鋼板樁沉樁施工工藝

曹妃甸煤碼頭起步工程

鋼板樁沉樁施工工藝

匯報(bào)材料T航局一公司第五項(xiàng)目經(jīng)理部

2006年9月

曹妃甸煤碼頭起步工程鋼板樁沉樁施工

工藝匯報(bào)材料1、概述曹妃甸煤碼頭起步工程碼頭、港池航道疏浚、陸域形成、北護(hù)岸和碼頭臨時(shí)圍堰工程位于河北省唐山市曹妃甸港區(qū)規(guī)劃挖入式港池的西岸線本工程包括10萬(wàn)噸級(jí)泊位2個(gè)、7萬(wàn)噸級(jí)泊位1個(gè)、5萬(wàn)噸級(jí)泊位1個(gè)、7萬(wàn)噸級(jí)待泊泊位1個(gè)，年通過能力為5000萬(wàn)噸。碼頭長(zhǎng)度為1564米（包括兩側(cè)過渡段），碼頭面頂高程為+4.5米，碼頭前沿設(shè)計(jì)水深為一15.5米。碼頭結(jié)構(gòu)采用遮簾式鋼板樁結(jié)構(gòu)方案，樁頂標(biāo)高為+1。00m,前墻采用HZ975B和AZ1810/10型組合鋼板樁，共875套（含1套異型樁）.其中HZ975B型鋼板樁樁長(zhǎng)29m（鎖口長(zhǎng)24米）,AZ1810/10型鋼板樁樁長(zhǎng)24m，總重量10129.624t。工程地質(zhì)勘察區(qū)地層比較復(fù)雜，工程區(qū)土層分布較有規(guī)律，自上而下為：①粉細(xì)砂、②】粉質(zhì)粘土、②2粉土或粉砂、②3粉質(zhì)粘土或粘土、③』分質(zhì)粘土、④】粉土、④2粉砂、⑤粉質(zhì)粘土、⑥粉土、⑦粉質(zhì)粘土。鋼板樁經(jīng)過土層為：粉細(xì)砂、粉砂、粉質(zhì)粘土或粘土等。野外鉆探和土工試驗(yàn)成果揭示，④2粉細(xì)砂在區(qū)內(nèi)分布較廣泛，層位穩(wěn)定，平均標(biāo)貫擊數(shù)N=49.1擊，可作為良好樁基持力層。根據(jù)鉆孔地質(zhì)勘察資料，選擇具有代表性的鉆孔地質(zhì)資料作為本施工方案著重考慮的地質(zhì)參數(shù)，列表如下：代表性鉆孔編號(hào)代表性深度范圍(m)標(biāo)貫擊(擊)數(shù)孔口高程(m)備注MB59。15~9.30100—1.94MB712。12~12。3760一2。7624.62~24。8275-2.7625.63~27.9568。2一2。76MB810。65~10.9255.6一2。8427。58~28。74100-2。84MB99.15~9.4060—2.91標(biāo)｝隹N=75標(biāo)準(zhǔn)N=88.2標(biāo)準(zhǔn)N=100MB257。65~10。9545一2。44MY1110。65~10.9353.6-2.5824。10~24.3075一2。5825。13~25.3088.2-2。58MY139.15~26。1550一2。71MK326。64~26。8765。2—2.7727.62~27.75115。4—2.7728.63~28.8278.9-2。77MK47。65~30.6045-3.02注：表中的"標(biāo)貫擊數(shù)”均為資料中顯示的N值，按照相應(yīng)比例轉(zhuǎn)換為理論標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N值。