姜明佐

（中交一航局第二工程有限公司，山東青島 266000）

0 引言

長島綜合試驗區(qū)小欽島、北隍城二級漁港升級改造及維護項目工程分別位于山東省的最北端小欽島及北隍城島上。

該工程為碼頭兼防波堤結(jié)構(gòu)，水工主體設(shè)計采用嵌巖鋼樁管，共計173 根。鋼管樁長度均在31m 以內(nèi)，最短長度為8.2m。設(shè)計要求鋼管樁打入中風(fēng)化巖2m以上，且大部分為1∶4 斜樁。

設(shè)計樁頂標高1.8m，高潮位＋2m，壓樁后打樁船原有的抱樁器無法進行抱樁，共計有119 根17m 以下鋼管樁無法正常抱樁；打樁船進行仰樁施工時，龍口高于水面0.5m 左右，在高潮位打樁船替打有滑脫風(fēng)險，造成打樁船無法正常施工。如何解決超短樁的正常打設(shè)是工程順利實施的關(guān)鍵[1]。

1 課題研究內(nèi)容

為解決超短鋼管樁的正常施工，需從以下幾方面進行深入的研究：

第一，選擇合適的樁錘，保證鋼管樁嵌巖的深度符合設(shè)計要求。

第二，解決超短鋼管樁在入泥前的穩(wěn)定問題，防止出現(xiàn)溜樁及替打滑脫現(xiàn)象。

第三，工程斜樁較多，樁頂標高較設(shè)計高水位低，解決全天候沉樁難題。

2 技術(shù)原理

2.1 樁錘的選擇

從2 個島嶼工程中選取一段覆蓋層最厚及中風(fēng)化強度最大的斷面進行計算分析，見圖1。

圖1 樁基斷面圖

參數(shù)選取見表1。

表1 各巖土層參數(shù)表

鋼管樁：北隍城鋼管樁直徑1100mm，樁長取30.9m，壁厚為18mm（其中50cm 樁靴壁厚為36mm），樁重為13.6t，入泥深度19m。擬選用D138 柴油沖擊錘驗算沉樁的可能性，見圖2。

圖2 D138-32 筒式柴油打樁錘技術(shù)參數(shù)表

可打性計算結(jié)果如圖3所示。

圖3 可打性計算結(jié)果

結(jié)論：從可打性分析結(jié)果看可以實現(xiàn)沉樁，終錘貫入度為6mm（較低），錘擊數(shù)為356 錘（與施工時數(shù)據(jù)基本相同）。

2.2 簡易抱樁器的使用

鋼管樁設(shè)計樁長較短，最短僅有8.2m 長，而打樁船抱樁器距離甲板有5m 高，在鋼管樁施工穩(wěn)樁過程中，由于樁長較短壓樁后樁頂即低于抱樁器，抱樁器無法發(fā)揮作用，需要將液壓抱樁器整體改造至水面位置方可使用，所有的油路、電路、控制系統(tǒng)均需進行改造，且改造時間較長，將嚴重影響船機進場時間[2]。

按照經(jīng)濟快速的原則，在打樁架靠近水面位置，參考原有的液壓抱樁器設(shè)計加工一套利用絞車控制的簡易抱樁器。主要在樁架上使用軸承連接兩根2m長的32#H 型鋼（兩翼加焊筋板），并在前后左右四個方向安裝與原有抱樁器相同的導(dǎo)向滑輪。簡易抱樁器的開閉采用定滑輪與甲板上的2 臺絞車鋼絲繩連接進行控制，見圖4。

圖4 簡易抱樁器

2.3 送樁器的設(shè)計

由于設(shè)計樁頂標高為＋1.8m，而高潮位為＋2m，打樁船在仰樁施工時龍口高于水面0.5m 左右，在高潮位施工時，打樁船樁帽有脫落的風(fēng)險，造成打樁船無法在高潮位施工，嚴重影響打樁效率。

為解決高潮沉樁難題，經(jīng)過研究加設(shè)送樁器，使鋼管樁在沉樁過程中不受潮汐漲落影響，大大提高施工效率。具體做法：采用壁厚20mm（壁厚大于鋼管樁）、長度3m 的鋼管樁加上厚50mm 的替打鋼板以及定位筋板制成送樁器。在高潮位提前將送樁器連接在鋼管樁上，打樁船替打直接套在送樁器鋼管上進行打設(shè)，可保證打樁船連續(xù)進行沉樁施工，不再受潮水影響。見圖5、圖6。

