浅谈钢管桩平台在水上钻孔桩施工的应用

摘要：钢管桩是大型水上桥梁施工中的常用临时工程。我项目纵跨头道松花江，水上桩基施工采用钢管桩平台，利用浮箱和吊车结合高频振动锤的方法安装钢管桩，采用千斤顶反压的方法检测钢管桩承载力。并结合实践提出了钢管桩施工应注意的问题以及一些提高打桩效率和控制桩位方面的建议。

关键词：钢管桩； 水中钻孔桩； 施工技术

中图分类号：TU74 文献标识码： A

1 .工程概况

营城子至松江河高速公路08标段位于长白山西北麓中低山区之龙岗山脉，路线四次纵跨头道松花江，水位一年变化量较大，最高洪水位416.5m，而枯水期水位仅有395m左右，并且水位涨落幅度较大，受上下游水库影响，每次水位变化迅猛。沿线共设计四座桥，上部结构为预制T梁，下部墩身采用圆柱型桥墩，桩基为钻孔灌注桩，所有桩基均为端承桩，因此桩基施工的快慢直接决定总体工期的完成情况。按照设计施工水位413m，我部桩基工程有350根左右处于水中，水深在3-18米不等，根据我部制定的桩基施工方案，我部采用钢管桩平台进行钻孔施工。共计投入钢平台27个，冲击钻机最高峰49台，合理组织施工顺序，充分利用资源，保证我部的桩基施工按计划完成。获得吉林省高速管理单位的充分肯定和认可。

2. 钢管桩平台组成

钢管桩平台竖向承力结构由螺旋钢管支撑，通过钢管顶端的水平连接及钢管与钢护筒的水平连接和剪刀撑连接实现整体板凳结构。钢管桩按端承摩擦桩设计。

钢管桩平台材料根据水深高度不同，河床地质情况和覆盖层厚度不一样，季节水位影响变化的影响，及项目自身充分利用现有资源，考虑材料周转利用，充分发挥钢管桩结构轻巧、承载能力高、适应能力强、穿透力强和阻水断面小等优点。钢管桩平台可根据不同情况选择不同的形式及材质，项目选择的钢管桩直径为630*8mm和426*8mm钢管桩两种，工字钢主要以[16a作为水平撑及剪刀撑， I25a作为钢管桩平台纵向及横向分配梁，桥面钢板主要以5mm防滑钢板及100*200*5mm菱形钢板网组成。

3.钢管桩平台的设计方案

钢管桩平台根据季节水位确定平台顶面高程，确保钢管桩平台不受涨水淹没 ，根据平台选择方案，钢管平台高度考虑最大20米（河床以上），由于河床地质的不确定性，钢管桩平台所施打的钢管桩主要以振动锤振打不下沉为控制标准，确保钢管桩端部受力稳定。钢管桩打设所采用的振动锤以60型振动锤，振击力400KN。钢管桩标准平台宽度统一按6m设置，钢管桩平台长度按34m～36m。钢管桩最大间距按5.5m设置。

受水上其中能力制约及当地水文资料调查当月水位涨幅情况，根据钻孔的施工周期平均按一个月考虑，钻孔平台的顶面高程按最高水位不被淹没为主，平台最高高度按照417.5m进行控制，钢护筒顶面高程考虑平成后施工，为便于震动下沉及后续施工方便，考虑护筒顶面高程高于平台30公分左右。

4.钢管桩平台施工工艺

钢管桩平台利用10t水上浮吊作为打桩船，振动锤采用60型振动锤，振击力40t。通过预先在水面上粗定位钢管桩定位导向船，后在导向船上精定位钢管桩导向架，施打钢管桩。定位导向船由四只浮箱和型钢组成。由于部分地段水位高程较深，浮吊本身只有一个起吊勾，如起吊高度受钢管桩长度限制，需进行竖向对接接长一次。钢管桩全部振打完成后，联接钢管间型钢体系，安装钢管桩平台顶面系统及防护栏杆，钢管桩平台施工完成。

钢管桩平台施工工艺流程图

5.钢管桩平台搭设步骤

5.1钢管桩导向平台利用水上机动舟船移动至桥梁墩位附近，测量用GPS进行导向平台的初步定位，确保钢管桩位置全部在导向平台的两侧浮箱范围内。对导向平台进行抛锚定位。