3、鋼板樁沉樁施工主要工程量序號(hào)項(xiàng)目名稱單位工程量1HZ975B-12/AZ1810/10鋼板樁t10129。6242HZ975B-12/AZ1810/10鋼板樁沉樁套8753鋼板樁拼裝、防腐項(xiàng)14、鋼板樁裝卸運(yùn)輸與堆存和防腐施工4.1鋼板樁裝卸運(yùn)輸與堆存鋼板樁采購(gòu)國(guó)外產(chǎn)品，鋼板樁到岸地點(diǎn)為天津港區(qū)。將鋼板樁直接從外輪吊裝上運(yùn)樁方駁后，由水上運(yùn)輸至曹妃甸本工程施工區(qū)。卸船時(shí)，分別從運(yùn)樁駁船上由起重船吊卸至碼頭臨時(shí)圍埝上，再由碼頭臨時(shí)圍埝上的150t履帶吊倒放至距離碼頭前沿線約7~14m范圍內(nèi).卸船施工流水由碼頭北端向南逐漸推進(jìn)的方式進(jìn)行.結(jié)合鋼板樁防腐，可用陸地吊車在防腐流水過程中將鋼板樁移動(dòng)至碼頭鋼板樁沉樁軸線位置的海側(cè).鋼板樁堆存數(shù)量采取就近原則,應(yīng)滿足堆存部位順碼頭長(zhǎng)度方向沉樁數(shù)量，盡可能避免沉樁過程中鋼板樁的倒運(yùn)。堆存時(shí)，依據(jù)板樁墻樁位間距及鋼板樁單根長(zhǎng)度，每堆碼放18組鋼板樁。為防止碼頭臨時(shí)圍埝及附近區(qū)域的側(cè)向位移，造成岸坡失穩(wěn)，在鋼板樁現(xiàn)場(chǎng)卸船、倒運(yùn)、堆存和沉樁過程中，應(yīng)加強(qiáng)臨時(shí)圍埝的沉降位移觀測(cè)。卸船過程中的施工順序如下所述：起重船由拖輪邦拖至碼頭臨時(shí)圍埝東側(cè)，船頭朝西，與碼頭臨時(shí)圍埝呈“丁”字駐位。在接近停泊位置約150m處開始自行拋出左后錨，然后緩慢靠近臨時(shí)圍埝,由交通船帶纜，分別將左、右前錨與預(yù)先在碼頭臨時(shí)圍埝后方的地錨連接，再由起錨艇協(xié)助起重船將右后錨拋出約150m遠(yuǎn)。起重船駐位穩(wěn)當(dāng)后，運(yùn)樁方駁由拖輪緩慢邦拖至起重船側(cè)面，邦靠于起重船的右弦.駐位穩(wěn)當(dāng)后，拖輪退場(chǎng)至安全位置，拋錨監(jiān)護(hù)。預(yù)先在碼頭臨時(shí)圍埝上鋪設(shè)好200x200mm木方，木方間距約4~5m,長(zhǎng)度約4m。起重船開始從方駁上吊鋼板樁卸船，落地于鋪設(shè)好的木方上，每堆碼放18根H型鋼板樁后，碼放18根AZ型鋼板樁于H型樁上方.(6)待第一堆鋼板樁落地完畢，起重船帶著方駁向南方向平移至第二堆鋼板樁落地位置后,150t履帶吊移車至第一堆鋼板樁后方，開始倒放至距離碼頭前沿線7~14m范圍內(nèi).(7)運(yùn)樁方駁卸船完畢后，由拖輪邦拖，帶出施工區(qū)域，拋錨待命施工區(qū)水深情）兄圖4。2鋼板樁防腐施工4。2.1鋼板樁涂層防腐設(shè)計(jì)保護(hù)范圍鋼板樁設(shè)計(jì)低水位以下部位采用夕卜加電流與涂層防腐相結(jié)合的形式。設(shè)計(jì)保護(hù)年限為50年，標(biāo)高一3.0m以上部位（包括水位變動(dòng)區(qū)）采用涂料防腐，涂裝長(zhǎng)度為3m.4。2.2設(shè)計(jì)使用年限本工程要求鋼板樁防腐蝕涂料使用壽命>20年，與陰極保護(hù)系統(tǒng)有良好的相容性和配套性。5。