浅谈钢板桩施工及常见问题处理

刘志峰

摘 要：对于板桩结构形式的码头工程，我国目前尚无技术规范，一般是根据设计图纸，参考国内外相关文献资料，针对工程的实际情况进行施工。本文结合刚果（布）OYO内河码头项目主码头18.5米钢板桩施工实例论述钢板桩施工技术及常见问题处理措施。

关键词：钢板桩沉桩；施工技术；常见问题

一、工程概况

刚果（布）OYO内河码头项目主码头为长200米钢板桩直立式码头，板桩幕墙采用设计长度为18.5米和13.1米两种钢板桩，其中18.5米长钢板桩总长为126延米。后排锚固钢板桩设计长度为9米。

水文情况：施工期间河水水位为+92.8米，钢板桩设计顶高程为+93.5米。水流速为1.5米/秒。地质情况：根据地址钻探资料显示，场地内埋藏的地层主要有回填砂、第四系沉积层及第四系冲积层。从上到下依次为素填土（0～3米），细砂（3～10米），粉砂（10～19米），施工深度范围内标准贯入锤击数N（击/30cm）为2～42次，在SC3钻孔附近存在约1.5米厚较硬地质层（约7米深位置），标准贯入锤击数高达42次。

二、施工机具选择

三、施工技术及要求

（一）沉桩的方法选择。钢板桩沉桩的方法选择应根据单桩长度、纵向长度、地质情况、现场施工状况及精准度要求等多方面考虑，一般分为单桩打入法和屏风式打入法。单桩打入法是指将1 或2 根桩插打至正确位置，然后打至设计高程，如此重复直至最后一根桩打完。此法的优点是所需桩锤的功率较小，单桩打入耗时较短，缺点是钢板桩打入过程中容易发生倾斜、扭转或曲折。

屏风式打入法是指首先将20～30 根桩打入足够的深度形成桩墙，使它们不需要导向架也能立稳，然后在桩墙两端打入1～2 根桩，再将中间的桩依次打入相同深度，重复以上操作，将整个打桩工作分几次完成，最后将全部钢板桩打至设计高程，每次打桩的入土深度应以打桩锤夹具长度为限，最大不应超过1.5m。屏风式打入法的缺点是需要使用大型机具，且需要多次移动打桩机或振动锤，一根桩需要多次打设才能达到设计高程，因此该法作业任务繁重。但此法适用于打桩精度要求较高的工程，因为它可以减小钢板桩的倾斜、扭转和曲折。

根据国内外沉桩经验，钢板桩沉桩施工均要求先设置导向架，然后依靠导向架的导向作用，使钢板桩正确入位，以便打设。但是有些工程由于自身条件限制，也可选择采用无导架打设方案。OYO内河码头项目主码头18.5米钢板桩由于单桩长度较长，国外监理精准度要求较高，所以选择采用双层导向架屏风式打桩方法，以减小钢板桩的倾斜、扭转和曲折。

（二）主要施工方法。（1）设置打桩定位轴线。定位轴线是钢板桩的基准线，定位轴线准备用全站仪进行虚拟定位，观测点设置在定位轴线的延长线上，当打钢板桩时用经纬仪和全站仪进行实时观测。（2）安装导向架。在平行于定位轴线两侧，每隔2m到4m打入一根定位钢板桩，在定位钢板桩上焊接牛腿，并铺设纵向导梁形成钢板桩打设过程中的定位导向架。牛腿采用200mm的工字钢或槽钢，纵向导梁采用360mm或400mm的工字钢。

