船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法

《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》是上海市第七建築有限公司完成的建築類施工工法，作者分別是林錦勝、方剛、湯永根、陶金；該工法適用於軟土地基上，防水施工質量要求高，截面較大船塢塢壁組箱型鋼板樁施工或者以組合箱型鋼板樁為圍護牆體的基坑圍護結構施工。

《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》主要的工法特點：樁體剛度大，適用於錘擊施工，並可作為基坑圍護結構和永久結構；採用樁架導向錘擊、單道圍檁限位、屏風式插樁和間隔反向送樁工藝，保證施工質量；在陰陽轉角處設定異型鋼板樁控制平面尺寸，在沉樁過程中設定糾偏樁以矯正樁體的垂直度。

2006年1月19日，《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2003~2004年度國家級工法。

基本介紹

• 中文名：船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法
• 工法編號：YJGF10-2004
• 主要完成人：林錦勝、方剛、湯永根、陶金
• 類別：工程建設類
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 完成單位：上海市第七建築有限公司
• 主要榮譽：國家級工法（2003~2004年度）

形成原因

20世紀90年代起船塢塢壁大多採用高樁承台單錨鋼板樁，兼作止水牆結構，鋼板樁兼施工階段圍護結構和塢壁永久結構。90年代末，上海市第七建築有限公司將單道圍檁錘擊施工工藝用於船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工，形成了船塢塢壁組合箱型鋼板樁錘擊沉樁施工工藝，該工藝施工速度快，沉樁後鋼板樁外觀平整、順直、美觀，單道圍檁結構輕巧，沉樁設備要求低，所採用的防水膠止水效果好。上海市第七建築有限公司根據科研成果和施工經驗總結形成《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》。

工法特點

《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》有以下特點：

1．該組合箱型鋼板樁由兩根“Z”型鋼板樁和一根“U”型國產鋼板焊接組合而成；樁體剛度大，適用於錘擊施工，並可作為基坑圍護結構和永久結構的特點，見圖1組合鋼板樁的組成、圖2工程實例。

組合鋼板樁（圖1）

工程實例（圖2）

2．利用中國現有沉樁設備實現樁與樁空間位置控制一體化施工工藝，採用樁架導向錘擊、單道圍檁限位、屏風式插樁和間隔反向送樁工藝，保證施工質量。

3．在組合箱型鋼板樁鎖口內塗刷“複合型Ⅰ”止水膠，減小沉樁過程鎖口的阻力，止水膠遇水膨脹，起到防水的功效。

4．在陰陽轉角處設定異型鋼板樁控制平面尺寸，在沉樁過程中設定糾偏樁以矯正樁體的垂直度。

操作原理

適用範圍

《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》適用於軟土地基上，防水施工質量要求高，截面較大船塢塢壁組箱型鋼板樁施工或者以組合箱型鋼板樁為圍護牆體的基坑圍護結構施工。

工藝原理

《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》採用樁架錘擊沉樁，單道圍檁與樁架組成導向系統，屏風式插樁，冷錘沉樁施工，反向間隔連續送樁；鋼板樁的鎖口採用塗刷遇水膨脹“複合型Ⅰ”止水膠，送樁時減少摩擦和止水雙重作用；為控制平面尺寸和樁體的垂直度，設定異型樁和糾偏樁。

工藝流程

《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》施工工藝流程圖見圖3。

施工工藝流程（圖3）

操作要點

《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》操作要點有以下5項：

（1）施工準備。

①鋼板樁製作。組合鋼板樁的材質由設計確定，鋼板樁的結構型式採用兩根優質“Z”型鋼板樁和一根“U”型國產鋼板焊接組合而成。焊接工藝要求由設計制定，委託專業加工廠加工。

②鋼板樁的運輸及堆放。鋼板樁運輸採用平板車運輸，運輸中大於三處擱置點，運輸途中平穩行駛。鋼板樁必須堆放在硬地坪上，大於三處擱置點，堆放不超過三層。

③鋼板樁驗收。組合箱型鋼板樁除在進場時由製作方提交合格證後，組合箱型鋼板樁進場時應進行逐個驗收，按設計標準及規範要求進行，驗收內容及標準如下：

a.組合箱型鋼板樁長度：＋300毫米，-0。

b.端面尺寸：高度＋10毫米，寬度＋10毫米。

c.樁身焊接質量。

d.組合箱型鋼板樁樁端平整度及平面傾斜小於5毫米，採用角尺與塞尺配合覆核。

e.鎖口通暢與否的檢查，用2米長標準段雌雄鎖口各一隻，插入組合箱型鋼板樁兩側鎖口內，以往返兩次順利通過為準。

f.組合箱型鋼板樁樁身側向彎曲矢高和正向彎曲矢高均為≤0.12％。

g.在提交組合箱型鋼板樁合格證的同時，應提交組合箱型鋼板樁的質保資料、試驗報告及製作過程中質量評定和探傷報告，在檢查過程中若有不符合驗收要求的組合箱型鋼板樁必須經過校正，直至符合要求方可使用。

h.對檢驗合格的樁進行編號，記錄偏差情況。

④輔助材料驗收。“複合型Ⅰ”止水膠進場時必須具有合格證，並加以檢查，對“複合型Ⅰ”止水膠的粘度、凝結時間、耐久性、極限溫度、膨脹係數、耐腐蝕性、粘附力等要進行複試，複試合格方可使用。

