。

（5）当桩尖所穿过土层较厚、较硬，估计穿透有困难时，在桩下端部可增焊加强箍，加强箍壁厚一般大于9mm，高度在300mm左右，以便较顺利沉入。

3.3钢管桩桩身倾斜

3.3.1现象

桩身垂直偏差过大。

3.3.2原因分析

（1）打桩机架挺杆导向固定垂直于底盘，不能作前后左右微调，或虽能微调，但操作不方便。在沉桩过程中，如果场地不平，有较大坡度，挺杆导向也随着倾斜，则桩在沉入过程中随着挺杆导向也会产生倾斜。

（2）稳桩时桩不垂直，桩帽、桩锤及桩不在同一直线上。

（3）钢桩制作中桩身弯曲超过规定，桩尖偏离轴线较大（地面操作），打入过程中接桩未校正好就进行接桩，产生的偏斜过大，焊接质量不合格。

（4）桩入土后，突遇大块坚硬障碍物，把桩尖挤向一侧。

（5）钢桩运输、堆放不合要求，搬运、吊放有强烈撞击，造成桩体损坏或弯曲。

3.3.3防治措施

（1）施工前，把打桩场地内一切地下障碍清除掉，尤其是桩位下的障碍物，必要时对每个桩位用钎探了解，最后放桩位点。

（2）在最初击打校正稳好的桩时，要用冷锤（不给油状态）击打2—3击，以再次校正，若发现桩不垂直，应及时纠正，如可能，应把桩拔出，找出原因，重新稳桩校正后再施打。

（3）接桩时，上下节桩应在同一轴线上，接头处必须严格按照设计要求及焊接质量规程执行。

（4）遇到较厚且坚硬的砂或砂卵石夹层采用射水或气吹法时，要随时观察桩的沉入情况，发现偏斜立即停止，采取措施后，方可继续施工，也可选用管内取土的办法以助沉。

（5）发现桩顶打坏，不能正常接桩时，应割除损坏部位再进行接桩。

（6）施打前，要保护好桩顶，桩帽内垫上合适的减振材料，并及时更换，以减小桩顶的损坏率。

（7）根据地质穿透的情况，桩的断面尺寸、长度，桩的密集程度，单桩竖向承裁力及施工条件，合理选择桩工机械，以重锤低击为准。

（8）钢桩运输、吊放、搬运，应防止桩体撞击，防止桩端、桩体损坏或弯曲，堆放不宜太高。场地平坦坚实，排水畅通，支点设置合理，两端应用木楔塞住，防止滚动、撞击、变形。

4.结束语

海上平台、栈桥的建成使海上工程的施工具备了可行性，同时也缩短了施工工期，提高了工作效率。但海上钢管桩的施工还存在较多问题，如在海水中的防腐等，还有待与我们进一步的分析、完善 。 [科]