高桩码头钢管桩施工质量控制

    梁达志

    摘 要：目前，大吨位的海上高桩码头桩基工程多采用钢管桩，特别是离岸较远的大吨位深水油码头工程。虽然钢管桩应用广泛、工艺成熟，但由于其是水上锤击沉桩施工，水下情况无法观测，海上地质变化较大，而且海水环境腐蚀较严重，故在钢管桩制作、沉桩时要严格控制其质量，否则会影响到高桩码头的结构安全。

    关键词：钢管桩 制作 沉桩 质量控制

    某30万吨级原油码头，建设规模包括30万吨级原油码头1座，工作船码头1座及长2898m的引桥。桩基为Φ1404钢管桩，壁厚δ=22mm，其材质为Q345B钢材，桩尖及桩顶部位根据设计要求加强处理，桩长为68.5～75m，桩顶标高10.5m，本工程所用钢管桩共计181根。由于桩长较长、桩径较大，而且地质条件复杂，沉桩较困难。现就该工程钢管桩施工的质量控制进行论述。

    钢管桩制作及防腐质量控制

    本工程钢管桩制作工艺采用常温螺旋成型，双面自动埋弧法焊接。对焊前钢板开V形坡口，内、外坡口均为60°，整桩制作钢管桩。

    1、对原材料进行检查

    钢材及焊接材料的型号和质量应符合设计要求，应有出厂合格证及质量证明文件，并按要求进行送检检验。

    2、钢板放样下料

    应根据工艺要求预放切割、磨削刨边和焊接收缩等的加工余量；钢板卷制前，应清除坡口处有碍焊接的毛刺和氧化物。

    3、钢管桩焊接

    先进行焊接工艺评定。按焊接工艺规程进行试验验证，方法、程序、参数和技术措施等各项指标满足要求后，才能组织施工。焊工必须持证上岗，并对焊工进行考评。

    焊条、焊丝和焊剂应存放在干燥处，焊前应按产品说明书要求进行烘培，并在规定时间内使用。

    焊接前应将焊接坡口及其附近20mm-30mm范围内的铁锈、油污、水气和杂物清除干净。焊接应按焊接工艺所规定的方法、程序、参数和技术措施进行，以减少焊接变形和内应力，保证质量。保证焊接接头抗拉强度不得小于母材规定的最低抗拉强度，对钢管桩的焊缝应进行焊接接头的机械性能试验。

    焊接完成后对所有焊缝进行外观检查。焊缝金属应紧密，焊道应均匀，焊缝金属与母材的过度应平顺，不得有裂缝、未融合、未焊透、焊瘤和烧穿等缺陷。同时，根据设计要求对焊缝进行无损伤检查。

    做好钢管桩焊接完成后验收。外观表面不得有明显缺陷，当缺陷深度超过1/8壁厚时进行修补。钢管管体周长公差、桩顶倾斜、桩长公差、钢管桩纵轴线的弯曲矢高、管端平整度、管端平面倾斜、管节对接缝错边、管端椭圆度等应满足规范要求。外观检查采用目测及焊接检验尺检测，咬边深度不超过0.5mm，累计总长度不超过焊缝长度的10%，超高允许范围为2mm～3mm；所有起弧点及桩端3m范围内的焊缝，进行100%超声波无损探伤检查，其他部位检测长度不少于焊缝长度的的10%；X射线检查钢管顶端、底端各检查长200mm焊缝。当检测结果不符合规定时，应进行修补，对修补后的焊缝仍应进行探伤检查，不合格焊缝的修补次数不宜超过两次。

    4、钢管桩防腐

    钢管桩防护层所用涂料的品种和质量均应符合设计要求，检查产品合格证及质量证明文件，并按规定进行取样送检。除锈材料应干燥、无油、无灰尘和其它污染物。

    涂底前对钢管桩表面处理。钢管桩表面除锈等级必须达到设计要求，表面无可见油脂和污垢，无氧化皮、铁锈、涂料涂层和异物。表面处理作业区不允许靠近涂装作业区，涂装作业区应有隔离措施，以防止湿漆膜被灰尘和磨料污染。所有处理过的钢管桩表面必须清理才可涂底漆。表面处理完毕并检验合格后，立即进行涂装作业，以免发生返锈或劣变，如果表面已出现返锈，重新进行除锈处理。

    涂装环境条件。在表面处理和涂装过程中，定期测量并记录环境条件（温度、湿度和露点）。在涂装环境温度低于5℃或高于35℃，钢管桩表面温度低于露点以上3℃，相对湿度大于85%，风力大于5级，雨、雾及大风的气候条件下，不允许进行表面处理和涂料涂装施工。当桩身表面潮湿时，严禁进行喷涂。

    防腐涂料涂装。防腐涂料的配制和使用必须按照产品说明书的规定进行。防腐涂层的结构、每道涂层厚度及涂装间隔时间应符合设计要求和产品说明书中的规定，如果涂装间隔超过规定的时间，对涂层表面进行处理后方可进行下一道工序的施工。各涂层应厚薄均匀，并有足够的固化时间，每道防腐涂层施工完成后，根据规范和设计要求进行检查验收，采取测厚仪检查。

    涂层成品检测。涂装后进行涂层外观目视检查，表面均匀、无气泡、无裂纹、无流挂等缺陷，不合格的进行补涂或处理后重新涂装；涂装后使用测厚仪对涂层厚度进行测定，并记录测量结果。测量结果不能满足要求时，则根据具体情况进行局部或全面修补。

