方桩试桩施工组织设计

1.编制依据（1）《南港泰奥石化仓储物流及配套项目码头一期工程第一阶段试桩合同》（2）《南港泰奥石化仓储物流及配套项目码头一期工程第一阶段试桩要求》（3）《南港泰奥石化仓储物流及配套项目码头一期工程第一阶段试桩施工图纸》（4）《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）（5）《水运工程质量检验标准》(JTS257-2008)（6）《港口工程基桩静载荷试验规程》(JTJ255-2002)（7）《港口工程桩基动力检测规程》（JTJ249-2001）2.编制说明本册南港泰奥石化仓储物流及配套项目码头一期工程第一阶段试桩技术方案，主要包括预应力空心方桩的制作及运输、水上锤击沉桩及试验平台施工、单桩垂直动、静载试验工作、冬季夹桩。3.工程概况本工程位于天津港南港港区，共四个泊位，最大可停靠1万吨级油品船舶。码头顶面高程位6.0米，码头前沿底高程位-9.0米。水工建筑物为桩基结构，包括作业平台和系缆墩。基桩采用650×650mm的预应力混凝土空心方桩。23 3.1试桩桩基结构及数量本次试桩的锚桩及试验桩采用桩型650×650mm预制预应力混凝土空心方桩，其中试验桩2根，锚桩6根，工程桩2根，基准桩2根，共12根，其中基准桩长度为30m，其余桩为48.5米。配合工作为搭设试桩平台，凿除6根锚桩50cm桩头，准备ф32mm高强螺纹钢筋。3.2试桩平面布置4.工程特点本工程属近海有掩护作业，但施工季节处于冬季，季风较多，潮位较低，水深浅，给船舶驻位、避风带来很大困难。为试桩需开挖临时航道及港池，范围较小，环境较复杂给船舶安全带来很大隐患。5.试桩目的本工程所处区域距离天津港传统港区约20公里23 ，为更准确的指导今后的设计和施工，更准确的控制桩长和桩的承载能力，需要进行新地区、新条件下的静载试桩，同步进行动载试桩和动静测试的比较，以确定基桩的单桩垂直极限承载能力、单桩抗拔极限承载力、桩在各土层的桩侧摩阻力、桩端阻力和桩身应力分布规律以及地基土的恢复系数等技术参数，为桩基的设计和施工提供可靠的依据。6.主要试验内容和技术要求桩号轴向压桩承载力上拔力高应变测桩（初打）高应变测桩（复打）打桩贯入度性能轴向反力系数桩侧摩阻力桩端阻力桩身轴力分布最大打桩拉、压应力S-1★★★★★★★★★S-2★★★★★★★★★★注：S-1试桩应进行轴向压桩承载力破坏试验，S-2桩不进行轴向压桩承载力破坏试验，各试桩的压桩力可能≥5500KN。7.施工顺序（1）、先进行3根锚桩、2根试桩、2根基准桩及1根工程桩打桩施工。（2）、试桩进行初打、复打后，进行另外3根锚桩和1根工程桩打桩施工。（3）、搭设试验平台。（4）、凿除锚桩50cm砼。（5）、安装静载试桩设备。（6）、试桩完成后拆除静载试桩设备。23 （7）、拆除平台。（8）、冬季夹桩加固8.预制方桩施工本工程的混凝土构件在我单位十二项目部预制场进行生产，预制空心方桩650*650mm共计12根。8.1方桩预制施工工艺流程8.2方桩预制施工方法23 （1）预制方桩模板结构预制方桩模板采用帮夹底工艺。预制桩底模采用砼底胎，侧模采用专用钢模板，为保证模板具有足够的刚度与强度，钢模板采用6mm钢板作为面板，采用8号槽钢（纵向）和8mm扁钢（横向）作为肋筋、间距28～30cm。下口采用顶丝限位，上口采用支架限位，模板采用钢筋三角架作支撑。采用胶囊作方桩空心模板。（2）钢筋施工钢筋由原材存放场用钢筋车运至钢筋加工车间，在钢筋车间加工出钢筋半成品，用钢筋车运到钢筋绑扎场地。预应力钢筋根据试验确定的冷拉率，计算下料长度。按下料表对焊连接下料，两端焊接锚固头；在冷拉槽中，冷拉到要求长度后，自然时效。在钢筋绑扎场，人工将钢筋半成品和预应力钢筋绑扎成方桩钢筋骨架。在钢筋骨架上绑扎斜拉条，以保持钢筋骨架稳定。100t龙门吊将方桩钢筋骨架吊运到方桩底模上。