（2）組合箱型鋼板樁加固及鎖口處理。

①組合箱型鋼板樁樁身較長，在打樁時，因衝擊力較大，使中縫鎖口容易挫動，錯位較大，應先在組合箱型鋼板樁中縫鎖口處加設二至三處焊接塊，增強抗變形強度，減少錯位變形；在樁端頭錘擊端進行加筋板加固，增強錘擊端強度，見圖4。

組合箱型鋼板樁連線（圖4）

②組合箱型鋼板樁邊縫鎖口採用“複合型Ⅰ”止水膠，施工前須用專用工具清除鎖口內的銹跡，反覆打磨，直至露出金屬本色。

③外觀質量檢查，查出鎖口不順直部位，對這些部位要加強除銹力度，使之光滑，減少沉樁阻力，增強“複合型Ⅰ”止水膠的粘結力。

④“複合型Ⅰ”止水膠開桶後調製均勻即可使用，塗刷“複合型Ⅰ”止水膠前應對基層用乾回絲擦一遍，用以清除灰塵，塗刷時採用專用的膠槍噴注，做到塗膜均勻，黏附力強，無漏塗、流掛等現象。“複合型Ⅰ”止水膠固化時間大於72小時，在塗刷止水劑後，打樁應在72小時內完成。

（3）定位樁及沉樁測量控制。

①組合箱型鋼板定位。專為沉樁配備水平圍檁導向架，由限位樁和圍檁構成。樁架頂端具有約束性，圍檁形式可採用單道圍檁，組成沉樁的導向系統。單道圍檁導向架由限位樁和鋼圍檁組成，限位樁採用600鋼管，長約10米，頂部設定鋼橫樑，鋼橫樑兩端設定限位立柱，形成蟹鉗式形狀，用以擱置兩根鋼圍檁，鋼圍檁長15米，用H400x400x14毫米型鋼製成，兩鋼圍檁之間設定卡板限位，以確保尺寸和位置準確，見圖5。

第一組定位樁圍檁平面布置示意圖（圖5）

②組合箱型鋼板樁沉樁過程需要在兩個垂直方向進行垂直度觀察，在前進方向組合箱型鋼板樁的中心線上，距打設位置約25米處架設經緯儀進行垂直度監測，另一方向為在距樁正面約25米處施放一條組合箱型鋼板樁軸線延長線的平行線，在平行線上把相應組合箱型鋼板樁外側鎖口位置架設經緯儀進行垂直度監測。

③插樁測量控制。軸線延長線上的儀器架設位置必須精確，使得儀器視線與組合箱型鋼板樁軸線一致，插樁時，如果組合箱型鋼板樁鎖口中心線與儀器中“十”字絲吻合，說明組合箱型鋼板樁插在的軸線方向沒有問題。同樣，樁機正面儀器架設的位置也必須正確，插樁時，如果組合箱型鋼板樁鎖口處邊線與儀器中“十”字線不吻合，說明組合箱型鋼板樁在軸線方向有傾斜，見圖6。

鋼板樁沉樁垂直測量控制（圖6）

（4）組合箱型鋼板樁沉樁。

①沉樁機械。由於鋼板樁一般採用震動錘沉樁施工，沉樁質量一直不穩定。該工藝採用較為常見履帶式打樁機（DH608），採用錘擊施工工藝進行沉樁，履帶吊機配合吊運施工。樁帽根據樁截面形狀焊接而成。

②組合樁採用80噸吊車起吊，在距樁端1米處，兩側翼板開孔，穿入起吊鋼絲繩。吊起就位後，採用兩部經緯儀成90度角觀測，保證垂直度。

③插樁、垂直度校正：沉樁開始階段可利用樁錘的自重進行靜壓插樁，保證插樁時的平整和垂直，下沉過程中經緯儀隨時觀測，若發現有微量偏移，應及時用卷揚機糾偏，樁入土超過1/2樁長後，不得強行糾偏。以此類推，直至該組組合箱型鋼板樁插樁完畢，拆除圍檁。每組七根組合箱型鋼板樁插樁完成後，同時插入後一組的第一根樁。

