方华美，陈 良

(浙江江南春建设集团有限公司，杭州 311243)

1 工程概况

瑞安滨江防洪堤四期工程施工1标位于飞云江北岸锦湖街道小横山村和进星村，全长947m，桩号为1+488～2+435。

堤防基础采用C30钢筋混凝土灌注桩和水泥搅拌桩地基处理，根据标准单元底板桩基平面布置图，沿堤轴线共设置三排灌注桩。其中外侧1排分摩擦桩A桩长40.0m、间距2.4m、桩径800mm，B桩长28.0m、间距2.4m、桩径800mm，嵌岩桩桩端入持力层0.8m，600mm钢筋混凝土嵌缝桩长10.15m、间距1.2m;内侧2排钢筋混凝土灌注桩长40m、间距6m、桩径800mm。水泥搅拌桩桩径600mm，横向共9排，间距1.25m，纵向间距1.60m，梅花形布置。C30钢筋混凝土底板下共6排水泥搅拌桩在水上施工平台上完成，为保证灌注桩机具能够24h连续不间断施工，灌注桩需采用水上搭设桩机平台方式组织施工。

2 工艺特点及工艺原理

该工艺主要利用偏心振捣器的偏心振捣原理，辅助手动葫芦配合施工，投入成本低，施工工具简单，操作简易，见效快，代替了以往船上挖机压打钢管搭设钢架平台的施工，加快了钢架平台的搭设进度，节省了成本，减少了安全隐患。

根据偏心振捣器的偏心振动原理，振动器中心安装的具有偏心质量的转轴在高速旋转时会产生离心力，其通过轴承传递给振动平板，从而使振动棒产生圆周振动。偏心振捣器是一台具有振动功能的电动机，在其底面安装了特制的底板，工作时底板下钢圆筒附着在钢管上，振捣器产生的振动波通过底板钢圆筒传递给钢管，从而使钢管下沉。

3 施工工艺流程及结构设计

3.1 施工工艺流程

施工钢架平台结构设计→施工准备→测量放线→钢管制作及运输→构筑临时操作平台→钢管立柱插入施工→3T手动葫芦辅助下沉→偏心振捣器偏心振捣下沉就位→连接上部纵横杆件(14号槽钢和工字钢)→连接下部纵横水平杆件(5.0号槽钢)→设置剪力撑(5.0号槽钢)→循环施工。

3.2 施工钢架平台结构设计

钢平台排架属于临时性施工平台，仅用作桩基施工，竖向主要承受桩机、钢筋笼及施工人员自重等荷载，水平主要承受风、浪荷载，施工平台结构仅作竖向承载力分析，不考虑水平力风浪的作用。

3.2.1 平台结构承载力和稳定计算

因钢平台承受着上部桩机的自重荷载和桩机施工的动力荷载，故需对钢平台插入土层的承载力进行验算;为了防止平台主要构件受力后失稳，需要对平台的主要杆件进行验算。以下按XY-3回旋钻机施工和嵌岩桩采用CZ20冲击钻机施工两种工况进行分析。

3.2.1.1 设备重力参数

a.回旋钻机:回旋钻机桩机底盘尺寸为4500mm×2000mm(L×W)，桩机自重为45kN，包括钻杆与钻头(或导管)以及灌注混凝土时提灌产生的摩阻力，钢筋笼自重约10.6kN(暂按摩擦桩40m钢筋笼重量考虑)，考虑钻机钻孔时对施工平台振动作用，动力放大系数取1.2。

回旋钻机每台桩机施工作用总荷载计算:F=(45+10.6)×1.2=66.72kN。

b.冲击钻机:桩机自重40kN(包括冲锤)，冲锤向上拔力15kN，钢筋笼自重约11.1kN(按嵌岩桩钢筋笼重量考虑)，考虑钻机钻孔时对施工平台振动作用，动力放大系数取1.2。

