建筑技术开发Building Technology Development
工程技术
Engineering and Technology
第48卷第10期
高昌伦s杨世涛s杨文吉s赵研\王清标2，冯圆成2
(1.中铁十四局集团第二工程有限公司，山东泰安271000; 2.山东科技大学，山东泰安271000)
[摘要]结合金鸡湖隧道工程，通过理论研究和现场实践的方式，对钢管桩制造、运输和施工工艺进行了详细研究，得到结论如下：（1)研究了 PC钢管桩制作和运输技术，形成了一套健全的钢管桩生产和运输工艺，在源头上保障了成桩的质量；（2) 详细介绍了 PC钢管桩施工方法，规范施工步骤，提高了施工效率和施工质量，对PC钢管桩应用和发展具有极大工程意义；（3) 介绍了 PC钢管桩质量控制标准，明确了施工标准，保障了钢管桩支护效果。 内作
[中图分类号]TU71 [文献标志码]B[文章编号]1001-523X (2021) l(M)095-03
Construction Technology and Quality Control of
PC Steel Pipe Pile
Gao Chan-lun,Yang Shi-tao,YangWen-j i,ZhaoY an,Wang Qing-biao,Feng Yuan-cheng [Abstract]Combined with Jinji Lake tunnel project,through theoretical research and field practice,a detailed study on the manufacturing,transportation and construction technology of steel pipe pile is made,and the following conclusions are drawn as follows ： (1) the production and transportation technology of PC steel pipe pile is studied,forming a set of production and transportation technology of steel pipe pile,which ensures the quality of pile from the source ； (2) the construction method of the PC steel pipe pile is introduced in detail,construction steps is standardized,the construction efficiency and construction quality is improved,which has great engineering significance for application and development of PC steel pipe pile ； (3) the quality control standard of PC steel pipe pile is introduced,the construction standard is defined,and the supporting effect of steel pipe pile is ensured.
[Keywords]PC steel pipe pile ；cofferdam ；construction technology ；quality control
在围堰施工中，PC组合钢管粧是常用的支护结构，PC钢 管桩不仅安全可靠，而且环保经济，钢管桩质量直接决定围 堰支护的效果。当钢管粧制作和施工过程中不符合质量要求, 易造成围堰的失稳、漏水甚至坍塌，鉴于上述情况，需要对 钢管粧质量进行研宂。
