Ⅰ 求一篇与建筑工程施工有关的论文
板桩码头钢板桩施工方法探讨
摘 要：钢板桩由于其联锁的密封作用多用于支护工程，可同时起到支护和止水的效果。但一些港口码头工程中通常也可采用这种桩型作为码头前沿的支撑桩，此时需要钢板桩承受一定的竖向荷载。前者多适用振动沉桩工艺，而后者因有一部分承载力的要求多采用锤击沉桩工艺。本文就以某板桩码头的钢板桩施工为例介绍一下板桩码头的钢板桩施工工艺。
关键词：钢板桩，柴油打桩机，板桩码头
作者通讯地址：塘沽区河北路贻丰园20-2-102，邮编300451
0、前言
钢板桩的形式有H型、U型、Z型等各种形状，钢板桩联锁后形成的围堰具有很好的密封止水作用。在海上、河中等水域内施工时，为创造出无水的施工区域，通常可采用单层或多层钢板桩闭合围堰，然后将围堰内水抽干，方便后续工作施工。
在市政工程中，淤泥地层中开挖市政管沟进行管道铺设时，因开挖长度较长，宽度不大，为保证管道铺设过程中的安全作业，通常采用钢板桩加内支撑的方式进行支护。不但可以起到支护止水的作用，而且钢板桩还可以重复利用，大大降低施工成本。
钢板桩本身具有一定的刚度和强度，可以承受一定的水平力和竖向力，所以板桩码头也经常采用钢板桩形式，上部增加钢拉杆的钢板桩可以承受较大的水平力，适合码头前沿船只靠泊。
钢板桩的沉桩工艺主要是振动沉桩和锤击沉桩两种。用作围堰和支护的钢板桩多采用振动沉桩工艺；而板桩码头的钢板桩施工则多采用锤击沉桩工艺。
1、两种钢板桩施工工艺比较
1.1、振动沉桩工艺
振动沉桩可采用液压振动锤或电动偏心轮振动锤，前者多采用挖掘机配合，施工方便，但激振力小，沉桩能力也较小；后者须起重机械配合，且对中难度较液压振动锤大。
振动沉桩一般需两台起重机配合作业，一台起吊钢板桩，吊放入龙口，对准锁扣后靠钢板桩自重下沉。淤泥层自动下沉量较大，粘土层基本不会下沉，所以要用另一台起重机起吊振动锤进行振动沉桩。为保证沉桩轴线质量，须采用屏风式施打方法，即钢板桩插入锁扣后只要能保持稳定，就接着插入下一条桩，接连插入多条后，再从最后插的那根开始向回打起。往复施打直到满足设计要求。
1.2、锤击沉桩工艺
锤击沉桩的主要设备为柴油锤，用在板桩码头施工时，因施工区域为海域或岸边，可根据工程实际情况选择陆上打桩机或者打桩船。陆上打桩和海上打桩的差异较大，海上施打的钢板桩有较长的悬臂长度，而且打桩船控制桩位较陆上打桩机困难，所以规范对沉桩偏差的要求也比陆上打桩要低。
陆上打桩机施打钢板桩时，为保证其轴线质量，可在钢板桩轴线上挖一条导向槽，钢板桩在导向槽内施打，并辅以其他导向措施。钢板桩用起重机吊入龙口、锁扣后，采用打桩机自配钢丝绳调直，保证横向、竖向轴线竖直，然后方可压锤。在柴油锤自重作用下，钢板桩会入土一部分，此时再次检验两轴线垂直度，并检查柴油锤和桩对中情况，确定均满足要求后才响锤沉桩，并且先用低档锤击，待桩身入土较多时再提高档位，重锤沉桩，直到达到设计要求深度。
1.3、两种沉桩工艺比较
钢板桩的使用目的不同，两种沉桩工艺适用的条件不同。振动沉桩在淤泥层或承载力不高的粘土层适用性较强，但遇到砂层或承载力较大的粘土层施工时较困难。在砂层振动沉桩时，由于砂层具有振动密实的特点，随着钢板桩的振动，其周围摩阻力逐渐增大，进尺较慢，甚至没有进尺。在粘土层振动沉桩时，若地层中含有一定水分，且地基承载力不是很大的情况下，随着钢板桩振动，桩身周围和土层之间的缝隙会填充一些地下水，侧摩阻力随之降低，沉桩较为容易。
锤击沉桩基本上适用于除基岩之外的大部分地层。在淤泥、填土等承载力不大的地层沉桩时先用锤自身重量压桩到一定深度再响锤；砂层、粘土和粉土等地层中施工，因锤击沉桩时间较快，可以在摩阻力尚未恢复之前完成沉桩，所以地层影响不大。但在基岩地层，由于刚进入岩层时端阻力突然增大，桩端进尺骤减，而锤击力仍然很大，很容易造成钢板桩桩身变形，并且很难再进尺。
2、锤击钢板桩优缺点
锤击钢板桩优点是受地层影响较小，可以使用于多种地层的钢板桩沉桩，使用范围较广。