回旋钻机每台桩机施工作用总荷载计算:F=(40+15+11.1)×1.2=79.32kN．

根据以上分析，冲击钻机施工荷载大于回旋钻机施工荷载，承载力、稳定性分析均按冲击钻机施工荷载进行计算。

3.2.1.2 钢管桩承载力计算

钻机工作重量是通过底盘传给移动滚筒，再由移动滚筒传给工字钢，然后由工字钢传给钢管立柱，最后由立柱传给地基。根据一般最大间距布置原则，按最不利的工况进行计算，纵向最大间距暂定2.5m，横向最大间距暂定2.5m，每台钻机共有4个移动滚筒，每根滚筒长5.0m，故钢梁受力后直接传给钢管立柱，一台钻机中主要承受竖向的钢管根数N=2×3=6根。按照《建筑桩基技术规程》(JGJ 94—2008)桩基竖向承载力计算要求，安全系数K取2，故单根钢管承载力为79.32×2/6=26.44kN。钢管立柱单根桩长约10～12m，插入滩面约4～6m，立柱打入地层为淤泥层、淤泥质黏土夹粉砂层，钢管单根立柱竖向极限承载力标准值按照《建筑桩基技术规程》(JGJ 94—2008)钢管桩计算，淤泥层的极限侧阻力Qsik按18kPa取值，淤泥质黏土夹粉砂层的极限侧阻力Qsik按25kPa取值，按最不利情况插入滩面深度为4m时进行极限承载力的验算，具体如下:

Quk=Qsk+Qpk=3.14×0.114×(18×3+25×1)+0=28.27kN

Quk=28.27kN＞F/n=26.44kN(承载力满足要求)

3.2.2 平台钢结构计算

暂取最大间距2.5m，因桩机整体底盘尺寸为4.5m×2.0m(L×W)，底盘作用于钢梁上的荷载基本包括两种最不利工况形式，工字钢与槽钢和钢管连接均采用焊接形式，工字钢按照单跨固定梁进行计算，经验算，桩机作用在14号工字钢上，其强度、刚度均满足要求。

4 施工工艺操作要点

4.1 施工准备及测量放样

对施工组织设计中的施工人员、施工机械设备及物资材料等进行组织调遣，搭建临时设施，做好前期施工准备工作。根据业主提供的坐标点及高程控制点，按设计图纸要求进行测量放样，设置施工测量控制网点，符合要求后进行边线样桩定位，报监理工程师复核无误后组织施工。在搭设钢架平台前，先进行钻孔灌注桩的定位放样，之后进行钢架平台的定位放样，可避免钢管立柱搭设在钻孔灌注桩的孔位位置。

4.2 钢管立柱制作及运输

在平整好的施工场地内进行钢管立柱的制作(见图1)，采用φ114空心钢管，底部用圆铁片焊接好，避免淤泥进入空心钢管，以利于钢管的拔除，在离底部约2.5～3m的距离用“50×50”的30mm铁片垂直钢管焊接。采用φ20的螺纹钢四角与钢管斜接对焊牢固，增加钢管立柱对土层的接触面，增加钢管立柱的承载力。制作完毕后，用改装的双胶轮车运输至钢架搭设场地。

图1 钢管立柱制作

4.3 钢管立柱插入施工

待钢管立柱运输至搭设场地后，开始进行钢管立柱的插入施工(见图2)。首先沿平台外侧设计高程焊接14号槽钢伸出平台至立柱插入位置，为确保施工安全，在槽钢上铺设跳板，防止人员施工时坠入江河中;然后2～3人联合将钢管立柱扶起沿平台外侧徐徐下放，用φ14圆钢做一个U形弯钩套牢钢管立柱(防止钢管立柱失控坠江以及确保钢管立柱的垂直度)，待钢管立柱入土后自然下沉至土层中。

图2 钢管立柱插入

4.4 手动3T葫芦辅助下沉

待钢管立柱自然下沉至土层中后，由于钢管立柱距离平台面较高，无法直接采用偏心振捣器进行振捣下沉，故采用手动3T葫芦辅助下沉，用φ20螺纹钢制作一个勾形工具，上端勾住钢管立柱顶部，下端套牢手动3T葫芦进行下沉。

