1、大斷面矩形鋼筋混凝土板樁碼頭施工技術探討中國人民解放軍72711部隊 李占臣 孫錫杰摘 要：簡述青島大港五號碼頭岸壁修復工程預應力鋼筋混凝土板樁施工工藝。并在原設計方案的基礎上，進行優化和補充，保證沉樁質量，為類似工程提供了施工經驗。關鍵詞：大斷面矩形混凝土板樁 鋼套筒 筒內除泥 沉樁 技術1 工程簡介青島大港五號碼頭岸壁修復工程是在原有五號碼頭的基礎上擴建，向外擴出5.5m。原五號碼頭結構型式為木樁結構，已建成并使用多年。擴建碼頭有三種型式：重力式方塊結構（分兩段：第一段長10m；第二段長30m）鋼筋混凝土板樁結構（該段長262m）混凝土灌注樁結構（該段長309m），總長度611m。碼頭面高

2、程+6.0 m（以黃海高程為基準，下同），港池底標高為-7.6-7.8m。本文主要介紹鋼筋混凝土板樁段的施工。板樁截面尺寸為900mm×600mm，配筋22根28，板樁砼強度等級C40F250，板樁數量：20.35m長240根，19.85m長16根。樁頂標高2.25m，設計低水位0.37m，設計高水位4.34m。由于距離工程所在地附近有某工程公司預制場，所以板樁均在預制場預制，方塊采用現場預制。2 地質情況擬建碼頭（包括港池）地層自上而下主要分布為：淤泥混砂層； 粉砂層； 粉質粘土層 ；粗砂層 ；粘質粗礫砂層 ；強風化安山巖。且各地層在沿板樁方向起伏較大，呈波浪形分布。3 試樁3.1

3、施工方案在預制場按設計要求預制好板樁并檢驗合格后拖船方駁運樁溝槽開挖移船定位承臺樁插打定位架搭設定位、收緊纜繩鋼套筒自沉測套筒偏位、調整船位接短管、替打和振動錘再次測套筒偏位、調整船位鋼套筒插打達到設計標高，停止插打復測套筒偏位和筒頂標高起吊短管、替打和振動錘套筒內除泥預應力板樁沉放測定板樁偏位和樁頂標高鋼套筒拔出再次測定板樁偏位和樁頂標高進行下一根樁的施工。3.2主要問題在試樁過程中，由于國內沒有類似此大斷面矩形板樁施工的先例，我們只能參考JTJ292-98板樁碼頭設計與施工規范和港口工程施工技術規范中相關標準的要求執行，采用低頻振動錘（90型）。但從第一根樁的施工情況看，主要存在如下問題：

4、（1）當測定樁位、插打鋼套筒沉至粉砂層（高程約為-13.0m）時，套筒都能保持垂直，套筒間的間距也能基本符合設計要求；但進入粉質粘土層后，貫入度明顯減少，樁錘回彈明顯加高，電流大幅度提高，套筒間距加大，并開始滑移和扭曲，采取改變吊船吊距和變幅同時減慢吊鉤下降速度的方法控制套筒間距和軸線位置，但松開吊索后，套筒間的縫隙還是比較大，并且滑移和扭曲比較明顯。（2）板樁的截面較大，同時港區碼頭前沿地質條件復雜，雜物較多，導致套筒打不下去或多次施打。完成一根板樁需打鋼管、搭承臺架、打套筒、筒內除泥、插板樁、拔套筒等6道工序和環節，一個環節出現問題就影響全盤，施工工效低。每根套筒的振打時間都比較長，最長的

5、達6個小時，以致套筒頂部焊縫開裂，連接螺栓多次斷裂，且筒底部四周變形明顯。立面圖平面圖6.1鋼套筒-8.0鋼套筒插打情況示意圖50T浮吊50T浮吊原岸壁-18.0325導樁原岸壁施工平臺48護欄鋼橋震動錘導向架325×10導樁施工平臺板樁軸線（3）套筒內除泥工藝不成熟，由于需要穿過較厚的粉質粘土層，該層相當密實，開始采用自制的雙向旋轉攪泥器，空氣吸泥器配合向外吸泥，當吸到粗砂層（-17.5m）標高比較難控制，但套筒周邊四個角部位的粘泥很難清理。（4）在套筒插打前由于基槽掃海不徹底，海底雜物較多，致使套筒在下沉過程中容易遇到雜物，很難插打。需要潛水員從套筒內下去清理，又是需要非潛水人員

