连云港码头桩基施工技术1

'论文一73201部队船队码头大修改建工程桩基施工技术姓名李景宝2011年4月15日14 73201部队船队码头大修改建工程桩基施工技术李景宝中交一航局第二工程有限公司，青岛，2660711.工程简介73201部队船队码头位于江苏省连云港市，本工程为新建直立式登陆艇靠船泊位总长度为104m，码头宽度为16m，水工结构为高桩梁板式，码头面标高+7.10m（连云港高程），桩基为预应力砼方桩；新建引桥全长152.42m，宽度为6m，结构形式同码头，见图1-1桩基结构示意图。图1-1桩基结构示意图1.1工程施工特点1.1.1施工工期紧，受风浪、潮水影响大，海上沉桩有效作业时间短。1.1.2本工程靠近渔港和养殖区，船舶施工期间将会对其产生很大影响。在打桩船打桩期间要特别注意锚缆对进出港渔船的安全影响，这就要求船员要具有很高的安全意识和熟练的操作技能。1.1.3码头沉桩区域地质情况复杂，岩面变化无规律可寻。沉桩过程中，遇到硬夹层，在达到设计最终贯入度的前提下，实际打入桩长与设计桩长出入较大时，应仔细研究地质报告和分析附近桩的入岩情况，确定是否可停锤，必要时需进行动测或报请设计单位研究确定。1.1.4本工程是在原有码头基础上扩建。在新建引桥接岸处由于有斜坡滑道不能进行挖泥打桩船不能靠近打桩，只能进行陆上打桩；引桥与码头接茬处打桩船不能靠近打桩，所以采用钻孔灌注桩方式施工。14 2.桩基设计简介本工程桩基施工为预应力砼方桩陆上施打及海上施打。预应力砼方桩砼标号为C50，桩截面尺寸为60cm×60cm，共计152根，其中直桩112根，斜桩40根，方桩全部由公司青岛后海基地预制场负责预制，并用驳船运至现场施工。其中水上砼方桩施打采用我公司新建打桩船打桩20#进行施工，陆上砼方桩施打采用陆上打桩机进行施工。由于引桥与码头接茬处为一拐角，打桩船无法定位进行施工，后经与设计、业主及监理单位协商，此处采用钻孔灌注桩施工，钻孔灌注桩共计6根，编号分别为g17-18，h17-18，i17-18。见表2-1码头、系缆墩桩数量尺寸型号表和图2-1码头桩位图、图2-2引桥桩位图。表2-1码头、系缆墩桩数量尺寸型号表排号桩顶标高桩尖标高桩长斜度水平偏角桩数横向纵向1、2a,b4.8-13.771195：115。4c、d、e4.8-14.219006f、g、h、i5.7-14.3200083-6a,b4.8-14.26119.55：115。8c、d、e4.8-14.719.500127-11a,b4.8-14.752205：115。10c、d、e4.8-14.719.5001512、13a,b4.8-14.26119.55：115。4c、d、e4.8-14.21900614-16a,b4.8-13.771195：115。6c、d、e4.8-13.718.500917、18a,b4.8-13.28118.55：115。4c、d、e4.8-13.218006f、g、h、i5.7-13.31900843,44m,n4.1-14.258194:110。