4.5 偏心振捣器偏心振捣下沉就位

手动3T葫芦辅助下沉后，进行偏心振捣器偏心振捣下沉(见图3、图4)。偏心振捣器一般采用中频式(83～133HZ、5000～8000次/min)，产生的激振力一般在5kN以上，确保钢管立柱的入土承载力不小于20kN，且立柱插入土层要大于4.0m。将改装的偏心振捣器套牢钢管立柱的顶部，开动机器，振动器中心安装的具有偏心质量的转轴在高速旋转时产生的离心力，通过轴承传递给振动平板，进而传递给平板下的钢管立柱。3T手动葫芦拉牢偏心振捣器，防止偏心振捣器失控并保证力量传递，从而使钢管立柱徐徐下沉，直至设计高程为止。

图3 手动3T葫芦辅助下沉

图4 偏心振捣器偏心振捣下沉就位

4.6 连接纵横杆件及剪刀撑

钢管立柱入土完成后，进行上部纵横杆件(14号槽钢和工字钢)、下部纵横水平杆件(5.0号槽钢)以及剪力撑(5.0号槽钢)的连接施工，主要是为了加强钢架平台的整体性，防止局部失稳造成钢架平台的倒塌。一段钢架平台搭设完成后，循环施工，直至完成整个钢架平台架设。

4.7 钢架平台拆除施工

4.7.1 钢架平台拆除顺序

钻孔灌注桩完成施工后，需要拆除钢架平台，其拆除顺序如下:

设备及工器具撤除→剪力撑拆除→下部纵横拉接角钢拆除→上部纵横拉接槽钢和工字钢部分拆除→钢管立柱拆除→槽钢和工字钢横梁全部拆除→下一钢平台搭设部位修整并进行搭设。

4.7.2 桩机钢平台拆除施工

桩机钢平台拆除施工和搭设顺序正好相反，先撤除上部所有设备和工器具、部分施工跳板、剪力撑、下部纵横拉接角钢、上部纵横焊接在立柱上的槽钢和工字钢的焊点，然后拔出钢管立柱，最后拆除全部上部槽钢和工字钢。所有焊点均采用气割的方法进行拆除，施工时要有专人负责指挥，要按照顺序分片分部位进行拆除，防止在拆除过程中造成重大安全事故。

5 质量控制要点

a.平台竖向钢管桩打设前对灌注桩孔位预放样，使平台承载桩不影响灌注桩施工，避免承载钢管桩二次移动影响平台整体稳定。

b.平台搭设过程中经常检查，以保证钢管桩的入土深度及垂直度，桩位偏差必须控制在D/6～D/4中间范围内，桩的垂直度允差小于1%。

c.在打桩时，如感到钢管桩入土无明显持力时，应向现场技术人员及时汇报，根据设计图，在地面标定钢管的预定打设位置，并经检查合格后方可进行打桩。

d.焊接质量必须严格检查，发现脱焊、漏焊或焊缝不饱满的现象，立即进行补焊。

e.平台使用过程中应经常检查钢管桩的完好程度及钢管桩间的连接牢固程度，发现问题及时进行修补。

f.定期做好平台的沉降位移观测，分析观测数据，发现问题及时加固。

6 安全施工要点控制

a.桩机平台和施工便道上部设置安全护栏，护栏高度不小于1.0m，底部设置踢脚杆，上部设置两道水平杆，护栏侧面采用密目安全网进行封闭。

b.桩机架设在平台上部，根据桩机施工要求铺设木跳板，木跳板规格采用3000mm×2500mm×50mm松木，所有木跳板不得使用有硬伤或腐烂的松木。铺设木跳板时两端都要用14号铁丝绑扎钢梁，如果桩机移动需要拆除时，必须经过专职安全员同意方可拆除，桩机要及时恢复绑牢。铺设的跳板不得留有空头板。

c.因平台全部采用钢结构，故施工用电的主电缆必须按照要求架空设置，且应符合施工用电规范要求。

d.平台搭设操作人员，必须要穿好防护服和软底鞋，并且穿救生衣、系安全带，方可进行现场操作施工。

7 结语

采用偏心振捣搭设钢架平台，投入成本低，施工工具简单，操作简易，见效快，代替了以往船上挖机压打钢管搭设钢架平台的施工，加快了钢架平台的搭设进度，减少了安全隐患，避免了在海上、内河中船只施工安全事故的发生。适用于水利堤防、沿海围垦、内河闸站等水上钻孔灌注桩为淤泥层、淤泥质黏土夹粉砂层等地质条件。