某码头扩建中钢筋混凝土板桩的施工技术

摘要：文章针对码头扩建过程中，预应力钢筋混凝土板桩的施工技术，作出了相关的阐述，以供参考。

关键词：码头施工技术；钢筋混凝土；施工方案

一、工程简介

本工程是在原有的码头基础上扩建，向外扩出5.5 m。原码头结构型式为木桩结构，已建成并使用多年。扩建码头有三种型式：（1）重力式方块结构（分两段：第一段长10m；第二段长30 m）；（2）钢筋混凝土板桩结构（该段长262m）；（3）混凝土灌注桩结构（该段长309 m），总长度611m。码头面高程+.・0 m，港池底标高为-7.6 m～-78 m。

本文主要介绍钢筋混凝土板桩段的施工。板桩截面尺寸为900 mm~600 mm，配筋22根28，板桩砼强度等级C40F250，板桩数量： 20.35m长240根， 19.85m长16根。桩顶标高2.25 m，设计低水位0.37 m，设计高水位4.34m。由于距离工程所在地附近有某工程公司预制场，所以板桩均在预制场预制，方块采用现场预制。

图1钢套筒插打情况示意图

二、地质情况

拟建码头（包括港池）地层自上而下主要分布为：（1）淤泥混砂层；（2）粉砂层；（3）粉质粘土层；（4）粗砂层；（5）粘质粗砾砂层；（6）强风化安山岩。且各地层在沿板桩方向起伏较大，呈波浪形分布。

三、试桩

（一）施工方案

在预制场按设计要求预制好板桩并检验合格后拖船方驳运桩沟槽开挖移船定位承台桩插打定位架搭设定位、收紧缆绳钢套筒自沉测套筒偏位、调整船位接短管、替打和振动锤再次测套筒偏位、调整船位钢套筒插打达到设计标高，停止插打复测套筒偏位和筒顶标高起吊短管、替打和振动锤套筒内除泥预应力板桩沉放测定板桩偏位和桩顶标高钢套筒拔出再次测定板桩偏位和桩顶标高进行下一根桩的施工。

（二）主要问题

在试桩过程中，由于国内没有类似大断面矩形板桩施工的先例，我们只能参考JTJ292-98《板桩码头设计与施工规范》和《港口工程施工技术规范》中相关标准的要求执行，采用低频振动锤（90型）。但从第一根桩的施工情况看，主要存在如下问题：

l当测定桩位、插打钢套筒沉至粉砂层（高程约为-13.0 m）时，套筒都能保持垂直，套筒间的间距也能基本符合设计要求；但进入粉质粘土层后，贯入度明显减少，桩锤回弹明显加高，电流大幅度提高，套筒间距加大，并开始滑移和扭曲，采取改变吊船吊距和变幅同时减慢吊钩下降速度的方法控制套筒间距和轴线位置，但松开吊索后，套筒间的缝隙还是比较大，并且滑移和扭曲比较明显。

2．板桩的截面较大，同时港区码头前沿地质条件复杂，杂物较多，导致套筒打不下去或多次施打。完成一根板桩需打钢管、搭承台架、打套筒、筒内除泥、插板桩、拔套筒等6道工序和环节，一个环节出现问题就影响全盘，施工工效低。每根套筒的振打时间都比较长，最长的达6个小时，以致套筒项部焊缝开裂。连接螺栓多次断裂，且筒底部四周变形明显。

3．套筒内除泥工艺不成热，由于需要穿过较厚的粉质粘土层。该层相当密实，开始采用自制的双向旋转搅泥器，空气吸泥器配合向外吸泥，当吸到粗砂层（-17.5 m）标高比较难控制，但套筒周边四个角部位的粘泥很难清理。

4．在套筒捅打前由于基槽扫海不彻底，海底杂物较多，致使套筒在下沉过程中容易遇到杂物，很难插打。需要潜水虽从套筒内下去清理，也需要非潜水人员下去进行气割。所以套筒在起初插打过程中周边没有开孔，在有人员下到套筒内时套筒内外压力差较大，造成套筒变形。