（3）预应力钢筋张拉、放松在长线台座上，用连接盒将两端头丝杆，钢筋骨架中预应力筋，连成一体。在锚固端用紧母机分别、对称、反复、拧紧端头丝杆螺母，使各预应力筋初应力值相同。使用200ｔ千斤顶先张法施加应力，使其应力达到设计和规范要求，然后锚固张拉端丝杆。当砼达到构件起吊强度时，经监理验收合格后，并按砼强度及设计要求进行钢筋预应力的放松(采用砂箱放松器)，拔下砂箱木塞，使砂箱中砂流出，以放松预应力钢筋。（4）支拆模板模板使用小龙门吊安装，人工进行加固支撑，固定限位卡具。胶囊由人工或卷扬机进行穿拔，充气由0.45m323 风泵进行。空心胶囊充气时，必须严格控制表压，不要过大，以防充爆，充气压力为0.042～0.06Mpa。从开始浇筑砼到胶囊放气时止，其内充气压力应保持稳定。如发现漏气造成气压下降，应及时补气。当砼达到一定强度时，胶囊放气，人工拔出。胶囊放气抽出时间，要严格控制，过早会引起砼塌落，过晚又造成空心胶囊与砼粘连，一般根据经验控制。当砼强度达到能保证砼表面及棱角不因拆除模板而受损坏时，方可拆除侧模。拆模顺序：（5）砼浇筑砼由场内大型强制搅拌站拌和，砼运输车运输，门机吊罐下灰浇筑工艺。砼抹面后及时覆盖，终凝后立即对砼开始持续潮湿养护不少于21天。（6）桩出槽、堆存构件达75％以上强度时，使用100t龙门吊出槽并移至堆存场地存放。（7）桩尖施工桩尖模板采用δ2mm钢板制成整体式弹性模板。首先使用预制的砼圆饼将桩尖胶囊孔封堵，使用钢筋扳子弯曲桩尖主筋，绑扎桩尖箍筋，支立桩尖模板，桩尖模板下方用木方支撑，防止桩尖模板尖部下垂。支垫砼垫块后，浇筑桩尖砼。23 8.3预制桩质量标准预制桩允许偏差项目允许偏差（mm）长度偏差±50横截面边长偏差±5空心桩空心对中心线的偏差20桩尖对桩纵轴线的偏差≤15桩顶面倾斜≤b/100桩顶外伸钢筋长度偏差+20，-10抹面平整度8注：1、抹面应平顺并二次压光；2、b为桩的边长。9.水上沉桩施工方法水上施打混凝土方桩采用“海上GPS打桩定位系统”进行定位。选用架高83m的“打桩22#”，配D125型柴油打桩锤施打。9.1施工测量控制使用我公司已运用成熟的“海上GPS打桩定位系统”进行海上方桩平面定位和标高控制，其精度可达到厘米级，能够满足本工程测量定位的精度要求。9.1.1施工测量控制网⑴首级施工测量控制网23 首级施工测量控制网点可作为工程施工定位的起算点和起算方向，既可在视线可及的范围内作为常规测量方式（包括全站仪、经纬仪、水准仪测量等）的起算点和方向，也可在视线不可及的施工区域内用作GPS定位的参考站点。首级施工测量控制网是三维高精度控制网，用其作为工程的三维放样起算数据。高程系统采用天津港理论最低潮面为基准面，坐标系采用天津市1990任意直角坐标系。精度要求：平面坐标，固定误差≤8mm比例误差≤1ppm;高程基准，符合三等水准误差。（2）GPS控制网的施测根据业主提供的控制点和水准点进行联测，形成GPS控制网。采用2台双频GPS接收机，在卫星几何强度良好的条件下（截止角度不小于15度，卫星数不少于4颗且GDOP≤8），同步观测不小于1小时。观测时做好必要的测站记录，记录内容包括点名、点号、观测日期、观测起止时间、观测仪器和天线高。9.1.2打桩测量定位方式打桩定位拟选用GPS测量定位方式。用两台GPS流动站及两台倾角传感器实时监控船体的位置、方向和姿态，另外利用两台漫反射式激光测距仪和桩架倾角传感器实时校正基桩的位置，与设计标高处基桩设计坐标进行比较，在计算机屏幕上给出打桩船的移动方向和移动量。据以指挥打桩船调整锚缆移动船位，直至桩位偏差达到允许范围，开始下桩。桩顶标高由安装在桩架上的“高程监测系统”实时测定，同时配合由“锤击计数器”23 所记录的打桩时的锤击数，进行打桩贯入度的计算，并反映在系统计算机屏幕上。打桩结束后，系统能自动打印出“打桩记录表”。9.1.3GPS沉桩定位测量操作要点及注意事项⑴操作要点①熟悉工程图纸、桩位数据、桩船特性，做到心中有数。