1鋼板樁沉樁施工工藝流程150t測(cè)量放線|—J導(dǎo)樁定位|■吊機(jī)振沉導(dǎo)局―J調(diào)整標(biāo)高|―J安裝導(dǎo)架|―>固定導(dǎo)架|―J吊立H樁|—?H樁入槽|—J夾頭夾樁|—J微調(diào)樁位—>振沉H樁|―J抽導(dǎo)架、拔導(dǎo)樁|―J振沉導(dǎo)樁|―J安裝導(dǎo)架|―J第二組H型板樁吊立AZ組合樁|―AZ組合樁仞槽|―J夾頭夾AZ組合樁|J微調(diào)樁位―>振沉AZ組合DH608打樁機(jī)*|復(fù)打H樁|—J復(fù)打AZ組合^^|復(fù)打送樁到位5。2鋼板樁沉樁施工方法和要點(diǎn)5.2.1測(cè)量施工5。2.1。1施工控制網(wǎng)的建立依據(jù)業(yè)主提供的測(cè)量控制基準(zhǔn)點(diǎn)，在岸側(cè)建立GPS基準(zhǔn)站，采用先進(jìn)的雙頻GPS.全站儀進(jìn)行施工平面控制。依據(jù)業(yè)主給定的基準(zhǔn)點(diǎn)，在牢固且適宜的地方，施設(shè)施工平面測(cè)量輔助基線，在施工過程中直接而方便地以輔助基線對(duì)工程進(jìn)行施工平面控制，各輔助基線必須定期以平面測(cè)量控制體系為依據(jù)進(jìn)行技術(shù)復(fù)核。5。2。1。2測(cè)量定位與控制施工區(qū)測(cè)量控制點(diǎn)的測(cè)放擬選用GPS靜態(tài)測(cè)量放樣法。擬在平行于碼頭施工沿線，距離碼頭前沿線約80m的碼頭陸側(cè)修建5座測(cè)量平臺(tái)。測(cè)量平臺(tái)采用磚砌埋石，大小為1。5x1。5m，高為1.5m的結(jié)構(gòu)形式。在施工期間，采用GPS靜態(tài)觀測(cè)或全站儀復(fù)核的方式定期檢測(cè)測(cè)量控制點(diǎn)的準(zhǔn)確性。在進(jìn)行鋼板樁振沉施工前，先測(cè)放出板樁墻前沿線，并撒白灰作標(biāo)記線。按照指定的導(dǎo)樁位置，使用全站儀進(jìn)行定位測(cè)放，并使用水準(zhǔn)儀控制導(dǎo)樁樁頂標(biāo)高。導(dǎo)樁沉放完畢后，使用水準(zhǔn)儀測(cè)量導(dǎo)樁槽口底標(biāo)高，墊鐵塊等物以調(diào)整導(dǎo)架梁底高度，使得導(dǎo)架梁安裝入槽后導(dǎo)架頂面保持水平，確保鋼板樁垂直入槽.鋼板樁振沉過程中，使用水準(zhǔn)儀控制樁頂標(biāo)高。為了能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)后續(xù)鋼板樁振沉過程中，已沉完鋼板樁受土體共振造成的樁偏位，使用全站儀和水準(zhǔn)儀對(duì)已沉完鋼板樁樁位進(jìn)行定期檢測(cè)。5。2。2鋼板樁沉樁施工5.2。2。1沉樁導(dǎo)向裝置本工程鋼板樁沉樁采用在板樁墻軸線方向上布置雙層雙向?qū)Ъ艿男问?通過導(dǎo)架上下兩層的導(dǎo)向槽控制H型鋼板樁的沉樁位置.導(dǎo)架的固定依靠布置在導(dǎo)架兩側(cè)的6根導(dǎo)樁作為基礎(chǔ)，通過導(dǎo)架梁與導(dǎo)樁的連接固定形成一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體，從而保證導(dǎo)架在沉樁過程中起到H型鋼板樁的限位作用。