蒋济兵、王凯、吴海军探宄了钢管桩围堰在深水基础中2185.46m；南侧里程 S0+000~S2+303.51，长2303.51m。II期 围堰：北侧围堰N1+864.13〜N2+890.53，长1016.4m；南侧围 堰 S1+884.32~S3+201.5，长 1317.18m。其中，北侧围堰N1+ 864.13-N2+185.46，南侧围堰S1+554.32~S2+303.51 为 I、II 期共用段：北侧围堰N1+264.13~N1+864.16，南侧围堰S1+ 284.32-S1+884.32为I期围堰抢先段。
的运用；钟影对沉桩施工技术及质量控制进行详细研宄；黄 永顺采用Midas Civil建立三维有限元力学分析研宄，系统地 介绍了海上钢管桩的防腐制作工艺；翟春龙分析研宄了在地 址条件恶劣情况下，钢管桩产生结构不稳定、插打施工中的 质量问题。
太阳活动预报中心众多专家学者对深水基础中钢管桩施工技术进行了全面 研宄，有的学者对钢管粧在工作中稳定性和受力状态进行研 宄，有的学者对深水基础中沉桩技术及质量进行了充分应用 研宄，还有专家学者对钢管桩施工过程中及维护过程中质量 控制进行了研宄，但对钢管桩全过程施工工艺和质量把控研 宄较少。
通过理论研宄和现场实践，研究了钢管桩制作和钢管桩 施工的工艺流程，并且对钢管桩施工全过程质量控制进行详 细研宄，为类似项目提供了工程借鉴。
1工程概况
本工程为苏州工业园区金鸡湖隧道围堰工程，围堰施工 临时建筑物等级为4级。围堰分南北两侧，南侧起始里程为 S O+000~S3+201.5，总长度为3201.5m，北侧围堰起始里程为 N0+000~N2+890.53，总长度2890.53m，横向接头围堰总长度 877.37m，围堰总长度6969.4m。湖底标高多在-1.000~6.000m。堰内进行干作明挖法施工隧道主体结构。
围堰分2期。I期围堰：北侧里程N0+000~N2+185.46，长装配
围堰平面布置如图1所示。
I期围堰i t工1、d期围壤共用段 b期围m t x
图1围堰平面布置示意
2管桩制作
钢管管节卷制采用国外引进的具有世界先进水平的螺旋 缝双面埋弧焊钢管成套机组与检测设备，引进科学的成型焊 接工艺自动化生产本工程管桩用的管节，保证产品质量。
2.1螺旋成型角的计算方法
螺旋法成型示意如图2所示，将一条等宽度的钢带已定的 螺旋角《和均匀的曲率半径r卷曲，按下列公式计算以钢管桩 的螺旋成型角a。
收稿日期：2021-03-15
作者简介：高昌伦（1987— )，男，山东梁山人，助理工程师，主要研宄 方向为土木工程技术。
式中：r为钢管中半径；D为需要生产的钢管外径；；为 钢带厚度；F为钢带宽度。由此算出0900钢管粧的螺旋成型 角为572°。
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图4纵向围堰桩测量控制示意
5.3安装导向架
钢管插打前根据临时围堰的走向安装导向架，导向架由 063〇x l2mmx23m钢管桩和双拼30轻型槽钢组成，先由测量
组放样导向架钢管粧成桩位置，振动锤打入，沉放时，振动
的同时用测量仪器控制桩身垂直度，防止偏位。导向桩打入
深度与同里程围堰桩基打入深度相同。钢管桩施工完成后，
在桩身相应标高位置焊接托座，并安装槽钢。
通过在水平方向上调整搁置在托座上的双拼槽钢的位置 来调整导向架中心线，以保证钢管桩定位准确。导向框架之
间的距离要比钢管桩每边各放大2cm。导向桩每侧间距5m布
置，转折点适当加密，以保证钢管桩插打过程中的垂直度控
制精准。
安装导向架时应注意以下几点。
(1)导向架的高度要适宜，要方便施工，提高施工效率。
对时网5钢管桩主要施工流程
5.1施工准备
5.1.1施工材料准备
(1)当钢管桩入场时，需要对新钢管粧验收，钢管桩需
有质量合格证、出厂合格证，力学性能和尺寸应符合要求。
(2)在对钢桩进行修正和重新焊接后，必须对同一类型
钢管桩上的锁进行检查，并满足相应的要求。钢管粧验收修
理后，必须分拣、编号、记录和储存，锁内不得有水。