②掌握设备功能，做到操作自如。③定位前，应仔细核对桩位参数，做到万无一失。④开工前，首先打开电脑系统、GPS、测距仪、摄像机。⑤定位时，注意操作界面上定位框中显示的定位模式（RTKFixed,TEKFloat,Standalone）和定位框的显示颜色，只有在定位框显示白色RTKFixed的时候，才能进行打桩定位。⑥桩基本正位后，选择“桩位校正”进行精确定位，此时一定要注意测距仪是否正常工作，否则会产生桩位的较大偏差。⑦界面上显示的“桩顶标高”数据是由RTKFixed的GPS测量高程，通过“高程监测系统”推算出来的，贯入度由桩下沉量和锤击数计算而得，可作为贯入度控制的依据。⑧每根桩都必须使用“打印记录”和“生成报表”功能。⑨收工时，必须按正常的操作程序关闭电脑、GPS、测距仪、摄像机等系统设备，防止雨水及海浪损坏设备，并切断电源，确保安全。⑩打桩船必须配备《工作日志》，每班人员必须做好详尽的记录，以备查考。23 ⑵注意事项①严格按照正常的操作程序开、关系统，不要硬关机；②如遇设备故障，应及时通知项目部派专人修理，严禁擅自拆卸设备。③当打第一根桩而无法用岸上全站仪校核时,事先在打桩船上测放两个点，并计算出船正位下桩状态下这两点的理论坐标值。实际打第一根桩时，定位后，用GPS背包测出这两点的坐标，据以推算出桩位坐标，若桩位偏差满足要求，则可下桩。④测量定位过程中必须随时注意“高程监测系统”各部件的状态，当出现异常现象时，要及时上报。⑤使用“桩位校正”功能时，必须注意测距仪的工作状态。9.2打桩施工9.2.1打桩船投入和总体安排本工程拟投入1条打桩船，一条起锚艇，一条拖轮，一条运桩驳配合作业。9.2.2沉桩工艺流程打桩船驻位→装桩方驳驻位→画桩号→捆桩→移船吊桩→移船就位→吊立桩入替打→关闭下背板→调整龙口垂直度→GPS测量定位→桩自沉→微调偏位→拆除吊索→压锤→锤击沉桩→打桩记录→停止锤击→起锤和替打→测桩偏位9.2.3打桩船锚缆布设打桩的船机设备主要包括打桩船、运桩23 驳、拖轮、交通艇等，由于是海上作业，所有船舶必须具备在本工程区域的作业和适航条件。施工前对所有船舶的锚车、锚缆进行检验以满足要求。打桩船抛全方位锚，桩船顺着潮流方向停泊。9.2.4沉桩施工操作技术要点（1）吊桩前要认真核对桩的规格型号，检查桩身的外观质量（2）方桩桩采用四点吊，并设立桩钢丝扣。如图（1－1）：图（1-1）（3）沉桩尽量选择流速风浪较小的时候进行，原则上流速大于2m/s、风速大于6级、波浪H1/10＞1.2m或T＞6s时停止沉桩。（4）为适应开敞海域条件下沉桩，应安排专人收听气象预报，以便及时转移避风。（5）开锤前应检查锤、替打与桩是否在同一轴线上，避免偏心锤击。（6）打桩时若桩发生抖动，应暂停锤击待桩身稳定后方能继续锤击。（7）沉桩过程中随时注意检查桩锤、替打和桩架龙口，发现问题及时处理。23 （8）做好沉桩记录。9.2.5船机的选择与沉桩停锤标准（1）打桩船的选择船名及技术参数打桩22号总长(m)64.60m型宽(m)26.00m型深(m)5.00m满载吃水(m)3.0m空载吃水(m)2.3m起重量（打桩）(t)160t架高(m)83m主机功率(kw)130×2KW（2）桩锤的选择D125-3柴油锤主要技术参数锤型号及技术参数D125-323 上活塞重（kg）12500最大打击能量（Nm）417000打击次数（/min）36-45最大爆炸力（KN）3600锤体总高（mm）6663/7783锤体宽（mm）1030柴油箱容积（L）190柴油油耗（L/h）36（2）停锤标准由于本次沉桩施工为试验沉桩，目的之一即为制定沉桩停锤标准。采用D125锤开2档，按标高控制。9.2.6沉桩质量标准桩位平面偏差100mm，垂直度1%，标高+100mm，-0，最大偏差值不大于1.5倍。