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[摘要]：本文主要依托启东宏华海洋港池工程组合钢板桩施工中采取的技术措施，考量其事前准备、事中控制及事后分析，通过主客观等一些列保证措施确保沉桩精度满足施工要求。结果表明，精度施工控制要点是可行的，可供类似工程参考借鉴。
[关键词]：双层双向导向架 夹具 测量意识
中图分类号：O434文献标识码： A
一、工程背景概况
工程位于江苏省启东市船舶工业园区，长江入海口北岸，东临黄海，隔长江北支与上海崇明岛相望，距启东市区18公里，距上海市主城区50公里。项目新建150×110m挖入式港池一座（含2x11000吨宏海号水域轨道基础、接岸结构）、驳岸结构、宏海号陆域轨道基础、400t龙门机轨道基础。
港池采用钢管桩-钢板桩组合墙+卸荷式桩基承台结构，组合钢板桩采用φ1219X18(16)钢管组合2-AZ20-700钢板桩对桩体系。钢管桩共170根，材质Q345B；其中水域轨道基础共128根，接岸结构42根；长度43.5m~41.5m不等，主桩1219X18(16)钢管桩间距2682.5mm。副桩采用S355GP级进口卢森堡钢板桩，单宽700mm，采用双拼作为一对使用，共209对，其中港池部分169对，上下游驳岸40对。组合钢板桩主副桩间采用C9锁扣连接。
图1 组合型钢板桩连接示意图
二、面临的主要技术难题
1）“钢管桩+钢板桩”组合墙结构在国内应用较少，缺少统一施工技术和施工规范，需要在典型施工的基础上实践、总结，研究一种科学合理的施工工法和打桩装置完成该形式组合桩施工。
2）主桩长度43.5米，重约23吨，副桩31米长，重约5吨，彼此C9锁扣连接，桩完全组合后桩顶入地面下3米左右，需考虑振沉及送桩结合的方式；
3）钢管桩施工精度要求高，根据设计参数，制定比现有规范要求的精度更高才能确保成功，主桩垂直度、平面位置的确保为关键一步。主桩的精度高会带来锁扣间的摩擦阻力大大降低，如何确保如此长度的桩基入土后的位置和垂直度给施工带来难度极大。
4）一般钢板桩施工是用振动锤振沉到位，但锁扣间摩擦阻力目前无法精确计算，它与沉桩垂直度、桩制作直线度、锁扣焊接质量等一些列因素相关，同时锁扣间阻力过大，一旦下沉困难，很容易造成锁扣疲劳破坏等等。
三、主要施工设备的配置
1）起重设备
根据组合桩施工工艺，主要投入大型履带吊、振动锤、陆地柴油锤打桩机。根据钢管桩长度、自重选择250吨的履带吊，钩头下吊高要求60m，钢板桩选择120吨履带吊，同时配备1台50吨履带吊进行起吊配合。
（2）振动锤
振动锤根据土层特性，计算钢管桩在入土30米时桩周阻力124.6吨，DZJ200振动锤最大击振力为159.2吨；钢板桩振沉阻力主要来自锁扣间的摩擦力，在振插钢板桩与主桩入锁时，钢管桩锁扣15米外露地面，即主副桩锁扣完全组合时，钢板桩在振插时阻力主要来自地面以下15m锁扣间的摩阻力。因锁扣间的摩阻力与主桩沉桩垂直度、制桩质量、锁扣直线度以及平面夹角等诸多因素有关，无法精确计算，根据经验选择DZJ150錘,最大击振力114吨，锚桩采用DZJ90锤。
序号 设备名称 规格型号 单台 数量 备注
1 打桩机 步履式 台 1 复打桩、送桩
2 柴油锤 D100 台 1 复打桩、送桩
3 振动锤 DZJ90 台 1 振插锚桩
4 振动锤 DZJ150 台 1 振插钢板桩
5 振动锤 DZJ200 台 1 振插钢管桩
6 履带式吊机 250t 台 1 配合钢管桩振插
7 履带式吊机 120t 台 1 转桩、配合钢板桩振插
8 履带式吊机 50t 台 1 配合起吊
9 经纬仪 J2-2 台 2 沉桩过程观测
