河北码头起步工程大型组合钢板桩振沉施工工法

'大型组合钢板桩振沉工法1、前言随着我国交通基础设施建设的快速发展和国家“十一五”规划的顺利实施，港口开发建设将成为近几年乃至十几年的主流，而码头结构形式也将逐步朝着更加简单化、合理化、综合性价比高、投资少、见效快的方向发展。而***煤码头起步工程码头结构形式的脱颖而出，也正是为今后港口建设开辟先河，提供借鉴。此种组合型钢板桩较类似结构形式的码头整体质量高，锁口咬合紧密，增加了码头使用年限。日沉桩最高可振沉20组，而且整体美观，施工中很少出现磕碰现象。在码头类似、岸线长度相同的情况下，使用泊位相对较大，投资见效快。所以该码头此次的成功设计和顺利施工，不但为国家港口工程建设提供新的思路，而且也为我国交通基础设施建设行业提高了国际知名度和国际竟争能力。2、工法特点2.1施工速度快：岸线长1564米的码头仅用1年时间就全部施工完毕。2.2施工投入少：没有施工船舶投入，全部为陆上施工，不受风浪和潮位影响，节省了大量的船机使用、租赁费。2.3施工质量高：码头桩基全部连为一体，整体性强,便于流水施工。13 2.4减少自然条件对工期的影响：因为钢板桩施打全部为陆上施工，不受风浪影响，有效降低了施工风险。3、适用范围由于大型组合钢板桩码头具有上述优点，在今后码头建设中，此种结构型式的码头将会被推广使用，其主要的使用范围有：3.1施工工期相对较短，安全风险突出的工程。3.2自然环境差，施工受风浪、流、雨、雾的影响较大的工程。3.3成本压力大的工程。4、工艺原理采用钢板桩振动吊打工艺：选用一台打桩250t吊车配合APE400型液压振动锤，进行主桩插打及送桩施工；随后，一台150t打桩吊车配合APE400型液压振动锤，进行辅桩的插打施工。同时，配备一台55t履带式吊车进行稳桩（喂桩）施工。在辅桩施工前，采用一台电动履带式旋挖钻机，进行桩位钻孔施工，扰动周围土体，并配备EX200型履带式反铲挖掘机进行基槽开挖，确保钢板桩振沉至设计标高。5、施工工艺流程及操作要点本工程在认真总结典型开工实践的经验后，确定采用振动吊打工艺：选用一台250t打桩吊车（杆长58m，双钩履带式吊机）配APE400型液压振动锤，在沉桩流水前方进行主桩（HZ975B型钢板桩）插打并送桩至设计标高施工；一台150t打桩吊车（杆长48m13 ，双钩履带式吊机）配APE400型液压振动锤，在流水线后方进行辅桩（AZ1810/10型组合钢板桩）的插打施工。为了提高施工效率，保证施工安全，给150t打桩吊车配备一台55t履带式吊车进行稳桩（喂桩）施工。同时在主桩、辅桩施工流水之间布置一台电动履带式旋挖钻机，在辅桩施工前进行桩位钻孔施工，扰动周围土体，并分别在主桩、辅桩施工流水处各配备一台EX200型履带式反铲挖掘机进行基槽开挖施工，确保钢板桩振沉至设计标高。振动吊打工艺施工流程如图5.1所示。5.1工艺流程测量放线250t吊导桩定位振沉导桩调整标高250t安装导向架固定导向架测量定位吊立主桩主桩捆桩250t翻倒主桩主桩入槽夹头入桩顶夹头夹桩微调桩位250t振沉主桩至导向架上1m拆除导向架测桩身垂直度开挖至桩顶设计标高下1m250t复打主桩至设计标高回填基坑至工作面标高测放辅桩桩位旋挖钻就位桩位钻孔开挖基坑至主桩顶以下1米回填基坑至工作面标高150t振沉辅桩至设计标高辅桩锁口仞入主桩锁口夹头夹桩150t吊夹头入桩顶55t喂桩55t立辅桩穿钢丝绳扣测量监控图5.1钢板桩沉桩施工工艺流程图测量监控250t复打主桩至地面标高13 5.2操作要点5.2.1导桩的施打5.2.1.1方法1）按照指定的位置，使用全站仪进行定位测放，做好标记，经纬仪配合控制导桩垂直度偏差；2）使用250t吊起振沉H桩的APE400型液压振动锤，夹在导桩桩顶上设置的夹桩翼板上，并垂直吊起振动锤和导桩进行定位、沉桩；3）导桩沉放完毕后，使用水准仪测量导桩槽口底标高，垫铁块等物以调整导向架梁底高度，使得导向架梁安装入槽后导向架顶面保持水平，确保钢板桩垂直入槽。5.2.1.2要点水平线钢角尺水准仪1）导桩振沉过程中，在测量人员检查桩位平面偏差的同时，指挥人员需观察导桩顶部导向槽口的方向，保证导向槽口偏转误差能够满足导向架梁的入槽安装；图5.2.2.1导向架测量定位操作13 2）导桩拔出过程中，吊机起重力不可过大，应保持匀速。