5.2导向平台的抛锚踩用矩形混凝土锚，锚自重6t，抛锚钢丝绳采用16mm，抛锚采用10t浮吊自带脱钩器进行水上抛锚，抛锚的长度和距离根据水深条件不同而现场确定，锚绳长度不小于6倍水深，角度控制在8～13度。

5.3 10t水上浮吊靠台中间部位，进行抛锚定位，锚固时前锚点可于导向平台进行联接，后锚点在浮吊尾部两外侧端点按45度角进行抛锚定位。

5.4运桩船舶或浮平台停靠在浮吊旁，与浮吊进行临时缆固，便于浮吊的吊装。

5.5在钢管桩导向平台上，通过全站仪或GPS测量放样，定出预先算好钢管桩的中心坐标，安装导向架，并与导向平台进行临时焊接固定。测量精度误差控制在2cm以内。

5.6用浮吊吊起钢管桩，竖向插入导向架内，至河床位置临时固定，如钢管桩长度不足，需对钢管桩进行临时焊接在导向架上，进行钢管桩竖向对接，钢管桩竖向对接要求在外侧满焊联接，焊缝符合相关规范要求，同时在钢管装周边焊接加劲钢板，钢板厚度不小于12mm，长度15CM，宽度10cm。与钢管进行满焊联接，每根钢管焊接不少于4块。钢管安装完成后，解除临时挂点，使之落至河床，钢管桩在浮吊起重范围内安装完成后，进行进行振打。

5.7检查振动锤的电路联接无误后，用浮吊吊起振动锤，在振动锤上挂牵引绳，使用牵引绳拽动振动锤，使振动锤的夹具夹住钢管桩顶扣，开动振动锤，开始振动下沉，连续振动5s钢管桩不再下沉，即可停止振动。

5.8钢管桩打设完成后，在钢管桩之间焊接水平联接和剪刀撑联接，水平撑和剪刀撑采用[16槽钢，水平撑和剪刀撑的焊接要求在钢管上焊接12mm钢板，再钢板上与水平撑及剪刀撑进行联接，钢板采用双面焊接，焊缝长度不小于20cm，型钢与钢板的焊接长度同样采用上下面焊接，焊接长度不小于20cm。

5.9纵向主梁采取在钢管桩顶部开竖向槽口安装，槽口与主梁的横向间隙要求采用钢板焊接固定，防止主梁移动，主梁采用双拼I25a工字钢。

5.10主梁安装完成后，在主梁上安装长度为6米的横向分配梁，横向分配梁采用I20a工字钢，工字钢间距不大于1m，在钻机前支点处，安装3根I20a工字钢，荷载密集处按间距75cm布置分配梁。

5.11分配梁安装完成后在分配梁上安装防滑钢板（3mm厚）或钢板网（50*100*200mm），钢板与钢板网要求与分配梁焊接牢固。在分配梁上围绕平台四周用4.75cm钢管焊接围栏，围栏采用双层围栏，围栏顶面高度按1.2m设置，低层高度按一半设置。围栏涂刷红白反光漆。

6.质量检验和承载力测试

6.1焊缝质量检验

钢管桩虽然是临时桩，但钢管桩对接的焊缝质量直接影响承载能力和打拔桩的施工安全，对焊缝质量应进行必要检验。检验采用超声波检测，检测过程中发现焊缝厚度不够或者不饱满的情况时，应及时进行补焊和返修。

6.2 承载力的计算和测试

为确保临时基桩的受力安全，需验证钢管桩的实际承载力，采用千斤顶反压实验。即选择单排 4根桩的中间任意一根进行实验，实验前利用钢筋将双拼工字钢大梁固定于其余的 3根桩上，并在试验桩顶放置经校验标定的千斤顶。记录实验前桩顶标高，

开始千斤顶加压。实验证明加压至理论极限承载力时，没有测到明显下沉，证明实际承载力大于理论计算，受力安全。

7.结 语

钢管桩如何快速定位是提高施工效率的关键， 采用导向架进项钢管插打，大大提高搭设平台速度，考虑到水流的影响，尽量选择涨水前施工对于提高桩的定位准确率和垂直度有十分重要作用。

参考文献：

[1] 《公路桥涵施工技术规范》（JTG/ F5O―2011） 人民交通出版社

[2] 钢管桩沉桩施工工艺及应用―《国外建材科技》2008年第3期

[3] 《钢管桩平台施工方案》―营松08项目部

作者简介：张义强，男，1984年生，大学本科，工程师

王伯全，男，1973年生，大学本科，工程师