4引桥桩数量尺寸型号表排号桩顶标高(m)桩尖标高(m)桩长（m)斜度水平偏角桩数横向纵向19、20j,k5.7-11.3001700421、22j,k5.7-10.80016.500423、24j,k5.7-10.3001600425、26j,k5.7-9.80015.500427-30j,k5.7-9.3001500831-36j,k5.7-8.80014.5001237-42j,k5.7-8.30014001214 图2-1码头桩位图14 图2-2引桥桩位图14 3.桩基施工技术简介3.1预应力砼方桩海上沉桩施工采用公司新建打桩船打桩20#沉桩，选用适合施打预应力钢筋砼方桩的D-80桩锤进行沉桩。3.1.1沉桩顺序布置原则在布置沉桩顺序时，首先考虑打桩船的外型尺寸，采用模拟打桩船型，结合计算机模拟，进行沉桩站位试验，严禁出现蹩桩和绞缆时碰到已打好桩。其次考虑打桩船起锚移位的频率、方驳喂桩的位置以及后续夹桩、打桩等工序的合理紧凑。在考虑上述因素的基础上，尽量使沉桩顺序布置的科学、严谨、合理。3.1.2沉桩顺序打桩船首先施打码头处2根试桩，接着从码头北侧往南侧一排排施打，最后从码头与引桥接茬处往引桥接岸处施打直至打到打桩船水上不能施打为止。3.1.3沉桩工艺流程打桩船驻位→运桩方驳就位→移船吊桩→立桩入龙口→移船就位、粗定位→关闭抱桩器→套替打→调平后，调整龙口和桩的斜度→GPS定桩位→替打和桩自沉→测桩偏位，微调桩位→解开吊索→压锤→打开抱桩器→小冲程锤击沉桩→正常锤击沉桩→打桩记录→停止锤击→起吊锤和替打→测桩偏位→移船进入下一根桩的施工。3.1.4沉桩方法（1）预应力砼方桩装运：桩全部采用成品桩，由1000T自航驳封仓运输，装船层数不超过4层（详见方桩桩装船示意图），方桩底部支垫200×200mm的硬方木，间距4m，方木底部用铁片或木楔找平，上部与木楔垫用3#钢钉固定，木楔垫间距1.5m，方桩间水平净距30cm，顶层方桩用钢丝绳封固，驳船两侧用[22槽钢支架挡护。每船的装桩顺序跟沉桩顺序相反，见图3-1-4-1方桩装船示意图。图3-1-4-1方桩装船示意图14 （2）抛锚驻位：打桩船上共设6根约200m*φ47.5mm的锚缆，同时配备5t的锚和单福士锚各4口、并有2口6t的备用锚，沉桩前，打桩船按照试桩顺序要求合理抛锚驻位（如下图所示）。锚艇抛锚布缆时，注意前抽心缆不能出现蹩桩现象，后抽心缆应做好标志；施工中注意俯打时后抽心、后边锚持力较大，应牢固定位，仰打时前抽心、前边锚持力较大，应牢固定位。另外，沉桩过程中应根据潮位变化适当调整锚缆的长短。打桩船定位完毕，运桩船需按照打桩船的站位及起吊要求，在打桩船的左前或右前方适时调节站位，见图3-1-4-2打桩船锚缆布设图。图3-1-4-2打桩船锚缆布设图（3）移船吊桩：运桩驳船就位完毕以后，打桩船移船取桩，预应力砼方桩采用捆绑式四点吊，捆桩采用自锁压扣法，即将钢丝绳在桩上多绕一圈，相互压住，当桩水平吊起后，在重力作用下，锁扣将自行压紧，在立压过程中，扣也不会滑动。吊桩采用四点吊（如图所示），吊点位置与设计吊点位置偏差不超过20cm，钢丝绳与桩的夹角大于450，方桩起吊时，钢丝绳用外穿橡皮管，捆扎于桩身吊点处，在方桩的两端人工用晃绳进行牵拉，见图3-1-4-3吊点布置图及图3-1-4-4打桩船吊装图。图3-1-4-3吊点布置图14 图3-1-4-4打桩船吊装图（4）立桩入笼口：桩平稳起吊到一定高度后，吊上部和中部吊点的大钩带劲回收，吊下部吊点的钢丝绳缓缓放松，进行立桩，锤、替打同步上升，立桩完毕，适当调整桩架的倾斜度和替打的高度，使上口嵌入替打，此时将连接下部吊点的大钩缓缓放松并解除，然后关闭抱桩器或背板。