施工中应根据实际情况确定定位桩的桩顶高程和上下两层导梁间距，纵向导梁先点焊在定位桩的牛腿上。导向架基本完成后，再对纵向导梁进行精确调试，具体调试方法：以全站仪放出的钢板桩轴线作为基准线，然后把全站仪或经纬仪架设在轴线上观测，用千斤顶调整纵梁位置，使内外纵梁的距离保持在一个桩体厚度加预留允许误差（2cm）的范围。（3）钢板桩准备。钢板桩检查：钢板桩经过装卸、运输、会出现撞伤、弯扭及锁口变形，钢板桩在打设前必须进行检查，剔除锁口破裂、扭曲、变形的钢板桩。（4）插打钢板桩。钢板桩的沉桩应从一端开始向另一端推进。为了确保插打位置准确，第一片钢板桩是插打的关键。插打时钢板桩背紧靠导向架，边插打边将浮吊钩缓慢下放。这时在轴线及垂直轴线的两个方向用经纬仪观测，以确保钢板桩垂直度。第一根钢板桩打设到初始预定高程后，顺着事先固定好的导梁依次插打排列其它钢板桩，钢板桩顺前一根钢板桩的锁口插入，待桩底临近地面时对钢板桩前侧锁口进行定位加固，启动振动锤分次沉设至与第一根钢板桩的标高相同。板桩在排列过程中可采取挂篮配合施工，以便工人可以在高处对锁扣配合插桩。钢板桩沉设时，采用全站仪跟踪测量，随时检查钢板桩的偏位情况，当钢板桩发生偏斜时及时校正。当钢板桩向前倾斜偏差不大时，可以采取钢索向后拉挤的方式校正，当偏斜过大不能用拉挤的方法调整时，应拔起重插。（5）沉桩过程控制。确保插桩时导梁变形和震动变幅偏差的总和≤15mm，横向限位装置富裕间隙≤10mm。插桩时宜采用斜插法，在插桩开始时，桩顶向后倾预留量控制在15cm左右（相对于桩尖），然后保持锁口紧贴慢慢落锤，待桩尖接近地面时，在上下导梁上同时安装横向限位装置保证钢板桩位置准确；启动振动锤使钢板桩插入土中，插桩入土深度控制在4m左右，并保持一定的后倾角，不允许出现前倾角。插桩完成后，逐根检查沉桩偏差，桩顶部的后倾量应控制在0-45mm（相对于地面处桩位），即后倾斜度≤

3/1000，泥面处桩的横向正负偏差≤15mm，并按要求做好打桩记录，如不能满足上述要求，则需将钢板桩拔出重新插打。

在每个结构段插桩完成后，从插桩前进方向的末端开始向另一端间隔复打送桩。第1轮复打的贯入深度≤1m，第2轮以后复打的贯入深度≤2m，且相邻桩之间的高差≤1m。通过交替复打将全部钢板桩打送至设计高程。在复打时尽量保持钢板桩的倾斜度一致，使送桩时左、右两侧相邻桩之间的锁扣摩阻力大致平衡，从而减少送桩过程的桩位变化和沉桩偏差。钢板桩每轮复打完成后，逐根检查沉桩倾斜度和平面扭转位移偏差，便于确定下轮沉桩采取的控制措施，确保沉桩倾斜度和平面位置达到设计要求。

四、常见问题及处理方法

（一）连带现象。主要原因为：（1）钢板桩发生倾斜或弯曲变形时，容易出现“连带”现象；（2）相邻已打钢板桩的承载力由桩侧摩阻力和桩端承载力组成，当与在打钢板桩的锁扣咬合摩擦力超过相邻已打钢板桩的承载力时，就会发生“连带”现象。

当发生“连带”现象时，可采取以下有效应对措施： （1）当钢板桩发生倾斜时，应首先进行纠偏； （2）如在软土中，钢板桩应在高于设计位置处停止打入，以预留空间防止“连带”。如果没有发生“连带”，应随后将钢板桩打入预定深度； （3）钢板桩打入前在锁扣内涂抹黄油，并将桩尖处的外侧锁扣底部封闭，避免泥土等杂质挤入，减小锁扣间的摩阻力；（4）对已打入的相邻钢板桩也可采用现场锁扣焊接或螺栓连接的临时连接方法，形成整体加大承载力。

（二）倾斜。钢板桩倾斜的原因主要有两点： （1）由于锤击力作用的位置与相邻钢板桩咬合摩擦力的作用位置不同，因而在该处产生扭转力，导致钢板桩向桩墙的定位轴线倾斜； （2）入土越深，作用于钢板桩的土压力就越大，钢板桩下部宽度就有减小的趋势，导致钢板桩向桩墙的定位轴线倾斜。

倾斜问题解决方法： （1）当倾斜较小的时候，可以将已打入钢板桩的顶部朝倾斜的方向反拉； （2）采用屏风式打法，可以尽量的减少倾斜； （3）当倾斜过大时，可以采用增加楔桩的方法进行调整，使前端钢板桩倾斜度满足控制要求。

（三）穿透力不够。沉桩过程中可能由于地质变化导致钢板桩打设困难，此时可根据现场实际情况进行处理： （1）更换功率更高的振动锤进行打设或采用高压水枪辅助下桩； （2）用螺旋钻机提前对硬夹层进行破坏处理； （3）对钢板桩桩尖进行局部削尖处理，减小桩尖阻力。

结束语：通过对本工程钢板桩施工的详细介绍，总结施工经验，希望能为同类工程的建设提供参考。

参考文献：

[1] 《钢板桩施工指南手册》 同济大学2010年9月.