6、下去進行氣割。所以套筒在起初插打過程中周邊沒有開孔，在有人員下到套筒內時套筒內外壓力差較大，造成套筒變形。（5）由于套筒內除泥不徹底，造成在沉放預應力鋼筋混凝土板樁后標高和板樁間縫寬很難達到設計要求。上述原因造成套筒插打、筒內除泥時間較長，震動錘使用頻率較高，損害較大。3.3分析原因及改進措施3.3.1分析原因針對試樁中出現的問題，提高沉樁效率和質量，我們邀請了有關專家到現場召開了技術研討會，專家認為造成試樁問題主要原因有：（1）地質情況較為復雜由于擬建碼頭（包括港池）地層沿鉆孔方向，地質起伏變化較大，呈波浪形分布，特別是粉質粘土層表現尤為突出，而且該層較厚，達到4m多。從而導致套筒進入該層后

7、貫入度很小，致使振打時間過長，套筒損壞。（2）地質情況與原地質報告有差別，套筒插打產生偏移由于地質勘探報告取孔間距較大，大約60m一個。實際施工過程中通過取樣看，與原地質情況有差別，造成套筒下沉過程底部變形較嚴重，且遇到較硬土層套筒產生偏移。（3）板樁斷面尺寸較大，900mm×600mm，致使套筒斷面尺寸較大。套筒外壁尺寸采用980mm×680mm，壁厚分別采用14、12鋼板，長度20.5m，自重達到7t多，震動下沉過程中進尺緩慢。且現岸壁是在原木樁碼頭的基礎上修復的，經多年沉積，水下障礙物（舊鋼纜、原碼頭施工丟棄的塊石等）較多，致使套筒下沉過程中遇到障礙物。（4）矩形套筒

8、內除泥較困難矩形套筒不同于圓形套筒，四個棱角處的粉質粘土很難清理掉，致使板樁在下沉過程中將此處的粘土擠壓到板樁底部，造成沉放后標高達不到設計要求。需要反復用空壓機吸泥器進行吸泥，很容易造成超吸，致使套筒底部砂礫層塌陷，造成板樁傾斜。3.3.2 改進措施鑒于上述問題和原因，我們采取了以下措施進行整改，取得了一定的成效。（1）解決海底雜物影響問題。在板樁插打前進行海底清淤，潛水員水下清掃，進行探摸，清理雜物，保證套筒插打過程中避免雜物的影響。（2）解決鋼套筒內吸泥低潮時補水問題。鋼套筒吸泥原先低潮時需要用水泵往筒內注水。為了提高工作效率，降低工程成本，項目技術人員又大膽提出了在鋼套筒頂部以下3m處

9、的兩側各開一個孔，使海水自流筒內的方案。為了保證鋼套筒孔口處的強度，采取了孔口周邊加焊鋼板補強措施。實踐證明，通過鋼套筒兩側孔洞，迅速實現了筒內自動補水，從而保證了低潮時筒內吸泥工作正常進行，又節省了補水時間和費用。（3）解決鋼套筒震打下沉變形裂縫問題。通過現場仔細觀察和研究分析，采用加強鋼套筒內角焊縫，將底部長邊兩側用20cm寬鋼板加固，將底口切薄磨光，形成刃角等措施，從而有效解決了鋼套筒震打下沉變形裂縫問題。（4）解決鋼套筒下沉效率問題。套筒插打前先用325無縫鋼管，連接上震動錘，在需要插打套筒位置上震插，使海水進入粉質粘土層，降低該層的密實度。（5）解決矩形鋼套筒內攪泥有死角的問題。鋼套筒內除泥原來是使用立式鉆具進行攪泥，只能形成圓形鉆孔，不符合矩形套筒斷面的要求，嚴重影響了施工效率和工程進度。先是利用現有裝備設計了一臺臥式鉆具，但使用不到幾天，因為齒輪小、鉆桿細而損壞。我們組織有關技術人員先后經過三次設計、加工、改進，采取了立式、臥式鉆具并舉、電機加大、鉆桿加粗、再用自行研制的配重砸泥器，先對套筒四個棱角上的殘留粉質粘土進行沖砸，最后用空氣吸泥器將套筒內的泥吸出等措施，使施工速度