(3)施工前，必须用1.5〜2.0m长的标准单锁钢桩检査同
一类型的所有钢管桩，所有工段从粧头到桩尾。在检测钢管
桩弯曲时，应及时修复破损、不连续部位以及锁口不闭合部位,
当桩身发生扭曲，必要时需用千斤顶顶正。
5.1.2水下地勘
施工前采用南方卫星导航“方洲号”无人测量船对湖底 标高进行了量测，数据采集间隔距离2m。
围堰施工前，围堰影响较大的比较深的区域，要用抓斗 船进行抛石，对于水位较浅，抓斗船不方便到达位置，需要
采用长臂挖机对围堰影响范围内的障碍物进行清理，保证钢
管桩围堰正常施工。
对湖西、湖东靠近堤岸处，施工前用抓斗船对连接驳岸 和码头处水较深处湖底进行清理障碍物作业，水较浅处采用
长臂挖机进行清理，当出现异常情况时，利用潜水员下水进
行査明情况并做好记录，并进行专项上报。
5.1.3试桩
钢管桩围堰施工前，拟在N0+106.01~N0+156.01, S0+ 089.2〜S0+139.2 进行锁扣钢管桩试桩、N0+000~N0+106.01,S0+
000~S0+089.2进行拉森IV钢板桩试桩工作，试桩参数为072〇x
12mm，单根长度为23m,FSP-V I钢板粧，单根长度15m,
根据试粧先行段确定相应参数。
5.2测量放线
钢管桩用振动锤吊打，桩施打前先在钢管粧轴线上每50m间距定出测量标志杆，起到定向作用（图标志杆上
同时标出高程。放样时利用GPS通过在水平方向上调整搁置
在托座上的双拼槽钢的位置来调整导向架中心线，以保证钢
管桩定位准确。
y测置标志杆
/ ,500,
从钢卷材到螺旋焊接管，所有的加工过程均连续通过涡 轮管机组进行。机组主要由6个部分组成：钢质输送带（前桥）、液压系统、钢管输出带（后桥）、成型系统、数字系统和焊接 系统。当钢带通过
矫平机时，五辊被带运转动，矫平不平整 的钢带，最大的矫力为1200kN钢带头对焊台是用于前一卷钢 带尾和后一卷钢带头的切齐和焊接。要保证焊接的质量，要 定期清洗钢带边和预打开的焊缝边缘。
3成品检验及入库
3.1外观检测
目测焊管外观，不得有任何裂缝、气孔、焊瘤等缺陷，发现外观缺陷及时打标记，以备补焊。测量管端直径、椭圆度、直度和长度尺寸应符合标准要求。每个管节制作过程中都建 立跟踪卡，做到1管1卡（此卡制管厂保存），有据可查。
3.2焊缝检测
在入仓前需要对所有焊缝进行外观检査。允许的焊缝外 观缺陷和对应的处理方法见表1，无损探伤检测方法和数量见 表2。
表1焊缝允许的缺陷范围和对应的处理方法缺陷允许范围超过允许范围的处理办法
咬边不大于0.6mm，累计总长度
不超过所有焊缝总长的10%
补焊
超高2〜3 mm进行修正
表面裂纹未
融合，未焊透
不允许清除缺陷后要重新焊接表面气孔、
弧坑夹碴
不允许清除缺陷后要重新焊接表2无损探伤检测方法和数量
焊缝等级超声波/%射线照相/%环缝II级1005
纵缝I级1005
螺旋焊缝II级1003
4钢管桩存放与运输
(1)在铺设钢管桩时应考虑铺设方式，铺设高度不应超 过3层，要避免钢管粧的变形弯曲，当长期露天存放时，必须
要进行腐蚀处理。
(2)钢管桩在运输和储存过程中，要避免摩擦和碰撞造 成的钢管的变形和表面涂料刮擦掉。
(3)—般钢管桩体积大、钢管长度大、重量大，易滚动 而且表面有防腐层，容易被破坏，为了保证钢管桩运输安全
和防止钢管桩防腐层的破坏，需要加强和改造驳船（图3)»
• 96 •纵向围
墦
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(2) 导向架不能随着钢管桩的打设而产生下沉和变形。(3) 导向架的位置应尽量垂直，并不能与钢管桩碰撞。5.4吊桩
在打粧时，需要从驳船旋转吊桩，吊粧时，需要4个起重点， 起吊过程中必须考虑到桩的平衡性，装载顺序需对称。当提 升时，主钩挂在桩的前2个支柱上，第2个钩子挂在其他2个 点的结尾处，主钩和副钩提升需要同步、平稳提升，桩吊起后， 起吊到船首部，准备立桩（图5)。
5.5直接插打钢管桩
在钢管插入过程中，需要在2个相互垂直的方向上，需要 借助于测量仪器，不断校正桩的位置。5.6沉桩
