管板组合桩结构在深水港码头的应用

曹志巍 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概况

广州南沙港区四期水工项目中，10万吨级集装箱泊位和1万吨级的驳船泊位采用管板组合的单锚板桩结构。钢板桩结构采用热轧钢板桩，共5个型号。其中在海轮1～4#泊位及驳1～12#泊位前墙管板组合桩采用320t履带吊+HD180柴油锤+YZ-300L型液压振动锤进行打桩施工；后墙管板组合桩采用挖掘机+打拔桩机进行打桩施工。

管板组合桩在深水码头上的应用，特别是挖入式港池中，可采用干施工的方法，综合重力式沉箱和高桩梁板式结构的优点，结构简单，桩基承载能力强，整体稳定性好。

2.管板组合桩结构阐述

在广州南沙港区四期水工项目中，施工区域为开挖式港池，因此在港池疏浚前，码头结构施工为干施工类型，桩基施工不需要打桩船舶等水上设备，不受潮水影响。

本项目在开展管板组合桩作业时，分前墙、后墙两部分依次施工，其中在海轮码头施打1045 根钢管桩、1068组钢板桩+1根单片钢板桩；驳11～12#泊位施打72根钢管桩、70组钢板桩；驳1～10#泊位施打12根钢管桩、14组钢板桩，所用钢管桩桩径分别为φ2032mm、φ1626mm、φ 1000 m m 三种规格，壁厚为24mm、20mm、18mm，材质优先选用Q420B和Q355B；钢板桩的结构则为热轧型444钢板桩，型号分别有Z48-700、Z44-700、Z36-700、Z26-700、Z26-630、Z14-700五种。

为更好地保证钢管板组合桩施工质量，验证其打桩设备的适应性以及复核沉桩的控制标准和检验基桩承载力，在正式打桩前，施工人员先展开了一段试桩作业，以此作为调整设计桩长的依据。试桩的数量和桩位分别为φ2032管板组合桩试桩施工，并将海轮1#泊位HL-A-001～004钢管桩或驳12#泊位BC-E-001～004钢管桩作为试验桩，长度分别为36m、36.3m，所有试沉桩均严格按《水运工程地基基础试验检测技术规程》（JTS 237-2017）检测高应变动力，并进行复打测试校核，注意复打桩数不宜小于3根。

3.管板组合桩结构施工要点

3.1 施工准备

（1）施工测量。为便于现场施工控制，组合桩轴线两端设立2个临时控制点并定期复核观测。由于本工程管板组合桩施工精度要求非常高，施工关键是打好钢管桩。钢管桩施工时必须全过程监测钢管桩的垂直度及偏位情况，过程中使用全站仪对沉桩过程中的垂直度进行控制。要求保证钢管桩插打到位后桩位以及垂直度偏差≤1%。精确计算每根钢管桩的位置，施工过程反复测定。根据以往项目施工经验，管板组合桩码头在施工过程存在向海侧偏移现象，所以该项目考虑前墙管板组合桩施工轴线向陆侧预留50mm的偏移量，后墙锚定结构管板组合桩施工轴线向陆侧预留30mm的偏移量。

（2）场地准备。施工场地经真空预压处理后需进行卸载及开挖，开挖至标高+4.0m，以此保证打桩区能顺利实施。打桩前应进行道路修筑，确保钢管桩及钢板桩能正常运输及设备正常通行。

3.2 导向架制作及安装

（1）导向架制作。根据本工程组合钢板桩的特点，项目部专门组织施工人员设计管板组合桩施工的导向架。导向架是确保打桩质量的关键之一，导向架必须有足够的强度和刚度，因打桩时桩的轴线偏差和倾斜控制要靠导向架来限位导向。φ2032mm管板组合桩导向架横、纵梁、立柱及抛撑采用工45的工字钢钢制作，其中横、纵梁及立柱均为双拼工45工字钢，斜撑采用工25工字钢。导向架设计成上下两层门字形动双层式导向架，导向架高度为8m，长度为15m。在上下横纵梁上设置可调节的导向轮，以便对钢管桩的倾斜、偏位、垂直度进行控制。