5．由于套筒内除泥不彻底，造成在沉放预应力钢筋混凝土扳桩后标高和板桩间缝宽很难达到设计要求。

上述原因造成套筒插打、筒内除泥时间较长，震动锤使用频率较高，损害较大。

（三）分析原因及改进措施

1．分析原因。针对试桩中出现的问题，提高沉桩效率和质量，我们邀请了有关专家到现场召开了技术研讨会，专家认为造成试桩问题主要原因有：

（1）地质情况较为复杂。由于拟建码头（包括港池）地层沿钻孔方向，地质起伏变化较大，呈波浪形分布，特别是粉质粘土层表现尤为突出，而且该层较厚，达到4 m多，从而导致套筒进入该层后贯入度很小，致使振打时间过长，套筒损坏。

（2）地质情况与原地质报告有差别，套筒插打产生偏移。由于地质勘探报告取孔间距较大，大约60 m一个。实际施工过程中通过取样看，与原地质情况有差别，造成套筒下沉过程底部变形较严重，且遇到较硬土层套筒产生偏移。

（3）板桩断面尺寸较大， 900mm×600mm，致使套筒断面尺寸较大。套筒外壁尺寸采用980mm×680mm，壁厚分别采用δ14、δ12钢板，长度20.5 m自重达到7t多，震动下沉过程中进尺缓慢。且现岸壁是在原木桩码头的基础上修复的，经多年沉积，水下障碍物（旧钢缆、原码头施工丢弃的块石等）较多，致使套筒下沉过程中遇到障碍物。

（4）矩形套筒内除泥较困难矩形套筒不同于圆形套筒，四个棱角处的粉质粘土很难清理掉，致使板桩在下沉过程中将此处的粘土挤压到板桩底部，造成沉放后标高达不到设计要求。需要反复用空压机吸泥器进行吸泥，很容易造成超吸，致使套筒底部砂砾层塌陷，造成板桩倾斜。

2．改进措施。鉴于上述问题和原因，我们采取了以下措施进行整改，取得了一定的成效。

（1）解决海底杂物影响问题。在板桩插打前进行海底清淤，潜水员水下清扫，进行探摸，清理杂物，保证套筒捅打过程中避免杂物的影响。

（2）解决钢套筒内吸泥低潮时补水问题。钢套筒吸泥原先低潮时需要用水泵往筒内注水。为了提高工作效率，降低工程成本，项目技术人员又大胆提出了在钢套筒顶部以下3 m处的两侧各开一个孔，使海水自流筒内的方案。为了保证钢套筒孔口处的强度，采取了孔口周边加焊钢板补强措施。实践证明，通过钢套筒荫侧孔洞，迅速实现了筒内自动补水，从而保证了低潮时筒内吸泥工作正常进行，又节省了补水时间和费用。

（3）解决钢套筒震打下沉变形裂缝问题。通过现场仔细观察和研究分析，采用加强钢套筒内角焊缝，将底部长边两侧用20 cm宽钢板加固，将底口切薄磨光，形成刃角等措施，从而有效解决了钢套筒震打下沉变形裂缝问题。

（4）解决钢套筒下沉效率问题。套筒插打前先用ф325无缝钢管，连接上震动锤，在需要插打套筒位置上震插，使海水进入粉质粘土层，降低该层的密实度。

（5）解决矩形钢套简内搅泥有死角的问题。钢套筒内除泥原来是使用立式钻具进行搅泥，只能形成圆形钻孔，不符合矩形套筒断面的要求，严重影响了施工效率和工程进度。先是利用现有装备设计了一台卧式钻具，但使用不到几天，因为齿轮小。钻杆细而损坏。我们组织有关技术人虽先后经过三次设计、加工、改进，采取了立式、卧式钻具并举、电机加大、钻杆加粗、再用自行研制的配重砸泥器，先对套筒四个棱角上的残留粉质粘土进行冲砸。最后用空气吸泥器将套筒内的泥吸出等措施，使施工速度明显加快，效率提高了一倍多。由原来的每个有效作业日只能完成0.94根，最后达到1.5根~2根。

四、结语

由于本文论述工程结构所采取的板桩断面尺寸在国内没有实施过，我们在前段时间的施工过程中走了不少弯路，现仍有很多技术问题，需要不断改进。同时我们通过摸索，积累了很多的成功经验，为国内类似工程的施工提供了宝贵的经验。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。