打入桩导向装置结构选型

张育林，于洋，孙琦，杨金龙（中交第二航务工程局有限公司，湖北　武汉　430040）

打入桩导向装置结构选型

张育林，于洋*，孙琦，杨金龙
（中交第二航务工程局有限公司，湖北武汉430040）

结合多个码头、桥梁项目打入桩施工经验，对打入桩导向装置结构进行系统研究，提出适用于不同施工工况条件的打入桩导向装置，详细分析各导向装置结构的特点和适用性，同时辅以应用实例，形成对比和总结，可为打入桩导向装置的设计提供借鉴，提高打入桩的施工精度和施工工效，保证施工进度和质量。

打入桩；导向装置；结构选型；液压移动式；半固定式

打入桩导向装置作为打入桩施工的重要临时结构，首先应保证打入桩的施工精度和施工工效满足设计和施工的要求，还应具有结构简单、拆装方便、安全可靠、经济适用等特点。目前其结构设计尚未有明确规范，对其结构形式进行系统研究的成果较少。为此，对打入桩导向装置结构进行深入的总结和研究，从而选择一种合适的打入桩导向装置，是打入桩施工质量和进度的重要保证。

1　导向装置简介

打入桩导向装置对打入桩主要起导向作用，保证打入桩施工时其平面位置和垂直度符合设计和施工要求，同时应具有一定刚度以抵抗施工过程中的水平力。

目前，根据施工工况的不同，常用的导向装置主要包括简支移动式、骑跨阶梯式、装配液压移动式和装配半固定式等。

2　简支移动式导向装置

2.1结构形式及特点

2.1.1结构形式

简支移动式导向装置[1]主要包括辅助桩和导向架体（图1），为了方便拆装，辅助桩和导向架体之间采用精扎螺纹钢锁紧，同时可根据现场实际情况设置多个龙口，一次施打多根桩。

2.1.2结构特点

1）辅助桩可根据桩锤夹钳形式选择工字钢或钢管，采用钓鱼法施工，在陆上和静水中施工效率较高。

图1　简支移动式导向装置Fig.1　Simply supported movable guide frame

2）导向架体可根据施工需要设置多个龙口，施工便利。

3）辅助桩和导向架体之间采用精扎螺纹钢锁紧，装拆方便。

2.2适用范围

简支移动式导向装置虽然可通过调整钢结构的型号来抵抗所受的水平力，但结合其经济性和实用性，该导向装置主要适用于陆上、水深较浅且流速较小的江河和水深较浅且波浪力较小的海域使用。

2.3应用实例

由中交二航局承建的巴基斯坦卡西姆码头项目在水深8 m左右和有效波高1 m左右的海域成功应用了简支移动式导向装置进行钢板桩施工，一次性可施工7组钢板桩。

3　骑跨阶梯式导向装置

3.1结构形式及特点

3.1.1结构形式

骑跨阶梯式导向装置主要由龙口和锚固系统组成（图2）。其中锚固系统将整个导向装置固定在既有打入桩上，龙口用于对后续打入桩的导向。

图2　骑跨阶梯式导向装置整体结构图Fig.2　Perspective view of riding guide frame

3.1.2结构特点

1）该结构适用范围受工程桩刚度影响较大。

2）该导向装置无需使用辅助桩，直接固定在既有打入桩上，定位较快。

3）该导向装置为悬臂结构[2]，每次仅能施工1根桩。

3.2适用范围

骑跨阶梯式导向装置使用时，整个导向装置的精度控制主要依赖于锚固桩（既有工程桩）的稳定性。因此，该导向装置的适用范围主要根据锚固桩的刚度以及现场的实际施工条件确定，以保证新建打入桩的精度为准，完全可以适用于陆上和静水区域施工。

3.3应用实例

由中交二航局承建的巴基斯坦深水港码头项目在陆上和静水中成功应用了骑跨阶梯式导向装置进行2.5 m直径钢管桩施工，一次施打1根钢管桩。

4　装配液压移动式导向装置

4.1结构形式及特点

4.1.1结构形式

装配液压移动式导向装置[3]主要包括行走轨道和定位龙口以及液压系统（图3）。行走轨道与打桩平台栓接或焊接固定，定位龙口通过嵌入滑槽与行走轨道连接，采用液压千斤顶提供行走动力。

4.1.2结构特点

1）采用液压千斤顶提供动力，定位速度快，施工效率高。

图3　装配液压移动式导向装置Fig.3　Hydraulic movable guide frame

2）需装配在打桩平台或打桩设备上使用，无法独立使用。

3）每次施打1根桩。

4）打桩设备选型确定后，直接装配该导向装置，不受施工环境影响。

5）该导向装置不能转动，同时打桩平台或打桩设备难以精确定位，所以，主要适用于管型打入桩施工。

4.2适用范围

装配液压移动式导向装置需与打桩平台或打桩设备装配使用，整个装置定位精度与打桩平台或打桩设备稳定性相关。在打桩平台或打桩设备满足施工条件的前提下，该导向装置基本适用于任何可提供稳定平台的管型打入桩施工。