（2）导向架安装。首先是施打定位锚桩：安装导向架前需在导向架四角处设置锚定抗滑桩，锚定桩为φ630钢管桩、长10.5m，先在图纸上计算定位锚桩与管板桩墙轴线的距离，在现场测放出管板桩组合墙轴线后，采用钢卷尺测量定位锚桩位置，每个施工段均需施打定位锚桩；定位锚桩采用履带式起重机起吊振动锤进行施打，将定位锚桩施打至露出地面一定距离后（便于安装导向架即可）再安装导向架。其次是安装导向架：打好定位锚桩后在4根锚定桩同一平面焊接牛腿，用履带吊将已拼装好的导向架吊起，把导向架放置牛腿的位置上再采用钢板进行焊接加固，另外，导向架分上、下两层，每层在沿轴线方向和垂直轴线方向均有定位板加上限位螺栓。导向架搭设时保证上、下两层卡位与钢管桩桩位对应，平面位置误差＜±15mm；上下两层定位板垂直度偏差沿轴线方向＜0.6%，垂直轴线方向＜0.8%。只有导向架安装精度高于钢管桩施工精度要求方可保证钢管桩插打精度满足设计及规范要求。

3.3 沉桩施工

3.3.1 吊装

待导向架安装固定经确认过其平面尺寸及垂直度后符合要求后，进行钢管桩的起吊工作。钢管桩吊点设置在桩顶下方15cm的位置，开孔直径9cm。钢管桩吊入导向架采用320t履带吊，采用两点起吊法。因钢管桩自重较大直接吊装会对钢管造成受压变形，需要设置扁担横梁抵抗由钢丝绳的拉力产生的压力对钢管桩造成的破坏。吊环采用钢板壁厚40mm的Q 235 B 钢板焊接，扁担梁采用H500×300型钢。待钢管桩在导向架内靠自重及导向架支撑稳定后进行脱扣。

3.3.2 插桩施工

待钢管桩放置稳定后，首先采用320t履带吊机配合将钢管桩吊起，直至桩尖底部超过导向架顶部后，人工配合将钢管桩对准定位板后将桩慢慢插入土中，待钢管桩放置稳定后用320t履带吊起吊YZ-300L液压振动锤夹钳夹牢桩的顶端，用2台经纬仪或全站仪成90°交汇将桩定准位置后起动振动锤开始沉桩。如发现桩稍有偏位，测量员立即通知打桩专职指挥进行调整，插桩直至尚有约50%的桩长露出地面；若桩位偏差吊机无法调整时拔起桩后重新振插，直到符合质量为求为止。

3.3.3 钢管桩锤击沉桩作业

先用320t履带吊用YZ-300L液压振动锤把钢管桩插至导向架横梁上口约1.2m的位置或插至无法下沉的位置，然后拆除导向架，用320t履带吊起吊HHP40液压冲击锤把钢管桩送至设计标高。为保证钢板桩锁口能顺利套入钢管桩的锁口，要求已经振插到位的钢管桩之间净距误差＜20mm，垂直度偏差＜1%。

3.3.4 钢板桩沉桩施工

钢板桩在钢管桩沉桩完成后施工，首先采用180t履带吊+YNZ2-200T-6-W型电动振动锤直接沉桩，施工至无法下沉为止，后续再采用320t履带吊+YZ-300L液压振动锤沉桩至设计标高。

4.施工效果

陆上沉桩的位置偏差为±50mm，低于水上沉桩位置偏差，并且通过定位架的辅助，有效桩基的垂直度、精确度，管桩与板桩的紧密度较好。

管板组合桩施工完成后进行水泥搅拌桩施工，对海侧的桩基产生挤压偏移，偏移量为20～30mm左右。两轨间回填材料采用轻质泡沫土结构，其整体性强、质量较轻且不透水，对前沿胸墙的侧压力低于传统回填砂结构。港池疏浚后的沉降位移监测数据显示垂直前沿方向的位移普遍为8～12mm之间，综合累计位移约30～40mm，低于沉桩预留50mm的偏移量。

5.结语

综上所述，在施工时需要立足于项目本身的特点，技术人员在考虑环境因素制约条件之外，还要对钢管板组合桩结构的施工工艺了如指掌，并因地制宜制定出合理的施工方案和应急措施，保证工程顺利开展。文中对广州南沙港区四期水工项目中的钢管板组合桩施工作业的阐述与分析，具备一定的指导意义，可供类似工程人员在实操中参考和借鉴。