缺点是锤击沉桩的噪声较大，在许多大中城市市区对这种工法限制较多，所以市政工程虽然同样可以采用锤击沉桩，但施工仍多以振动锤为主。
3、工程实例介绍
以某市一个板桩码头的钢板桩施工为例，介绍一下锤击钢板桩沉桩工法。该工程是一个旧码头改造项目，其钢板桩施工的特殊之处在于：钢板桩施打位置在旧码头的前沿部位，距旧码头前沿约20cm，钢板桩的桩位在水中，但由于施工条件限制，不能采用打桩船施工，只能采用陆上打桩机施打，即采用陆上打桩机施打海上钢板桩。
该工程的另一特点是桩长较长，单桩长度达到23米，
桩型为拉森Ⅵ型的U型钢板桩。总桩数1400根，其中300根为两根单片U型钢板桩组拼焊接而成的方钢板桩。组合桩单根重量达到5吨，起重吊装难度较大。加上改造施工和码头生产同时进行，交叉作业较多，施工难度很大。
4、施工遇到的问题及解决措施
4.1、施工工艺选择
施工队进场前根据工程情况判断，该工程施工场地较长，钢板桩施打范围是沿码头前沿，总长度约800米的，地层变化较大，大部分地段都有砂层分布，估计振动沉桩很难达到设计要求的深度。所以选择了锤击沉桩工艺，但因港池水域限制不能采用海上打桩船，只能使用陆上打桩机施工。
进场后采用振动锤试打钢板桩，距设计深度还差约6~7米时，振动锤不能再进尺，而且振动锤电机温度升高很快，频频跳闸，证明该处不适合振动沉桩。只能采用陆上打桩机施打海上钢板桩。
4.2、打桩机场地问题
钢板桩桩位距码头前沿约20cm，要求打桩机的桩锤中心必须探出码头前沿一定距离。履带式打桩机桩架可以探出足够的距离，但这种打桩机自重很大，而码头前沿的允许荷载只有10KPa，考虑到安全因素，不适合选用履带打桩机。滚筒式柴油打桩机自重较轻，而且滚筒下垫有枕木，该机型对地面压力不大，可满足码头前沿承载力要求。但这种机型桩锤中心到滚筒前沿的距离只有60~70cm，虽可勉强满足钢板桩要求，但因桩机前方既是码头港池，滚筒向前滚动时安全隐患较大。必须采取措施，以保证打桩施工人员设备的安全。
施工单位为解决这个问题，在码头前沿布置了一排辅助桩，搭设了一排简易平台，桩机前滚筒下的枕木探出码头前沿，搭在辅助桩顶的主梁上，并垫高前滚筒下的枕木，使前滚筒略高于后滚筒。这一方法有效地避免了桩机前倾及前移的危险。
4.3、钢板桩施打轴线控制问题
码头的港池前沿原深度约12米（自码头面至前沿泥面），钢板桩顶低于码头面约2米，钢板桩施打至设计标高后的悬臂长度仍有10米，水平方向稍微受力都会使已经打设的钢板桩发生变形，钢板桩施工时轴线控制十分困难。而且开始施工时地层多为粉质粘土和砂层，靠钢板桩自重基本不能下沉，所以前期钢板桩施打轴线控制十分困难。
这个问题的解决从施工工艺和辅助措施两个方面着手。
施工工艺方面是增加响锤前的入土深度，主要方法是用振动锤沉桩和柴油锤压桩，使钢板桩尽可能多地入土。以钢板桩前后侧的土压力抵消一部分造成钢板桩偏转的水平力。
辅助措施主要是增加导向装置，即在码头面高度处用型钢制作导向架，导向架本身具有一定的刚度，并将导向架固定在码头面上，用导向架抵消一部分水平力。
不论采用哪种方法，都要保证桩锤的垂直，桩锤和桩中心共线，并且开锤时低档轻锤，待钢板桩入土一定深度后再重锤沉桩。
4.4、海底障碍物影响
由于该工程是旧码头改造项目，原码头已经使用几十年，所以码头前沿部位沉积障碍物种类和数量都不能预测，甚至深度都不能确定。此时靠施工工艺或其他方法均不能解决障碍物问题，只能采取措施将可能影响施工的障碍物清除。若障碍物较小，将原平底的钢板桩桩底切成尖头后或许可能将障碍物挤开，但用这种方法很可能会造成钢板桩扭转，所以不推荐使用。
5、结论和建议
钢板桩施工工法多种，适用的范围各有不同，施工时不但要根据不同的地质条件和设计要求合理的选用施工工艺和施工设备，并且要根据不同的工程特点对设备和工艺进行调整和创新。锤击钢板桩施工适用的范围较广，但对于存在孤石（或不明障碍物）和基岩埋藏较浅的区域慎用。
Ⅱ 建筑与施工毕业论文
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