10 水准仪 DSZ2 台 2 控制沉桩标高
11 全站仪 TC402 台 1 测量放线
12 水泵 30米扬程 台 2 锁扣冷却水
四、精度控制具体措施
4.1 双层双向导向架的设计制作
导向架由底座、上下层围檩（含定位微调系统）、中间支撑杆件组成。具体高度根据钢管桩无锁扣段长度而定。导向装置具备足够的刚度和强度，在主桩插入导向架内，解扣换锤时能够处于安全自稳定状态。导向架在一次定位后，在主桩插入后，无法保图2双层双向导向架实物图
证各主桩的相对位置，需要二次定位微调，具备二次定位功能。导向装置具备易操作功能，施工时相对方便、快捷，减少中间环节，具备方便施工。
4.2 导向架制导装置微调功能设置
陆上沉43.5米的圆管型钢板桩（主桩），在保证整桩直立定位后，没有微调装置，桩位和垂直度很难保证，很容易发生偏位，倾斜等现象。故在导向装置上设置可伸缩微调装置，行程在40-60mm之间，进行微调处理。导向装置高度约1/3主桩长度，利用上下两层围檩上设置4个方向的微调装置，起到精确定位目的。操作时，使钢管桩处于无约束状态，工人通过拧紧和放松顶推丝杆达到精确定位，保证主桩垂直度，控制时垂直度按照千分之一的要求进行控制，最终垂直度控制不大于千分之四。
4.3导向装置的抱紧装置
主桩自重约23吨，直立后高度43.5m，如何确保在250吨履带吊换钩后吊DZJ200振动锤时桩处于稳定状态，安全万无一失，考虑采用4根直径479mm的螺旋焊接管，壁厚8mm，长度23米，入土10米左右，通过锚桩与导向装置之间的约束达到整体导向装置的稳定性，约束通过4根8.8级M30高强度螺栓顶撑完成。设计时充分考虑导向装置自重和锚桩抗水平力来解决该稳定性难题。考虑导向装置重复周转利用，锚桩与导向装置安装后整体起吊，大大节省时间。
4.4 钢板桩专用夹具
AZ20-700型钢板在双拼后插入两侧钢管桩上的焊接锁扣内，采用振动锤振沉施工；为了避免偏心振沉，夹具必须夹住锁扣处，以便控制器垂直度偏差，同时有效的避免钢板桩的撕裂破坏。在实施过程中振动锤配备专用“凹”口夹具，一般平口夹具无法满足要求，故要求按钢板桩结构形式定做专用夹具，使在吊装时夹具能通过滑槽顺利的锁住锁扣铰接位置，避免了偏心振沉，有效的保证的沉桩的施工精度。
4.5 精度测量控制
测量在整个沉桩过程中是除了硬件配置外最重要的一个环节，通过借鉴以往的沉桩质量控制标准，结合本项目组合钢板桩的设计特点；通过前期的试沉桩工作总结，理论结合实际，为了有效的控制其主桩（钢管桩）的垂直度偏差，便于副桩（AZ钢板桩-可达到5o偏差扭角）的顺利振沉，分析制定了一套沉桩控制标准：[沉桩后=(桩位偏差±5cm，垂直度偏差≦4‰)]。
测量控制分两个阶段进行，第一阶段为导向架的定位，主要调整导向架的平面位置及骨架的垂直度；实施中采用在全站仪放样出桩位后精确安放导向架，水准仪分别测量导向架四个角点的高程使之处于水平状态，完成调校后打入锚桩并予固定，必要时可采用与邻近钢管桩或锚桩固结，确保其处于稳定状态。第二个阶段为为钢管桩定位，钢管桩定位在振动锤夹具夹住管顶后，慢慢调离地面，然后由测量人员在两个方向（板桩墙轴线和垂直轴线方向）对管桩进行定位，考虑到振沉过程及钢管桩本身中会有一定的误差，拟在初步定位时将控制其定位精度为1‰。定位精度定位完成后利用微调定位系统使其基本锁死，然后慢慢振沉管桩。击振过程测量全过程监控，若垂直度和桩位偏差过大超过控制标准，拔起钢管桩重新定位下沉，直至满足要求为止。定位的好坏直接影响沉桩的质量，对后续钢板桩的沉桩施工带来很大的影响，有可能会直接导致工法的失败。
4.6 钢管桩的加工质量及运输倒运过程控制