导桩桩尖露出地面后，应使用重锤敲击桩侧壁，使桩内土体脱离，避免因余土残留桩内使下次振沉导桩时受阻。5.2.2导向架的安设5.2.2.1方法1）使用水准仪复核导向架上已画好的水平控制线是否保持在一定的误差范围内（容许偏差5mm），见图5.2.2.1；2）在复核导向架上水平线偏差的同时，使用全站仪分别测出分布在导向架上的测量点坐标，与相应的理论测量点坐标相比较，得出导向架四角安装偏差值，以指导导向架位置的调整；3）导向架安装、调整完毕后，使用型钢、铁板等将导向架梁与导桩之间焊接固定，使导向架和导桩形成一个稳定的整体。5.2.2.2要点1）导向架从已振沉的主桩中抽出或套入主桩时，应注意导向架整体稳定，缓慢起吊或下落，切不可过快以免造成导向架晃动太大，导向槽口与主桩桩身发生大力磕碰而造成变形；2）复核导向架平面坐标和水平线应同时进行，需要调整偏差时，切不可将不同时态的数据混用；3）由于导向架水平线的偏差决定了导向架整体三维结构的偏差，因此，要注意经常检查预先在导向架上制作好的三维标志线并在复核水平线时，控制偏差值在容许误差范围内（±5mm）。5.2.3主桩的施打5.2.3.1方法13 1）主桩稳桩于导向架内以后，250t吊振沉H桩的APE400型液压振动锤进行振沉施工。沉桩时，分别在距离桩位约50m以外的垂直板桩墙纵轴线方向和沿板桩墙纵轴线方向上布置两台经纬仪，实时监测，测量人员通过对讲器告知指挥人员主桩桩身垂直度变化情况，以便及时调整；2）主桩初沉桩完毕并拆除导向架后，250t吊振沉H桩的APE400型液压振动锤进行送桩施工。5.2.3.2要点1）当250t吊机吊桩入导向架后，在纵、横向仪器控制下，在桩身垂直度偏差允许范围内，左右前后调整吊机扒杆，使钩头、锤体、桩中心在一条垂线上，确认无误后，启动振动锤，在钓钩有一定吊力下，徐徐掂钩振沉。2）主桩初沉桩过程中，注意桩身垂直度变化，发现偏差，采取上拔一定高度，重新调整后，再继续振沉；3）导向槽口上的铁楔子是控制桩身垂直度偏差的关键工具，应设专人看护，避免铁楔子因桩身挤压而偏离原位，造成桩身偏位量继续扩大，影响垂直度控制；4）待主桩桩顶防腐涂层下沉至接近铁楔子处前，看护人员应及时拔出铁楔子；5）主桩振沉尽可能一气呵成，减少因来回调整桩位使主桩在APE400型液压振动锤的高频振动下对周围土体产生密实作用，影响正常沉桩；13 6）由于送桩过程完全属于吊打施工，桩身没有任何固定限位控制装置，因此，在送桩过程中应注意桩身变化情况，吊钩下落保持匀速，不可大幅度变动扒杆角度；7）进行主桩施工时，250t吊机吊桩采用捆桩的形式。在钢丝绳与主桩拐角处放置钢抱箍护角，以保护钢丝绳。8）主桩初沉（沉至导向架顶面）完毕后，及时使用全站仪测量桩顶处桩位偏差值，量测相邻主桩间相邻锁口在桩顶处的间距，并使用经纬仪精确测出此时桩顶至地面范围相应锁口的垂直度偏差值。据此，可推算出此时相应桩位在桩尖锁口处相邻间距的理论偏差和相邻主桩桩位偏差、扭转情况。9）主桩振沉施工采取跳跃式往复打法。振沉桩位编号顺序为6＃→4＃→2＃→1＃→3＃→5＃,每根主桩初打一次使桩顶到达导向架顶面以上约0.5m的高度即可将导向架抽出。再将导向架0＃桩位置的导向槽套入已沉完的6＃桩上，作为第二组预沉主桩的施工导向。沉桩施工顺序见图。13 图5.2.3.2沉桩施工顺序示意5.2.4辅桩的施打5.2.4.1方法1）主桩送桩至设计标高并回填好基坑后，进行辅桩桩位测放，使用电动旋挖钻机进行桩位钻孔施工；2）钻孔完毕后再次开挖基坑，进行辅桩振沉施工；3）采用55t吊机喂桩的施工工艺，150t吊机吊振沉AZ桩的APE400型液压振动锤接桩；4）150t吊机接桩完毕后，人工使用手拉葫芦或紧胀器等调整辅桩桩尖锁口间距量；13 5）150t吊机将振沉AZ桩的APE400型液压振动锤和桩吊起，缓慢移至桩位，将桩尖锁口对准相应的主桩桩顶锁口，进行仞槽；6）仞槽完成后，调整吊钩、锤体和桩身垂直度，确认无误后，启动振动锤，在吊钩有一定吊力下，徐徐掂钩，振动下沉。5.2.4.2要点1）电动旋挖钻机依据标志好的辅桩桩位，进行钻孔施工。钻孔深度根据具体的施工地质和出土情况进行调整，但应保证钻孔底标高不深入港池泥面标高以下；2）调整桩尖锁口间距量时，依据在挖出的主桩桩位处，量测相应两主桩桩顶锁口间距量进行调整。