（5）移船定位:在岸上设立GPS基准站，打桩船上布设两台GPS流动站采用RTKGPS14 模式，配合两台倾角传感器实时监控船体的位置、方向和姿态，同时利用两台免棱镜激光测距仪实时校正基桩的平面位置，与设计标高处坐标比较，从而得到船体的移动方向和移动量，抱桩完毕后据此指挥打桩船调整锚缆移动船位，直至桩位偏差达到沉桩允许偏差范围。注意提前用安装在桩架的倾斜传感器控制调整桩的倾斜度至设计坡度并通过压载水将打桩船进行调平。当桩自沉结束和沉桩完毕取下替打时，由于其自身倾斜所产生的重力方向上的分量，会使桩有轻微的下沉，并引起船体姿态微小改变，影响定位精度。因此，根据需估测戴替打和压锤前后的偏位值，以确定斜桩仰俯角和桩位的提前预留量。（6）桩和替打自沉：桩定位完毕，桩架工解除下部捆桩的钢丝绳和连接锤和替打的钢丝绳，主钩缓缓下放，让桩和替打在自重作用下下沉，下沉完毕，观察桩位偏差，根据桩位偏差适当调整桩位，见图3-1-4-5打桩船沉桩图。（7）压锤：桩自沉完毕后，进行压锤，并观察桩的偏位，若发现桩位偏差过大，则应起锤并根据偏位情况适当调整打桩船锚缆，然后重新压锤。（8）锤击沉桩：刚开始沉桩时，用高档位启动，然后切换到低档位进行小冲程锤击沉桩，观察桩身、桩架、桩锤等中心轴线一致后，切换到2档进行沉桩，当发现贯入度自小变大时应切换至低档沉桩，快到设计标高时切换至确定试桩贯入度的档位进行沉桩。（9）停锤控制：通过安装在桩架上的“高程感应系统”实时测定桩顶标高，并通过测量下沉量，配合“锤击计数器”记录打桩锤击数，进行打桩贯入度的计算。停锤标准按设计高程和最后一阵10击平均贯入度控制，以贯入度（≤3mm）为主，且控制总锤击数≤1500击。（10）质量标准满足JTJ221-98规范要求，本工程锤击沉桩允许偏差见表3-1-4-1。表3-1-4-1锤击沉桩允许偏差表直桩斜桩允许垂直度150mm200mm≤1%砼方桩的大小应变动力检测，根据桩型分布情况及受力状态的重要性，并结合具体复打可能性的情况下，由设计单位确定位置，业主组织检测部门进行检测。14 图3-1-4-5打桩船沉桩图4.预应力砼方桩陆上沉桩施工由于新建引桥接岸处有斜坡滑道不能进行挖泥，原始水深不能满足打桩船靠近此处打桩，只能采取陆上打桩机沉桩，桩锤采用D-63柴油打桩锤，见图4-1陆上打桩船沉桩施工图。14 图4-1陆上打桩船沉桩施工图4.1陆上预应力砼方桩沉桩工程量：打桩共计12根，方桩长度为14.5m～15.5m，全部为直桩。4.2陆上沉桩施工安排陆上沉桩从2007年4月20日～2007年4月30日进行桩位的清理和回填等准备工作，5月4日开始陆上打桩，计划4根/天，5月7日结束，总施工时间为4天。4.3打桩顺序：先打与水上沉桩交界处37跨桩，然后退着打。具体是：k37→42，j42→k37。4.4工艺流程清理桩位→桩位回填软土→围堰→回填乱土→整平→放线定位→打桩机就位→方桩倒运至施工区域→50t吊机喂桩→打桩机打桩→打桩完成→进入下一根桩的施工。4.5施工操作要点4.5.1桩位清理要清至淤泥层确保桩位无块石，清除完成后用软土回填。