钢管桩本身的加工质量也是过程控制的关键环节之一，由于钢管桩较长，在制作过程中容易产生变形，直线度很难控制，这样就需要在硬化的场地上制作约束其变形的钢胎架（不大于4米），通过带通线控制其制作底平面，并根据钢管桩的直径制作环型骨架进行约束，以达到控制其直线度的目的，同时也为焊接的锁扣提供保障。
钢管桩在制作完成后需进行合理的堆放，采用多支点支撑控制，宜按照单层堆积，以避免造成的堆积变形，同时还需要考虑转运过程中的保护，采用两台吊车捆绑装卸，起吊支点控制在0.29L(L为桩长）位置，避免造成强行破坏。采取以上措施主要是控制其直线度偏差在2‰以内。
4.7 施工人员质量意识
组合型钢板桩的施工离不开管理人员的精心筹备及施工人员的精细施工，人的因素为主导因素，从组织筹备到正式施工阶段，均需要不同的人员参与各个工序的，集思广益，细化到每一个细节，施工中紧抓关键环节且不轻视任何细微控制，及时发现问题分析总结，制定改进措施，不断的提高其控制的精度。
在施工前加强技术交底教育工作，强调类似项目的重要性，需要让所有施工参与人员均意识到为什么需要这样去控制，这样做的目的是什么，以及会造成什么样的结果；同时加强思想教育工作，阶段性的召开思想教育培训。在具体的操作过程中加强紧密协调配合，未得到指挥信号，不得擅自操作；其质量意识与工程质量息息相关，这样就需要建立相关制度，严格执行奖罚制度，加强现场督促力度。
五、总结
通过了制定的一系列措施，有效的保证了工程的顺利完成；同时根据项目的特点参照钢管桩沉桩质量控制要求制定了超规范施工控制标准，并取得了良好的成效。港池土方开挖完成后检测锁扣完好，组合钢板桩无漏水漏砂情况，基本达到了设计的初始理念。该类型的桩基在国内应用相对较少，需要在典型的基础上创新、总结、提高，不断的完善施工措施、管理方法使沉桩质量再上一层台阶。
参考文献：
1、水运工程质量检验标准 （JTS257-2008)
2、钢结构加固技术规范 （中国工程建设标准化协会标准CECS77：96)
3、南沙港HZ和AZ型组合钢板桩陆上施工技术 （古建波、郭生强，中交四航局第二工程有限公司）
[关键词]：双层双向导向架 夹具 测量意识
中图分类号：O434文献标识码： A
一、工程背景概况
工程位于江苏省启东市船舶工业园区，长江入海口北岸，东临黄海，隔长江北支与上海崇明岛相望，距启东市区18公里，距上海市主城区50公里。项目新建150×110m挖入式港池一座（含2x11000吨宏海号水域轨道基础、接岸结构）、驳岸结构、宏海号陆域轨道基础、400t龙门机轨道基础。
港池采用钢管桩-钢板桩组合墙+卸荷式桩基承台结构，组合钢板桩采用φ1219X18(16)钢管组合2-AZ20-700钢板桩对桩体系。钢管桩共170根，材质Q345B；其中水域轨道基础共128根，接岸结构42根；长度43.5m~41.5m不等，主桩1219X18(16)钢管桩间距2682.5mm。副桩采用S355GP级进口卢森堡钢板桩，单宽700mm，采用双拼作为一对使用，共209对，其中港池部分169对，上下游驳岸40对。组合钢板桩主副桩间采用C9锁扣连接。
图1 组合型钢板桩连接示意图
二、面临的主要技术难题
1）“钢管桩+钢板桩”组合墙结构在国内应用较少，缺少统一施工技术和施工规范，需要在典型施工的基础上实践、总结，研究一种科学合理的施工工法和打桩装置完成该形式组合桩施工。
2）主桩长度43.5米，重约23吨，副桩31米长，重约5吨，彼此C9锁扣连接，桩完全组合后桩顶入地面下3米左右，需考虑振沉及送桩结合的方式；
3）钢管桩施工精度要求高，根据设计参数，制定比现有规范要求的精度更高才能确保成功，主桩垂直度、平面位置的确保为关键一步。主桩的精度高会带来锁扣间的摩擦阻力大大降低，如何确保如此长度的桩基入土后的位置和垂直度给施工带来难度极大。