3）沉桩过程中，吊钩下落速度要灵活掌握，指挥人员和操作人员要高度集中，注意观察桩身振动、是否带桩、下沉难易程度等情况，发现下沉困难或带桩等情况，立即停止或将辅桩振动拔起一定高度后，停锤，再研究处理办法，切不可勉强沉桩；4）发现下沉困难的情况，可在保持桩、锤振动的情况下，通过若干次的起钩、拔桩（拔起一定高度），然后快速落钩（速度根据实际情况而定）的办法解决。若发现实在下沉困难，不能满足沉桩质量要求时，应毫不犹豫地将桩拔起或停止继续下沉，回填基坑后采用电动旋挖钻机在桩位周围钻孔扰动土体的办法解决。6、材料与设备施工中未使用特殊材料。13 施工中使用的机械设备包括：最大激振力达320吨，APE400型液压振动锤2台，250t履带吊机（规格型号：CKE2500）1台，150t履带吊机（规格型号：KH700-2）1台，0.8m3反铲挖掘机机3台，架高26米，直径500mm，旋挖钻孔机1台。7、质量控制本工程严格按照技术规格书、设计图纸和相关规范进行施工，并制定了各项质量管理措施。7.1制定了工程质量目标值单位工程优良率100%，分项工程优良率100%，混凝土优良率95％以上，杜绝重大质量事故，一般事故返工损失率在0.3‰以下；争创国家级大奖“鲁班奖”。7.2成立了创优工作领导小组，为设计创优、科技推广、施工创优及QC小组活动创优等了提供组织保证。7.3认真编制施工组织设计和专项施工方案，上报监理单位，审批后实施。对重要工序编制典型施工计划，坚持理论联系实际，认真查找在典型施工中出现的问题，并进行解决。7.4严格控制主桩的平面位置和垂直度，测量人员全过程跟踪复核。7.5对现场指挥、操作人员进行经常性的质量意识教育，和技能培训。8、安全措施13 项目部认真落实“安全第一，预防为主、综合治理”的安全工作方针，贯彻落实安全生产责任制，建立健全安全生产保证体系，制定各项应急预案措施，开展安全宣传教育培训，加强施工现场检查和整改。8.1密切关注***地区海况和天气变化情况，把各项准备工作做在前面。8.2施工人员必须严格遵守项目部各项安全管理制度。8.3所有机电设备安放防雨罩，电源开关专人负责。8.4起重作业由专人指挥。8.5经常检查起重设备，钢丝绳、卡环等设备。8.6夜间施工时要有充足的照明设备。电气设施、电缆要加以保护，防止触电。9、环保措施根据施工具体情况制定卫生环保专项方案及预防措施。9.1坚持垃圾回收制度，施工现场设垃圾箱，有毒有害废料统一收集，统一处理；对生活垃圾每天安排专人回收。9.2项目部制定了严格的用油制度，设专人管理，保证了合理用油，满足环保要求。10、节能降耗10.113 选择振沉钢板桩用振动锤及吊钢板桩用吊机时，要通过计算确定，尽量采用功率较小，又满足施工要求的机械设备，避免“大马拉小车”的现象。10.2优化施工工艺，提高生产效率，减少机械设备的使用台班。10.3合理安排施工流程，减少钢板桩等材料的二次倒运，避免人工费、机械费的不必要浪费。11、效益分析在大型振沉设备资源极度困难的情况下，成功改造APE400锤夹具，确保并提前完成该工程大型钢板桩的振沉。该码头施工所产生的经济效益远高于国内其它构形式码头的经济效益。沉桩工程仅用5个月时间就全部完成，比计划提前30天完成，6×30=180，节约机械设备租赁费约180万元。由于两台液压振动锤改造的成功，采用工艺方法得当，我们不仅获得了显著的经济效益，更重要的是由于主桩桩顶1米范围内不焊增厚钢板，不会造成电焊高温使钢桩受热而强度降低，保证了钢桩的内在质量。在20余米厚的密实砂层上，采用改造后的振动锤将我国首座遮帘式大型钢板桩振动吊打成功，并提前完成，再次证明了一航局桩基施工的实力，提高了信誉，赢得了良好的社会效益。12、应用实例大型组合钢板桩振沉工艺于2006年9月在我公司施工的***13 煤码头起步工程中采用，为国内首次应用，该工程包括10万吨级泊位2个、7万吨级泊位1个、5万吨级泊位1个和7万吨级待泊泊位1个，年通过能力5000万吨，岸线总长1564.732米，码头主体采用我国首创的新型遮帘式钢板桩结构。该码头的胜利竣工为今后码头结构设计开辟了新的思路，它以投资少、见效快为特点，具有非常广泛的发展空间。此项技术在***港的成功应用，使我们对此项施工技术有了比较全面的认识。为今后类似工程的开发建设提供了借鉴和参考。13'