4.3应用实例

由中交二航局承建的以色列阿什杜德港项目28号码头施工期有效波高2 m左右，采用400 t顶升平台装配该导向装置施打φ1.2 m和φ0.9 m钢管桩，平台约30 m宽，定位一次可施打7根钢管桩，应用效果良好。

5　装配半固定式导向装置

5.1结构形式及特点

5.1.1结构形式

装配半固定式导向装置[4]主要包括导向架体和三角支撑架（图4）。三角支撑架与打桩平台或打桩设备上的基座采用螺栓连接，导向架体和三角支撑架之间采用精扎螺纹钢锁紧，同时可根据现场实际情况设置多个龙口，可一次施打多根桩。

图4　装配半固定式导向装置Fig.4　Assembled semi-stationary guide frame

5.1.2结构特点

1）装配式结构拆装方便，定位较快。

2）需装配在打桩平台或打桩设备上使用，无法独立使用。

3）可实现定位一次施打多根桩。

4）打桩设备选型确定后，直接装配该导向装置，不受施工环境影响。

5.2适用范围

该导向装置适用范围基本与装配液压移动式导向装置相当，但更适用于钢板桩的打入施工。

5.3应用实例

由中交二航局承建的以色列阿什杜德港项目出运码头采用250 t顶升平台装配该导向装置施打组合板桩（H+AZ型组合板桩），平台定位1次可施打14组钢板桩，应用效果良好。

6　对比分析

根据对以上几种常见的打入桩导向装置的研究，各自的结构特点及适用范围总结见表1。

表1　打入桩导向装置对比分析表Table 1　Comparison of guide frames

7　结语

结合多个打入桩施工项目，通过对各个导向装置的深入分析和研究，得到以下结论。

1）以上打入桩导向装置均成功应用于实际施工项目，可以作为打入桩导向装置选型和设计的参考。

2）以上打入桩导向装置具有不同的适用范围，今后在打入桩导向装置的设计中可在此基础上针对不同的施工工况进行必要的创新和优化，以便增强其适用性和实用性，从而进一步提高打入桩的施工精度和施工效率。

[1]杨保弟，杨玉平，孙伟.简支导向架法施工钢护筒[J].公路交通科技：应用技术版，2012（7），284-285.

YANG Bao-di,YANG Yu-ping,SUN Wei.Simply supported movable guide frame for steel casings driving[J].Journal of Highway and Transportation Research and Development:Application Technology,2012(7)：284-285.

[2]李柏殿，孙礼辉，万纯斌，等.悬臂导向架在深水基础施工中的应用[J].公路工程，2012，37（4）：160-162，196.

LI Bai-dian,SUN Li-hui,WAN Chun-bin,et al.The application of cantilever guidance frame for deep water foundation construction of bridge[J].Highway Engineering,2012，37(4)：160-162，196.

[3]张海英，崔然，汪洋.外海使用悬臂导向架沉放钢护筒施工技术[J].公路交通科技：应用技术版，2015（10），1-3.

ZHANG Hai-ying,CUI Ran,WANG Yang.Cantilever guide frame for Construction of Steel Casings in the sea[J].Journal of Highway and Transportation Research and Development:Application Technology,2015(10)：1-3.

[4]张连江，孙建波，徐波.移动导向架高精度沉桩技术在外海桥梁工程中的应用[J].中国港湾建设，2015，35（6）：46-50.

ZHANG Lian-jiang,SUN Jian-bo,XU Bo.Application of moving guide frame method for high precision pile-sinking in offshore bridge engineering[J].China Harbour Engineering,2015，35(6)：46-50.

Selection of guiding frames for driven piles

ZHANG Yu-lin,YU Yang*,SUN Qi,YANG Jin-long
（CCCC Second Harbour Engineering Co.,Ltd.,Wuhan,Hubei 430040,China）

The article,combining experiences in driven piles from lots of quay and bridge project,has done a deep and systematic research on the guide frame for driven piles,proposing the device that could be applied to different construction conditions,and providing a detailed analysis of the structural characteristics and applicability,and simultaneously supplemented by application examples and finally forming both the contrast and summary.It may provide a reference to the design of guide frames for driven piles.In addition,it can improve the accuracy and efficiency of pile driving and guarantee the progress and quality.

driven pile;guide frame;structure selection;hydraulically mobile type;semi-stationary type

U445.551

B

2095-7874（2016）08-0069-03

10.7640/zggwjs201608016

2016-04-02

张育林（1972— ），男，湖北武汉市人，工程师，工程管理专业，从事工程管理工作。*通讯作者：于洋，E-mail：26975055@qq.com