4）一般钢板桩施工是用振动锤振沉到位，但锁扣间摩擦阻力目前无法精确计算，它与沉桩垂直度、桩制作直线度、锁扣焊接质量等一些列因素相关，同时锁扣间阻力过大，一旦下沉困难，很容易造成锁扣疲劳破坏等等。
三、主要施工设备的配置
1）起重设备
根据组合桩施工工艺，主要投入大型履带吊、振动锤、陆地柴油锤打桩机。根据钢管桩长度、自重选择250吨的履带吊，钩头下吊高要求60m，钢板桩选择120吨履带吊，同时配备1台50吨履带吊进行起吊配合。
（2）振动锤
振动锤根据土层特性，计算钢管桩在入土30米时桩周阻力124.6吨，DZJ200振动锤最大击振力为159.2吨；钢板桩振沉阻力主要来自锁扣间的摩擦力，在振插钢板桩与主桩入锁时，钢管桩锁扣15米外露地面，即主副桩锁扣完全组合时，钢板桩在振插时阻力主要来自地面以下15m锁扣间的摩阻力。因锁扣间的摩阻力与主桩沉桩垂直度、制桩质量、锁扣直线度以及平面夹角等诸多因素有关，无法精确计算，根据经验选择DZJ150錘,最大击振力114吨，锚桩采用DZJ90锤。
序号 设备名称 规格型号 单台 数量 备注
1 打桩机 步履式 台 1 复打桩、送桩
2 柴油锤 D100 台 1 复打桩、送桩
3 振动锤 DZJ90 台 1 振插锚桩
4 振动锤 DZJ150 台 1 振插钢板桩
5 振动锤 DZJ200 台 1 振插钢管桩
6 履带式吊机 250t 台 1 配合钢管桩振插
7 履带式吊机 120t 台 1 转桩、配合钢板桩振插
8 履带式吊机 50t 台 1 配合起吊
9 经纬仪 J2-2 台 2 沉桩过程观测
10 水准仪 DSZ2 台 2 控制沉桩标高
11 全站仪 TC402 台 1 测量放线
12 水泵 30米扬程 台 2 锁扣冷却水
四、精度控制具体措施
4.1 双层双向导向架的设计制作
导向架由底座、上下层围檩（含定位微调系统）、中间支撑杆件组成。具体高度根据钢管桩无锁扣段长度而定。导向装置具备足够的刚度和强度，在主桩插入导向架内，解扣换锤时能够处于安全自稳定状态。导向架在一次定位后，在主桩插入后，无法保图2双层双向导向架实物图
证各主桩的相对位置，需要二次定位微调，具备二次定位功能。导向装置具备易操作功能，施工时相对方便、快捷，减少中间环节，具备方便施工。
4.2 导向架制导装置微调功能设置
陆上沉43.5米的圆管型钢板桩（主桩），在保证整桩直立定位后，没有微调装置，桩位和垂直度很难保证，很容易发生偏位，倾斜等现象。故在导向装置上设置可伸缩微调装置，行程在40-60mm之间，进行微调处理。导向装置高度约1/3主桩长度，利用上下两层围檩上设置4个方向的微调装置，起到精确定位目的。操作时，使钢管桩处于无约束状态，工人通过拧紧和放松顶推丝杆达到精确定位，保证主桩垂直度，控制时垂直度按照千分之一的要求进行控制，最终垂直度控制不大于千分之四。
4.3导向装置的抱紧装置
主桩自重约23吨，直立后高度43.5m，如何确保在250吨履带吊换钩后吊DZJ200振动锤时桩处于稳定状态，安全万无一失，考虑采用4根直径479mm的螺旋焊接管，壁厚8mm，长度23米，入土10米左右，通过锚桩与导向装置之间的约束达到整体导向装置的稳定性，约束通过4根8.8级M30高强度螺栓顶撑完成。设计时充分考虑导向装置自重和锚桩抗水平力来解决该稳定性难题。考虑导向装置重复周转利用，锚桩与导向装置安装后整体起吊，大大节省时间。
4.4 钢板桩专用夹具
AZ20-700型钢板在双拼后插入两侧钢管桩上的焊接锁扣内，采用振动锤振沉施工；为了避免偏心振沉，夹具必须夹住锁扣处，以便控制器垂直度偏差，同时有效的避免钢板桩的撕裂破坏。在实施过程中振动锤配备专用“凹”口夹具，一般平口夹具无法满足要求，故要求按钢板桩结构形式定做专用夹具，使在吊装时夹具能通过滑槽顺利的锁住锁扣铰接位置，避免了偏心振沉，有效的保证的沉桩的施工精度。