2.5.2由于使用的打桩机宽度为10m长度9m，故围堰范围宽度从老引桥边线出去20m；长度至第36跨桩的位置，围堰用周边乱石，抛填时注意对原有桩的保护；围堰高度+5m以保证打桩机施工场地。4.5.3回填完成并整平后，采用全站仪定出桩位，并用白线标出以利定位。4.5.4倒桩时注意对桩身的保护，减少对桩不必要的损坏。14 4.5.5吊机正向给打桩机喂桩，使用原有吊索及卡环。4.5.6打桩机移位至桩位，吊机喂桩完成后，微调打桩机使桩尖对准桩位线；开空锤使桩下沉1～2m，这时桩已经稳定，吊机放松，但为了安全起见要求略微带劲；用经纬仪观察方桩的垂直度，调整桩架使桩垂直；开锤下桩，注意控制油门，测量人员观察沉桩的垂直度，如有倾斜及时调整桩架，确保沉桩的位置及垂直度符合要求。4.5.7桩机使用6.3t柴油锤，使用最大档确保冲击能达到8t锤2档的冲击能；贯入度采用在桩上定出刻度，人工计数推算得出。考虑到沉桩标高可能低于+5m，在回填场地整平完成后，将桩位用挖掘机挖出，这样容易定位并避免出现打不下去的情况。为了确保沉桩达到设计承载力，对沉桩做大应变检测，根据检测数据确定停锤贯入度。4.5.8质量标准满足JTJ221-98规范要求，本工程锤击沉桩允许偏差为：项目边桩中间桩设计标高处桩顶平面位置100mm300mm5.海上钻孔灌注桩施工5.1平台制作5.1.1采用32#～36#工字钢24根做支撑桩。用30T振动锤，振锤支撑桩入粘土层3米左右，视振动锤下压速度来支撑桩支撑力，使平台足以载钻机重量。5.1.2用10#槽钢做成X型焊接在24根支撑桩上。5.1.3用30#工字钢用电焊型式把24根支撑桩顶口互联，使得24根支撑桩成为水平，焊制做成整体的平台钢结构框架，再用槽钢或木方铺在平台上。5.2测量放线测量仪器为全站仪，将仪器架在A1点，后视A2，将仪器调零角度，拔至要求角度θ，从全站仪读出已定的距离S的方法来确定桩径的中心，见图5-2-1。图5-2-1测量放线控制图14 确定O后，在开挖护筒前基坑前，要注意保护桩MM’、NN’（通过桩中心拉的两条十字线）一是在埋设护筒过程中破坏O点来恢复;二是检测钻机就位情况;三是检测护筒是否移位。5.3护筒安装5.3.1采用直径80cm×厚10mm钢板制成护筒，以平台支撑桩为支撑点上下做#字型为导向，用30T振动锤打入粘土层3M以保证护筒中心对正、垂直。5.3.2将MM’，NN’分别用细线相连，恢复开挖基坑时破坏的桩心O，应保证护筒的中心O’与O点在垂直方向上，应用铅垂线检测。5.3.3考虑潮水涨落的高差，确保护筒不穿孔，在水位5m上口处开孔焊接法兰做泥浆出口。用8寸钢丝胶管10米长做引流，流入圆桶内，见图5-3-3-1。图5-3-3-1平台搭设及护筒安装图5.4钻机安装5.4.1考虑灌注桩入岩，须采15型正循环钻机成孔。5.4.2因码头比平台高，又不是在陆地上工作，为安全着想，用20T吊车配合钻机安装。5.4.3将就位好的钻机充分固定，钻机用走管型成式移动把钻机转盘中心对正桩中心，找平转盘平台，钻机机架垂直，确保不斜口，不偏孔。5.4.4以护筒边缘做桩位放样控制点，满足C条要求，使孔的倾斜率<1%，孔位偏移≤5cm。5.5成孔14 钻孔开钻前，首先要调好泥浆。泥浆由水、粘土(或膨润土)和掺加剂组成，调制时，应先将粘土或膨润土加水浸透，然后用搅拌机或人工拌制，同时要注意环保问题。