圖5 送樁器施工圖

圖6 送樁器加工圖

2.4 操作要點及注意事項

第一，鋼管樁立樁后，簡易抱樁器通過操控甲板上的兩臺絞車將鋼管樁抱緊，需先安排人員檢查抱樁器上的四個滑輪是否與鋼管樁貼緊，再采用起降鋼管樁的方式檢查抱樁器抱樁是否穩(wěn)固，檢查無誤后操作人員將抱樁器前端的固定桿鎖緊，最后再調(diào)整樁架的斜度進行斜樁施工。

第二，在高潮位進行錘擊施工時，由于設(shè)計樁頂標高較低，需時刻注意防止樁帽和替打從龍口脫落。如不能一次性沉樁到位，打樁船可先將樁帽脫離后吊起送樁器安裝至鋼管樁上；安裝完成后安排人員檢查送樁器與鋼管樁對接是否緊密，防止出現(xiàn)單點受力的情況；在復(fù)打時首錘采用1 擋施工，錘擊時技術(shù)人員應(yīng)隨時觀察該對接位置是否出現(xiàn)異常擾動，見圖7。

圖7 送樁器安裝圖

3 工藝實施效果

3.1 工程實施的創(chuàng)新點

第一，該工程通過計算確定樁錘選型，保證鋼管樁的嵌巖深度符合設(shè)計要求。

第二，通過技術(shù)改進，應(yīng)用簡易抱樁器解決了超短型嵌巖鋼管樁在穩(wěn)樁時因樁長太短抱樁器無法抱樁定位而導(dǎo)致出現(xiàn)的溜樁及替打滑脫現(xiàn)象。

第三，通過技術(shù)改進，采用送樁器加長鋼管樁，解決了受設(shè)計樁頂標高影響高潮位無法正常施工的難題。

在已完成的鋼管樁中通過高應(yīng)變檢測樁基承載力均滿足設(shè)計要求。

3.2 工藝需改進之處

第一，送樁器與鋼管樁安裝完成后，務(wù)必安排人員沿對接接口進行檢查，確保對接嚴密、不存在單點受力的情況，方可指揮打樁船錘擊。錘擊時需試打一錘，觀察鋼管樁是否有大的擾動，確認無誤后打樁船再繼續(xù)施打。

第二，該送樁器底部定位十字筋板高度為50cm，在實際使用時發(fā)現(xiàn)深入鋼管樁內(nèi)定位長度不足，造成打樁船需要反復(fù)調(diào)整就位方能對接嚴密。送樁器的十字定位筋板高度應(yīng)取樁內(nèi)徑的1 倍以上，加工時應(yīng)嚴格控制尺寸。

第三，簡易抱樁器僅通過鋼絲繩與甲板后方絞車連接，在施工時由于鋼絲繩由延展性，在斜樁施工時在受力下出現(xiàn)抱樁不穩(wěn)的情況，在抱樁器閉合完成后在前端采用一根加固桿進行加固鎖緊后方可滿足施工要求[3]。

4 效益評估

目前，鋼管樁打設(shè)已完成34 根，利用送樁器打設(shè)完成8 根，經(jīng)過高應(yīng)變檢測，所施打鋼管樁均滿足設(shè)計要求。

送樁器的加工費用為8000×3.1＝2.48 萬元，每天2 個潮水共增加6 小時的作業(yè)時間，僅每天船機費用減少6/24×5.2＝1.3 萬元（打樁船費用4 萬元/天、運裝船1 萬元/天、錨艇0.2 萬元/天），該工程預(yù)計作業(yè)30 個作業(yè)日，預(yù)計最少產(chǎn)生效益：1.3×30-2.48＝36.52 萬元。

改造原有抱樁器，廠家報價為55 萬元，且改造時間最少15 天以上；簡易抱樁器費用僅為1.24 萬元（鋼材費用1.6t×5000＝0.9 萬元、人工費300×8＝0.24萬、輔材費用0.1 萬元），生產(chǎn)效益53.76 萬元。

通過技術(shù)革新，僅船機直接費用就節(jié)省了90.28萬元。

5 結(jié)語

該工程是長島地區(qū)因國家環(huán)保政策影響首個由重力式碼頭變更為高樁碼頭的項目，超短型嵌巖鋼管樁在長島地區(qū)無任何經(jīng)驗可以借鑒。超短型嵌巖鋼管樁的順利施打為長島后續(xù)的碼頭建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗、打消了大家能否在長島地區(qū)進行鋼管樁碼頭建設(shè)的疑問。目前，長島后續(xù)已有多個島嶼碼頭已經(jīng)立項均采用了鋼管樁碼頭結(jié)構(gòu)，社會效益和經(jīng)濟效益巨大。