4.5 精度测量控制
测量在整个沉桩过程中是除了硬件配置外最重要的一个环节，通过借鉴以往的沉桩质量控制标准，结合本项目组合钢板桩的设计特点；通过前期的试沉桩工作总结，理论结合实际，为了有效的控制其主桩（钢管桩）的垂直度偏差，便于副桩（AZ钢板桩-可达到5o偏差扭角）的顺利振沉，分析制定了一套沉桩控制标准：[沉桩后=(桩位偏差±5cm，垂直度偏差≦4‰)]。
测量控制分两个阶段进行，第一阶段为导向架的定位，主要调整导向架的平面位置及骨架的垂直度；实施中采用在全站仪放样出桩位后精确安放导向架，水准仪分别测量导向架四个角点的高程使之处于水平状态，完成调校后打入锚桩并予固定，必要时可采用与邻近钢管桩或锚桩固结，确保其处于稳定状态。第二个阶段为为钢管桩定位，钢管桩定位在振动锤夹具夹住管顶后，慢慢调离地面，然后由测量人员在两个方向（板桩墙轴线和垂直轴线方向）对管桩进行定位，考虑到振沉过程及钢管桩本身中会有一定的误差，拟在初步定位时将控制其定位精度为1‰。定位精度定位完成后利用微调定位系统使其基本锁死，然后慢慢振沉管桩。击振过程测量全过程监控，若垂直度和桩位偏差过大超过控制标准，拔起钢管桩重新定位下沉，直至满足要求为止。定位的好坏直接影响沉桩的质量，对后续钢板桩的沉桩施工带来很大的影响，有可能会直接导致工法的失败。
4.6 钢管桩的加工质量及运输倒运过程控制
钢管桩本身的加工质量也是过程控制的关键环节之一，由于钢管桩较长，在制作过程中容易产生变形，直线度很难控制，这样就需要在硬化的场地上制作约束其变形的钢胎架（不大于4米），通过带通线控制其制作底平面，并根据钢管桩的直径制作环型骨架进行约束，以达到控制其直线度的目的，同时也为焊接的锁扣提供保障。
钢管桩在制作完成后需进行合理的堆放，采用多支点支撑控制，宜按照单层堆积，以避免造成的堆积变形，同时还需要考虑转运过程中的保护，采用两台吊车捆绑装卸，起吊支点控制在0.29L(L为桩长）位置，避免造成强行破坏。采取以上措施主要是控制其直线度偏差在2‰以内。
4.7 施工人员质量意识
组合型钢板桩的施工离不开管理人员的精心筹备及施工人员的精细施工，人的因素为主导因素，从组织筹备到正式施工阶段，均需要不同的人员参与各个工序的，集思广益，细化到每一个细节，施工中紧抓关键环节且不轻视任何细微控制，及时发现问题分析总结，制定改进措施，不断的提高其控制的精度。
在施工前加强技术交底教育工作，强调类似项目的重要性，需要让所有施工参与人员均意识到为什么需要这样去控制，这样做的目的是什么，以及会造成什么样的结果；同时加强思想教育工作，阶段性的召开思想教育培训。在具体的操作过程中加强紧密协调配合，未得到指挥信号，不得擅自操作；其质量意识与工程质量息息相关，这样就需要建立相关制度，严格执行奖罚制度，加强现场督促力度。
五、总结
通过了制定的一系列措施，有效的保证了工程的顺利完成；同时根据项目的特点参照钢管桩沉桩质量控制要求制定了超规范施工控制标准，并取得了良好的成效。港池土方开挖完成后检测锁扣完好，组合钢板桩无漏水漏砂情况，基本达到了设计的初始理念。该类型的桩基在国内应用相对较少，需要在典型的基础上创新、总结、提高，不断的完善施工措施、管理方法使沉桩质量再上一层台阶。
参考文献：
1、水运工程质量检验标准 （JTS257-2008)
2、钢结构加固技术规范 （中国工程建设标准化协会标准CECS77：96)
3、南沙港HZ和AZ型组合钢板桩陆上施工技术 （古建波、郭生强，中交四航局第二工程有限公司）