同时，在地质松软、松散的地层中，控制钻进速度，确保泥浆形成稳定护壁，保证孔的安全。在软硬土层交界面或倾斜岩面处钻进，应低速低钻压钻进。发现钻孔偏斜，应及时回填粘土，冲平后再低速低钻压钻进，定期检查钻头、钻杆、钻杆接头，发现问题及时维修或更换。整个过程要保证孔内具有的水位和要求的泥浆比重、粘度、含砂率，按设计要求钻进，孔深测量采用丈量钻杆的方法，取钻头的2/3长度作为孔底终孔界面。同时注意地质情况的变化，在土层变化处均应捞取渣样，判明土层，达到规范要求。5.6灌注5.6.1清孔：在成孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于20cm，要准确测量孔底沉渣厚度，首先需准确测量桩的终孔深度，桩的终孔深度应采用丈量钻杆长度的方法测定，取孔内钻杆长度＋钻头长度，钻头长度取至钻尖的2/3处。5.6.2钢筋笼制作与安装：钢筋笼制作要按设计图纸要求制作，钢筋型号、规格、长度、一定要符合标准。主筋与加劲筋应焊接牢固，主筋采用闪光对焊。主筋间距箍筋间距要均匀。每一个钢筋笼要严格检查验收。钢筋笼的尺寸应符合设计和规范要求。钢筋笼安装时使用吊机吊入，搬运和吊入时应采取加固措施，防止扭曲，折弯变形，钢筋笼做70mm水泥隔离块以确保保护层厚度。向孔内安装时应缓缓放入，避免碰撞孔壁。第一段钢筋笼放至规定位置后，随即将其固在平台上，然后将第二段钢筋笼吊起与第一段钢筋笼搭接，缓慢的将整个钢筋笼放至孔底并提高6cm将其固定。为准确控制钢筋笼标高，必须确保预留筋长度及吊筋长度。5.6.3导管埋设：钢筋笼吊入完毕后，要立即埋设导管。导管吊装前对导管进行气密性水压试验，防止漏水、漏气造成断桩。并对使用导管进行场地内拼装调直，用红油漆在每只导管做好标记，本工程选用导管内径300mm，壁厚6mm。导管吊放采用钻机作业，为防止混凝土浇注过程中出现断管后无法清理，导管采用两根钢丝绳分别系在最下一端导管上，并沿导管5m左右与导管系在一起。5.6.4灌注:灌注桩砼采用商品混凝土，砼标高为C50，砼罐车运输到现场。首批浇注前，需检测孔底标高，经监理工程师检验合格后立即灌注水下混凝土。导管底部距孔底40cm，首批混凝土保证导管埋深1米以上。首批混凝土浇注隔水措施采用盖板隔水法，在漏斗底部设一隔水盖板，盖板上系钢丝绳当漏斗注满混凝土后吊车提起盖板混凝土通过自身重力挤走导管内的水，保证水下混凝土的质量。首批混凝土灌完后立即探测孔内混凝土高度，计算导管埋深，符合要求继续灌注。浇注混凝土过程中导管埋深应控制在不小于2m。一根桩的混凝土必须连续浇注，不得中断。严格控制导管提升速度，防止断桩事故发生。5.6.5成桩质量检验：在混凝土浇注时应按规范要求预留试块，测定试块室内标准养护强度。当混凝土达到养护时间后，按设计要求，对桩进行检测，合格后进行下道工序。见图5-6-5-1。14 图5-6-5-1钻孔灌注桩施工图6.总结通过全面、精心的技术准备，科学的施工组织，严密的质量保证措施，严格的施工过程控制，73201部队船队码头大修改建工程桩基施工质量得到了有效保证，沉桩正位率达到90%以上，为后续上部结构施工提供了有力保障，得到了建设、监理单位的肯定和赞誉，为日后高桩码头施工积累了宝贵的施工经验。14'