9.3试验平台的铺设与拆除9.3.1试验平台的铺设在桩身上测放+5.5米标高，采用10*15cm加桩木夹桩，上铺32槽钢背靠背主梁，主梁上安放I16工字钢间距50cm的次梁,次梁顶面10*15cm的木方，上方铺3cm厚木板作为试验平台底板。平台搭设完毕后对6根锚桩进行凿桩，清理桩头50cm，已备焊接使用，另备2根40工字钢作为观测梁及3吨直径32mm的螺纹钢。9.3.2试验配合工作投入1条2000t方驳及80t履带吊，全过程配合试验工作。23 单桩垂直静载荷抗压、抗拔试验完成后，即可拆除试验设备及试验平台。拆除工作应以先拆除次要受力构件，再拆除主要受力构件为原则。先拆除试验装置，再拆除试验平台。先拆除平台吊底次梁与木方，再拆除吊底主梁。10.施工进度计划10月3023 日开始预制桩施工，因2根试桩需要埋设钢筋应力片，因此会对预制进度有所影响，11月28日进行沉桩施工，12月13日进行复打，12月15日开始搭设工作平台配合试验工作，具体见附表。11.工程设备投入计划序号设备仪器名称规格型号功率单位数量1直流电焊机400SS19.5KW台72自调式滚轮架HGZ-405KW台53烘干炉ZYH-605.6KW台24电砂轮机0.5KW台55排风扇2.2KW台36龙门吊5t台47龙门吊10t台28汽车吊20t台19汽车吊35t台110拖板20t台111卷扬机1t4KW台112.水上沉桩主要使用设备计划23 序号设备名称规格或性能主要工作内容单位数量1打桩22号架高83m打桩艘12方驳1000t运桩及钢梁艘13拖轮1670HP拖运船舶艘14交通船120HP～300HP水上交通艘15吊机80t夹桩铺设平台台16手电锯木工把17曲线锯木工把18气焊把铁件加工个39电焊机30KW铁件加工台210对讲器通话个811全站仪测量台112经纬仪测量台113水准仪测量台114手电钻木工个115发电机150KW临时照明台113.劳动力使用计划序号工种单位2011年23 11月12月1管理人员名882试验人员名443测量工名334打桩工名885起重工名446电焊工名227木工名888司机名229电工名2210普工名202011合计名616114.组织机构15.质量保证措施23 工程项目措施内容实现措施的步骤水上沉桩1.控制打桩标高符合设计要求1)打桩前，认真学习地质资料，掌握打桩过程中桩尖所处的土层情况；2)认真学习设计停锤标准，严格按设计要求的贯入度和桩尖标高控制打桩；3)桩长、贯入度和标高三者发生矛盾时,及时向监理工程师及设计报告,不可擅自处理。2.保证桩正位1)开工前请监理工程师对基线控制点进行验收，在使用过程中要定期复查校正；2)在具备条件的情况下测量定位采用GPS测量定位技术与常规测量方法（极坐标法）相结合的方法；3)桩位计算要有复核，防止出差错；4)合理编排打桩顺序，经常调整打桩船锚缆，防止相互干扰，保证船舶稳定性；5)掌握地质和水下地形情况,确定下桩提前量。3.保证桩身坡度或垂直度1)用专用靠尺实测桩身坡度，确保桩的坡度准确；2)认真做好沉桩记录，主办工程师逐日审核，认真填写打桩综合记录，并及时进行分析和总结。4.防止桩身破坏1)根据本工程钢管桩桩身长、硬层深，打桩时桩的自由长度大的特点，保证沉桩时桩身稳定，并避免偏击；2)装船前和吊桩前分别对桩进行再一次检查，不合格者不用；3)按规范要求设立吊点位置，施工中严格控制；4)施工前对吊桩索具进行复核、检查；5)严禁锚缆拨桩及船只碰桩。5.做好夹桩已施工完的桩基及时进行夹桩。16.安全保证措施23 16.1工程船舶安全措施⑴遵照交通部颁布的《水上水下施工作业通航安全管理规定》，在该地区进行施工作业前，必须按规定申报办理有关许可证书，并办理航行通告等有关手续。⑵工程开工前，应由项目经理部组织安全监督部门、船机设备主管部门等有关人员，对水上施工区域及船舶水上作业、航行的水上、水下、空中及岸边障碍物等进行实地勘察，制定防护性安全技术措施。⑶严格执行部、局颁布的各类工程船舶施工安全技术措施，确保船舶设备和水上操作业人员的安全。