鋼管版樁系統在港灣護岸工程之運用【施工篇】(二)

二、鋼管版樁系統施工配置圖

高雄港第二港口航道南北護岸淨距為240m,依據業主指定位址與打樁順序,北護岸於N3點座標為配置起點,南護岸以S2點座標為配置起點,規劃考量重點係以角樁為起點,得分向東西兩側做工作面的開展,倘一側遭遇施工瓶頸,另一側仍能維持進度的推動,又角樁起始點之打設精度控制至為重要,係維持任一側打樁行進路線之冠牆方向線不致有偏差。原則確立後,依序配置鋼管版樁位置,特別於各冠牆之轉角點做適當的微調,使打設線形符合指定冠牆線座標精度要求,配合冠牆線轉角座標套繪而成鋼管版樁系統配置圖,詳如圖8,配置圖定案後,標定每支鋼管樁鎖扣位置座標,製成座標底稿,輸入雷射經緯儀,做為施工打樁精度控制之依據。

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圖8 南岸鋼管版樁(含轉角樁)配置平面圖

三、鋼管版樁樣架設計

1.樣架設計條件

以A型鋼管樁系統為例,鋼管樁直徑1,470mm,左右兩側焊接鎖扣,與日系Ⅲ型鋼版樁扣合,本工程打樁如前述,採用順樁打設工法,鋼管樁與鋼版樁依序打設,每支樁體藉鎖扣互崁結合,不容有脫榫行為,精度控制至關重要,又日系鋼版樁面窄、版厚之限制,其本身開展受限,不容易吸收過大的誤差,故鋼管樁與鋼版樁組合誤差設定為10mm,以此誤差值,設計樣架尺寸。樣架跨度設計採5孔鋼管樁,樣架高度關係鋼管樁的垂直精度,高度採2.6m,樣架支承樁需提供樣架足夠支承力,不得有差異沉陷,打樁過程有效定著力,控制樣架不致因鋼管樁打設時側向力作用有過大的偏斜,而影響打樁精度,直徑採1,500mm鋼管樁,入土深度亦需經過承載力分析,經分析其入土深度保持9m以上,可確保打樁作業之穩定無虞,樣架平面、立面、立體圖詳如圖9圖9-1圖10圖10-1圖11

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圖9 樣架平面圖

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圖9-1 樣架局部放大圖

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圖10 樣架立面圖 圖10-1 樣架側面圖

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圖11 樣架立體圖

2.樣架結構分析

鋼管版樁打設精度,係由樣架來控制,樣架桿件組成,除負荷自重外,需承擔打樁過程之側向衝擊力,而能保持穩定性,桿性受撓時之承受變形能力不宜過大,以免影響打樁精度,尤其打樁方式採用順樁打設工法,為保持鋼管樁與鋼版樁連續扣合,樣架側撐橫向上、下連桿必須切除,因樣架缺乏有效側撐,將使樣架側面底部產生較大變形,其解決方案,即將兩側桁架上、下弦H型鋼桿件增加腹版,方能有效控制其側向變形,經分析,樣架橫向側撐連桿切除後,其變形達10.9cm,H型鋼腹版經補強,其變形約僅0.03cm,其分析模擬比較如圖1213

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圖12 樣架上下弦桿腹版補強前3D變位圖
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圖13 樣架上下弦桿腹版補強後3D變位圖
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四、設定樣架控制座標

鋼管版樁施工配置圖定案後,即標定鋼管樁鎖扣座標,下一步驟,即設定樣架與臨時支承鋼樁控制座標。臨時支承鋼樁位置準確定位,方能確保樣架架設方向線不致偏差,另保持樣架之架設無過大偏心,確保打樁過程,樣架無傾覆之虞是必要的。當臨時支承鋼樁打設完成後,需於支承鋼樁上方之支承鋼樑上,測量標註樣架中心線之點位,以利樣架之微調至正確方位與位址,故鋼管樁位置準確與否,係以每組樣架單元位址座標來控制,以A型為例,每組有5支鋼管樁,不需逐一控制鋼管樁位置,節省很多測量定位之工作,樣架控制座標範例如圖14,樣架座標設定完成,所需系列的施工圖繪製完成定案,鋼管版樁系統之打樁施工計畫即告完成。

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圖14 鋼管版樁系統樣架及鎖扣座標圖

鋼管版樁打設過程

一、震動樁錘做先期打設定位

1.第一組鋼管版樁樣架單元

鋼管版樁系統打設精度之控制,係利用預先設定之樣架座標及高程,做為前進路線之精度管控,樣架座標關係打設方向線精度控制,水平高程關係管樁之垂度控制,鋼管樁打設以震動機為主,水刀沖引為輔,將鋼管樁打設至預定高程,打設步驟如下。

(1)第一支臨時鋼管支承樁測量定位、打設。

(2)第二支臨時鋼管支承樁測量定位、打設。

(3)吊放鋼管版樁樣架。

(4)樣架座標方向線調整、水平高程調整。

(5)樣架調整定位後,與鋼管支承樁焊接固定。

(6)吊放鋼管樁插入樣架內定位。

(7)利用H型鋼預設開槽固定鋼管樁鎖扣,打設過程防止鋼管樁偏轉,定位後H型鋼與樣架焊接固定。

(8)使用水刀沖引,貫破堅硬土層。

(9)吊起振動機。

(10)啟動振動機夾具崁夾鋼管樁。

(11)振動機打設鋼管樁至定位。

(12)吊放第一支鋼版樁與鋼管樁鎖扣楔合。

(13)用H型鋼預設開槽固定鎖扣,防止打設過程偏轉,定位後,H型鋼與樣架焊接固定。

(14)吊起振動機。

(15)啟動振動機夾具崁夾鋼版樁。

(16)振動機打設鋼版樁至定位。

(17)吊放第二支鋼版樁與同組鋼版樁鎖扣楔合。

(18)用H型鋼預設開槽固定鋼管樁鎖扣,打設過程防止鋼管樁偏轉,定位後H型鋼與樣架焊接固定。

(19)吊起振動機。

(20)啟動振動機夾具崁夾鋼版樁。

(21)振動機打設鋼版樁至定位。

1.步驟(6)~(21)即1支鋼管樁+2支鋼版樁(簡稱1組鋼管版樁)打設流程。

2.打設過程以雷射經緯儀預設座標值監控打樁垂直精度。

3.A型樣架單元:4組鋼管版樁+1支鋼管樁(參閱圖11 樣架立體圖)。

4.C型樣架單元:3組鋼管版樁+1支鋼管樁(參閱圖9 C型樣架平面圖) 。

2.第二組(含以後)鋼管版樁樣架單元

第二組(含以後)樣架架設,為確保鋼管版樁之連續性楔合,係利用已完成打設之鋼管樁做為固定端,於他端續行打設第2支臨時鋼管支承樁,爾後再行樣架吊放及定位動作,打設步驟如下:

(1)利用前組末端已打設鋼管樁做為固定支承鋼樁。

(2)第二支臨時鋼管支承樁測量定位、打設。

(3)吊放鋼管版樁樣架。

(4)樣架座標方向線調整、水平高程調整。

(5)樣架調整定位後,與鋼管支承樁焊接固定。

(6)按【第一組鋼管版樁樣架單元】步驟(12)~(21)每單元鋼管版樁重複進行,直到樣架單元完成。

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