    5、钢管桩堆存及运输

    经检查合格后的成品钢管桩应按不同的规格分别堆存。堆存场地应平整、坚实、排水顺畅。堆放形式和层数应安全可靠，避免产生纵向变形和局部压曲变形，堆放要整齐，底部及管与管之间垫放软物，避免破坏防腐涂层。

    装卸时使用专用吊具，以保护涂层；严禁摔、碰、滚、撬等可能损坏防腐涂层的操作方法；钢管桩间垫放枕木，捆绑时钢丝绳外包裹麻袋或其它柔性材料。

    采用驳船运输时，驳船必需具备足够的长度和稳定性，装驳时注意沉桩顺序及编号；钢管桩宜放置在半圆形专用支架上，由于桩长度较长，装驳时均需用要木枋找平，使支点处在同一平面上，避免折桩，钢管桩间垫放枕木防止涂层损坏，并用缆索紧固。

    钢管桩沉桩质量控制

    水上沉桩是高桩码头施工质量控制最为关键的环节，沉桩质量很大程度影响到整体码头工程质量。

    1、沉桩施工前的质量控制

    施工前应根据施工平面图、桩位图，结合地形、地物、地质、水深、海况、机具船舶性能、船只抛锚和沉桩操作对航行有无影响等情况，对沉桩顺序进行设计，以确定需要设计部门更改的桩位和扭角等尺寸，编制沉桩施工顺序图，并按沉桩顺序安排制桩及沉桩，结合沉桩允许偏差，校核各桩是否相碰。

    2、打桩船的选择

    打桩船的选择非常重要，其性能、起重能力及桩架高度都要满足要求。桩架高度 = 桩长-水深 + 桩锤高度 + 打桩船吃水+ 2m。本工程选用的打桩船是“粤工桩8”船，桩锤选用D138筒式柴油锤，船尺寸70.5×28×5.2m，桩架93.5m。

    3、水上吊桩

    钢管桩由驳船运输到施工现场后，打桩船靠近驳船起吊所需施打的桩，在打桩船起吊前，还将检查桩的外观，以避免桩在运输过程中损坏后被沉桩。检查吊点位置是否符合设计要求。

    4、钢管桩沉桩测量定位

    由于本工程水上沉桩测量采用在打桩船上安装GPS机及打桩定位软件，由GPS进行定位。检查测定桩身的位置、方位和倾斜度，当计算机上显示出桩身的位置、方位和倾斜度满足设计要求时，经验收后开始打桩。

    5、钢管桩沉桩

    开始沉桩前检查桩的起吊，防止发生溜桩事故，检查锤击档次是否满足要求，桩锤、替打、送桩和桩保持是否在同一纵轴线上，替打是否平整，检查是否有偏心锤击情况和背板蹩桩情况，及时在沉桩记录上做好记录。

    检查桩的施打过程桩位变化，沉桩过程中是否有贯入度反常、桩身突然下降、过大倾斜、位移及桩身出现严重裂缝、掉块、桩顶破坏现象，若有应立即通知停锤检查，及时查明原因，采取措施后再打，掌握桩施打进尺速度和设计提供的地质资料进行对比，检查是否有用移船方法纠正桩位的情况，若有，应及时纠正，并在沉桩记录中详细记录。当沉桩遇土层异常情况时，应会同有关单位研究，必要时进行补充钻探，以摸清土层实际情况。

    沉桩过程要做好高程控制、锤击数及贯入度的测定。本工程停锺标准采用标高和贯入度双控，当桩沉达到设计要求的停锤标准后，可以停锤。当桩端已达到设计标高而贯入度仍较大时，应继续锤击使其贯入度接近控制贯入度，但继续下沉的深度应考虑施工水位的影响。当桩端距离设计标高尚较大，而贯入度小于控制贯入度时，应继续锤击贯入100mm或锤击30～50击，其平均贯入度应小于控制贯入度，超过上述规定由设计等有关单位研究解决。

    沉桩结束后应及时夹桩，当有台风、大浪等预报时，必须检查夹桩是否牢固可靠，并采取必要的加固措施。在夹桩时严禁拉桩。

    6、沉桩后钢管桩的验收

    桩沉完后，应及时测定处于自由状态的桩顶偏位，并记录，当偏位值较大时应与设计联系处理。在夹桩完成后，应再次测定桩顶偏位，并以此作为竣工偏位的最终数值。

    沉桩后应及时对钢管桩涂层进行检查，当有破坏时，及时修补。修补时考虑潮水的影响，修补前做好除锈和干燥等工作，铲除已松动的旧涂层。修补所用的涂料应具有厚浆及快干的特点。平均潮位以下的涂层修补，应采取有效措施，确保涂层固化及具有良好的附着力。

    采用高应变动力试验法对单桩垂直承载力进行检测，检测桩数为总桩数的5%～10%，且不少于10根。本工程钢管桩高应变检测20根，高应变检测的检测结果满足设计要求。本工程采用消防平台的S1和S2桩作为垂直静载荷试验桩，其竖向抗压承载力均超过13000KN，竖向抗拔承载力均超过6500KN，检测结果满足设计要求。

    （作者单位：广东国信工程监理有限公司）