为了使桩能够顺利入水，需要及时监测桩位的变化，如 桩位发生重大变化并超过控制范围，必须立即停止沉桩，需 要拔桩，查明情况，然后继续沉粧。如有渗透差，桩倾角大， 立即停止沉桩，及时弄清原因。
冲击锤在钢管打桩开始时应先用2〜3锤轻轻击打钢管桩， 然后检查和调节钢管桩的偏差和垂直度，稳定后逐步增加打 粧能力。
插入桩时垂直偏差不应超过0.5%，当钢粧入水时，就应 经常观察钢管的穿透情况，如钢桩未达到设计标高，以及穿 透深度小于5C m /min 时，禁止强行插入，以避免管道底部损坏。6
钢管桩施工质量标准
6.1停锤质量控制标准
钢管桩沉桩时以标高控制为主，以校核贯入度，沉粧停 锤标准如表3所示。沉桩结束后及时利用全站仪对钢管桩平面 偏位、粧顶高程等复测，及时报验。磺酸酯
表3
沉桩停锤标准
地址条件管径锤击能量/kJ 最后20
cm 平均贯入度e/mm 处理方法厚覆盖00.426100^ 15 ^ 15可停锤层区域
00.72
150可停锤浅（无）覆00.72
1003〜5可停锤盖层区域00.72
150
3〜5
可停锤
6.2沉桩质量控制标准
(1) 钢管桩插入髙程控制，需要钢管桩入土深度和钢管
桩端部承载力双向控制，当入土深度和贯入度都不满足要求
时，需要和其他部门共同协商并制订相应方法。当桩底达设
计标高，贯入度仍很大时，则需继续锤击，一直捶打到满足 贯入度达标才行。(2) 水上沉桩桩顶偏位应符合表4规定。(3) 钢管桩在沉桩前，打桩机和带桩头的法兰连接栓在 沉桩前必须拧紧，不可有轻微松动，要检查桩位及粧的垂直 度符合规定；下沉过程中，要不间断观测钢管桩的倾斜度。 当发现钢管桩倾斜超过规定时，应及时采取措施调整，必要 时应停止下沉，采取其他措施进行纠正。
表4
水下沉桩允许偏差
检查项目
规定值
检验方法和频率桩端高程/mm 或者符合设计查沉粧记录最终贯入度/ (mm /击）要求设计标高处粧平面位置/mm
200用全站仪定位
倾斜度
1/100
用吊线或全站仪检测査倾斜度，抽
査10%，而且不小于10根
(4)在钢管桩贯入不顺利或速度较慢时，极有可能遇到 风化岩石或石头等障碍物，此时不应盲目继续插粧，以免损 坏桩体。如果发现粧体急剧下沉，或者发现桩体变形引起的 倾角和位移，必须弄清原因，在决定采取何种补救措施之前， 应使用下列方法探测桩：1)圆桶探察。取一铁皮，将铁皮做 成圆桶状，这时将其吊入桩内，可以用来探测管粧内壁的屈 曲情况以及破损处的标高；2)铁钩探察。将有一定强度和长 度的钢筋制成弯钩状，在桩内上下不断拉动和不断旋转，如 被钩住，表明管内有破损。当钢管桩未发生急剧下沉，但发 生倾斜或桩位移动时，一般是因为遇到坚硬岩层，要及时进 行调整。
6.3其他质量控制措施
加热平台
(1) 在施工前，需对钢管桩架、刚桩锤、冲锤机、电缆 等一些主要设备构件进行查验；检查钢管桩桩定值和锤子连 接是否可靠结实，检查两者中锤线是否在一条线上，桩定位 是否正确，粧的垂直度是否满足符合要求。
(2) 在打桩过程中，在30cm 带粧头的打桩过程中加上厚 8_板的刚性板，以避免打桩时桩头损坏，在锤击过程中经 常检查钢管粧的垂直度，及时校正粧位。
(3) 在桩沉入过程中，要注意钢管桩贯入度，当发现穿 透建设小于5cm /min 时，通常遇到了风化岩石或遇到坚硬的 障碍时，必须停止进行锤击，分析原因，制订措施，帮助钢 管粧继续下沉。7
结束语
本文通过理论研宄和现场实践方式对钢管桩制作、施工全 过程进行了详细研宄，得到结论如下。（1)研宄了 PC 钢管桩 制作和运输技术，形成了一套健全的钢管桩生产和运输工艺， 在源头上保障了成桩的质量。（2)详细介绍了 PC 钢管粧施工 方法，规范施工步骤，提高了施工效率和施工质量，对PC 钢 管桩应用和发展具有极大工程意义。（3)介绍了 PC 钢管粧质 量控制标准，明确了施工标准，保障了钢管桩支护效果。
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