④冷錘施工、垂直度校正：樁停止下沉後，可用冷錘施打，每打一錘，都應及時觀測，調整垂直度，直打到組合箱型鋼板樁樁頂距地面約8米時停錘。

⑤組合箱形鋼板樁送樁施工：樁機行走於組合箱型鋼板樁一側，轉90度角與履帶垂直，安裝好送樁桿。組合箱型鋼板樁送樁時採用間隔反向跳打方法，每組組合箱型鋼板樁約7根，送樁順序為2、4、6，然後7、5、3、1。最後為後一組的第一根樁，留在地面上作後一組樁圍檁的定位樁，起控制限位作用。送樁時要觀察沉樁過程中的變化情況，送樁桿上刻有進尺標誌；且有水平儀跟蹤觀察，確保樁頂標高控制。為防止送樁過程中相鄰樁體被帶下，先送樁的樁頂標高以上限偏差控制，後送樁的按相鄰的樁頂標高控制。沉樁工藝示意圖見圖7。

沉樁工藝示意圖（圖7）

⑥第二組樁圍標導向架系統：第二組樁定位利用已打入到位的樁體（尚未送樁），再在其軸線方向的前方打設限位樁（在圍檁的長度內），安裝橫樑，然後將圍檁吊裝就位，且緊靠樁體的兩側，圍檁在就位樁體的一端用螺栓連線固定，另一端擱置在限位樁頂部的蟹鉗內，在校正位置後，外側用墊鐵墊實，交付插樁施工，待該圍標內插樁完成後，再拆除圍檁、拔除限位樁，如此往復進行流水施工，見圖8。

限位樁圍檁平面布置示圖（圖8）

⑦沉樁中偏差測量。在沉樁過程中，應緩慢施工，用經緯儀進行測量，隨時注意調整樁的垂直度，同時保證樁定位於方格網之內，做好沉樁記錄。若偏差超過3‰，則在後一組樁中設定異型組合箱型鋼板樁糾偏。

（5）異型組合箱型鋼板樁施工。

異型組合箱型鋼板樁分為兩種形式，第一種為轉角樁（分為陰角和陽角），第二種為沉樁過程中用以糾偏異型樁，組合箱型鋼板樁連續打設後，其軸向總有一定的垂直偏差，超過一定量後對沉樁及外觀質量將帶來影響，在軸向垂直偏差超過3‰時應設定異型樁糾偏。

①轉角樁結構形式為割除組合箱型鋼板樁單邊鎖口，按理論數據，測量出轉角線上樁身的位置，被割除的鎖口安裝在該位置上，通過電焊連線並加設勁板，增強轉角翼緣板的強度。每個陰陽角轉角僅有一根轉角樁，打樁過程中產生的累計偏差在糾偏樁中消除，故轉角樁的位置基本保持不變。

②糾偏樁主要消除沉樁過程中軸向的垂直偏差，打設過程中其數量不可預測。只有當垂直偏差超過3‰時，設糾偏樁校直，其結構形式為將樁體的一側翼緣（帶鎖口）割除，根據樁體的實際偏差量，在翼緣板上加以調整，並焊接在原來的位置。糾偏樁一般有兩種情況，一種情況為在標準翼板寬內調整，即割除鎖口，在翼板內根據實際測量值進行調整，再焊接鎖口。另一種為增加翼板寬度：即先割除鎖口，按實際丈量值及斜度，用12毫米厚16錳鋼板接長，每次接長寬度≤200毫米，再焊接鎖口。

勞動組織

《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》需用的勞動組織人員見表1。

一個班組的勞動力組織（表1）

序號	工種	人數	序號	工種	人數
1	指揮	1	5	電焊工	2
2	測量	2	6	防水工	2
3	打樁	2	7	記錄	1
4	起重工	4	-	-	-

材料設備

《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》需用的主要機具設備見表2。

一套機具設備（表2）

序號	機具名稱	規格型號	單位	數量	用途與備註
1	履帶式打樁機	DH608	台	1	沉樁施工
2	吊機	CH-800	台	1	吊樁及插樁
3	樁錘	D-62	台	2	沉樁
4	大件運輸車	40噸	輛	3	樁運輸
5	推土機	-	台	1	場地平整
6	挖掘機	-	台	1	開挖溝槽
7	送樁桿	-	套	2	-
8	導向架	自製	台	1	限位
9	限位樁	Ф609 鋼管	根	2	限位
10	抽水泵	-	台	2	場外排水
11	氣割	-	套	1	異型樁
12	噴槍	-	把	2	止水膠