⑷参与施工的工程船舶必须持有该类海区适航证件及其它经船舶检验和海事安全监督主管部门核发的各类有效证书，船舶操作人员应具有与岗位相适应的适任证书，并接受当地执法部门的监督和检查。⑸参与施工的船舶必须按有关规定在明显处昼夜显示规定的信号标志，保持通讯畅通。⑹施工船舶应按海事部门确定的安全要求，设置必要的安全作业区或警戒区并设置符合有关规定的标志。⑺施工船舶在施工中要严格遵守《国际海上避碰规则》等有关规定及要求。⑻严禁非工程船舶在施工区域停留、抛锚，对临时进入施工区域的工作船作好安全宣传、警示。⑼专人负责收取当地海洋气象预报台发布的3-723 天海洋水文气象资料，并按紧急程度及时送至施工现场和作业船舶，及时告知施工人员，以便对灾害性天气预先或及时作出反应。⑽工程船舶如遇大风，雾天，超过船舶抗风等级或能见度不良时，应停止作业，并检查密闭全部仓口。⑾严禁工程船舶超负荷作业。打桩船、起重船的主、副钩的高度限位、负荷、角度指示等仪器、安全控制装置等设施，必须定期进行检查，确保安全可靠。⑿施工现场24小时配备大马力的大型拖轮值班、巡视。当风力达到7级以上，工程船舶应停止作业；超过8级以上，工程船舶撤离现场，到指定的锚地或港池避风。16.2施工人员安全措施⑴施工现场技术负责人，应当向参加施工的工程船舶、水上工作人员、潜水员进行水上或水下施工安全技术措施（书面）交底，进行“三级”安全教育。⑵施工船舶的作业人员，必须严格执行安全操作技术规程，杜绝违章指挥、违章作业、违反劳动纪律的“三违”现象。⑶遇风力超过6级以上强风时应停止高处作业，必须采取安全措施；航行时不准舷外作业；舷外作业应挂慢车信号。⑷水上作业必须穿好救生衣，戴好安全帽，高空作业必须系好安全带，潜水作业要系保险绳。⑸高处、舷外、水上作业应有专人指挥、监护，确保安全。⑹23 作业前应对滑车、座板、脚手板、绳索、直梯等作业器材，严格检查，确认完好方可使用。⑺高处作业时，禁止一手携物，一手扶梯上下，使用的工具、拆装的零部件，应用吊桶、吊袋装妥后用绳索传递，严禁下掷上抛，作业现场下方一定范围内禁止人员停留。⑻工程船舶应配备必要的救生设施和消防器材。⑼严禁在施工船舶摆动缆和牵牛缆近区作业，严禁无关人员在上述区域逗留。⑽落实海上应急医疗救护工作。编制应急预案。16.3施工区域警戒措施⑴施工作业区通航必须按当地海事部门下发的相关条文规定行驶。⑵按海事局要求，打桩后桩顶悬挂红色航标灯，以防桩墩受撞，发现警示灯不亮要随时更换电源或灯具。17.防台措施措施实现措施完成负责23 内容的步骤日期完成者一、机构组织人员项目经理部成立防灾领导小组，由项目经理任组长，成员7—11人，并分工明确；施工前期陈伟鹏二、通讯联系1、参加现场施工的所有船舶均设有座机一台，高频对讲机若干；2、施工现场设座机一台，长期打开，并设专人值班，随时与抗灾小分队及船舶取得联系；3、参加施工的主办工程师、调度、工段长及有关班长均配备高频对讲机一台；4、经理部设有线电话、无线电话各2部,随时与公司业主取得联系；5、防灾期间保持与施工船舶及当地港监和上级各部门联系。施工前陈伟鹏三、措施1、所有在建工程或已施工部分均应考虑灾害性天气因素，保持与当地气象部门的联系，提前予以必要加固处理；2、当天气预报本施工海域风力可能达到8级，所有船舶均进入避风状态，并撤离施工作业地点至安全水域；3、台风到来之前48小时，施工船舶陆续调离现场，前往指定地点抛锚避风。4、台风到来前24小时之内清理施工现场(水域部分)；5、施工机械撤离现场，避开建筑物到安全位置进行加固；6、做好人员抗台和撤离现场的一切准备工作；7、服从命令，听从指挥，步调一致，将台风可能造成的损失降低到最低点；8、在台风等多发季节时,施工现场留守2艘大马力拖轮作为防台防风监护值班船。施工中陈伟鹏王永成18.附图表23 18.1试验平台图18.2冬季加固图18.3施工计划横道图23