質量控制

《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》質量控制應遵循以下要求：

1．打樁時垂直度偏差要求控制在3‰以內（外露）。

2．組合箱型鋼板樁鎖口內不容許有滲漏現象出現。

3．陰陽角位置要求相對不變。

安全措施

採用《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，應遵守注意下列事項：

1．嚴禁吊樁、吊錘迴轉或行走等動作同時進行。打樁機在吊有樁和錘的情況下，操作人員不得離開崗位。

2．打樁作業區內應無高壓線路，作業區應有明顯標誌或圍欄，非工作人員不得進入。樁錘在施打過程中，操作人員必須在距離樁錘中心5以外監視。

3．樁機、吊車組裝、拆卸必須在空曠場地進行，上空不得有高壓線或障礙物，確保組裝、拆卸、裝車順利進行。打樁機械必須具有驗收合格證。

4．樁機起吊時，禁止橫向張拉，正面張拉不大於2米。樁機提升柴油垂直時應注意起落架狀態，發現異常情況應緊急停車。任何人不得在樁錘提升後，在樁錘下停留或通過；扒桿下方起吊的重物下，任何人也不得停留或通過。

5．施工過程中，如遇大雨、暴雨或六級以上大風時，必須立即停止施工。為確保施工質量及施工安全，打樁嚴禁夜間施工。

6．樁機施打過程中，施工人員必須遠離樁錘5米以外的安全處，30米範圍內嚴禁非施工人員靠近。施工區域要設定警戒線。

7．卸樁、吊樁過程中持樁小鉤外必須系好纜風繩，確保控制吊運中的方向，以防發生樁機、吊車、汽車相碰事故。

8．樁機、吊車施工過程中必須確保場地平整，地基較軟不能滿足樁機施工要求時，必須墊好路基箱或30毫米厚鋼板。樁堆放皮數不超過三皮。

9．樁機、吊車司機、電工、電焊工、起重指揮工必須持證上崗。

10．吊樁、餵樁、送樁、吊機和樁機移位時必須有專人指揮，分工明確，統一信號。

11．氧氣瓶、乙炔瓶必須保持5米以上的距離，距明火電焊必須保證10米以上的安全距離。乙炔瓶嚴禁倒放，乙炔瓶必須安裝回火安全裝置。氧氣乙炔減壓器上應有安全閥和防回火器，高低壓表完好，計量正確。

效益分析

《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》具有以下社會經濟效應：

1．在組合箱型鋼板樁施工中，沉樁工藝解決了質量控制難點，組合箱型鋼板樁外觀平整順直，塗刷飾面塗料直接作為結構面層，節約飾面費用。

2．組合箱型鋼板樁作為永久塢壁結構，在圍護挖土期間作為圍護結構牆體，節省圍護結構費用。

3．組合箱型鋼板樁鎖口塗刷“複合型Ⅰ”止水膠，在沉樁階段作為潤滑劑，竣工後遇水膨脹，起止水作用。

4．組合箱型鋼板樁結構體系作為一個永久的塢壁結構體，具有綜合成本低、工期短、成效快的顯著優點。

套用實例

《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》套用實例：

上海外高橋造船基地位於浦東新區長江口南港河南岸，新建的船塢，是我國最大的、最具現代化水準的乾船塢，1＃船塢長480米，寬106米，設計深度12米；2＃船塢長360米，寬76米，設計深度14米。塢壁牆身為組合箱型鋼板樁。以二根“Z”字形進口鋼板樁連線後加覆國產“U”型鋼板，組成六角形箱體結構。兩種鋼材彈性模量不一，樁長25米/21米。塢壁設計中，組合箱型鋼板樁既是塢的圍護結構，又是塢室外露的永久結構，為此，組合箱型鋼板樁的平整度、垂直度及止水效果成為船塢施工成敗的關鍵，也是需要攻克的技術難關。

通過該工法工藝，成功實現了上海外高橋造船基地船塢大面積組合箱型鋼板樁錘擊沉樁，取得了可觀的經濟和質量效果，作為船塢塢壁永久結構的組合箱型鋼板樁，表觀平整順直，無滲漏；首次使用的“複合型Ⅰ”止水膠專業產品，比較黃油、滑石粉劑、瀝青、樹脂等傳統潤滑止水材料，效果更佳，具有先進性。該工程於1999年10月開工，2001年10月全面竣工，2001年11月開始投入試生產，前後工期為兩年時間，遠低於同規模船塢施工工期，船塢整體施工質量達到優良標準，見圖9。

竣工後的塢壁（圖9）

榮譽表彰

2006年1月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《建設部關於公布2003~2004年度國家級工法的通知》，以文號建質[2006]16號公布，《船塢塢壁組合箱型鋼板樁施工工法》被評定為2003~2004年度國家級工法。