導(dǎo)架通過底部的導(dǎo)架梁安裝進(jìn)入導(dǎo)樁槽口內(nèi)作為導(dǎo)架的定位限制。在槽口內(nèi)的空隙中，塞鐵楔子并固定牢固以防止導(dǎo)架與槽口(導(dǎo)樁)相對(duì)位移。(1)導(dǎo)樁根據(jù)本工程土壤特征和施工工藝要求，導(dǎo)樁擬選用厚度為如12mm,直徑為中800mm，長(zhǎng)度為10m的鋼管樁。為了避免在導(dǎo)樁振沉過程中，樁體旋轉(zhuǎn)致使槽口位置不能滿足導(dǎo)架梁的安裝，故而在導(dǎo)樁內(nèi)設(shè)置長(zhǎng)度為80cm的樁尖“一字板”。施工區(qū)地面標(biāo)高約為+4。10m，導(dǎo)樁樁頂標(biāo)高控制在+5。10m，據(jù)此可控制導(dǎo)架梁座底標(biāo)高為+4。50m，從而使導(dǎo)架頂面標(biāo)高保持在+8。60m。導(dǎo)樁的結(jié)構(gòu)形式如下列圖所示：(2)導(dǎo)架導(dǎo)架的結(jié)構(gòu)布置采用桁架形式，構(gòu)件主要受力桿件材料使用300x300mm和600x200mm的H型鋼。雙層雙向?qū)虿蹆?nèi)塞鐵楔子，以控制H型鋼板樁的導(dǎo)向限位。插打完H型鋼板樁后，即將鐵楔子移除以增大H型鋼板樁與導(dǎo)架之間的間隙量，使得導(dǎo)架能夠順利的從已插打完的7根H型鋼板樁中抽出。為了施工安全和方便施工人員上、下導(dǎo)架，在導(dǎo)架中間部位設(shè)置一個(gè)鋼爬梯,并在導(dǎo)架頂面操作平臺(tái)四周設(shè)置鋼護(hù)欄。導(dǎo)樁、導(dǎo)架的結(jié)構(gòu)形式及細(xì)部結(jié)構(gòu)如下列圖所示:5.2。2。2沉樁施工過程立樁時(shí)，吊機(jī)垂直吊起振動(dòng)錘，通過振動(dòng)錘上附加吊耳拴鏈條，吊鋼板樁樁頂位置的吊點(diǎn)；在150t履帶式吊機(jī)垂直吊立APE400型振動(dòng)錘及H型鋼板樁后，即可將H型鋼板樁緩慢送入導(dǎo)架導(dǎo)向槽皆IEI 動(dòng)滑輪|主鉤繩、待樁身穩(wěn)定后，吊機(jī)吊鉤緩慢下放、吏樁尖依靠自重垂直接觸地面后使用吊機(jī)副鉤穩(wěn)定樁身。這時(shí)，將樁頂卡環(huán)的銷軸抽出，然后起主鉤使卡環(huán)離開樁頂。再降落主鉤使振動(dòng)錘夾頭對(duì)準(zhǔn)鋼板樁樁頂，即可夾緊鋼板樁；當(dāng)振動(dòng)錘夾頭夾緊H型鋼板樁，形成一體后可將副鉤松勁，然后開始通過使用鐵楔子等物微調(diào)鋼板樁樁位樁位最終確定誤差在容許偏差范圍后，啟動(dòng)振動(dòng)錘，開始振沉H型鋼板樁；H型鋼板樁振沉施工順序采取跳躍式往復(fù)打法.振沉樁位編號(hào)順序?yàn)?#一4—2井一1#一3#一5#，初步計(jì)劃每根H型鋼板樁初打一次、復(fù)打一次后當(dāng)H型鋼板樁樁頂?shù)竭_(dá)導(dǎo)架頂面以上約1。5m的高度即可將導(dǎo)架抽出。再將導(dǎo)架0#樁位置的導(dǎo)向槽套入已沉完的6#H型鋼板樁上，作為第二組預(yù)沉H型鋼板樁的施工導(dǎo)向；沉樁施工方向沉樁順序?qū)Ъ艹槌龊螅褂?00t履帶式吊機(jī)執(zhí)行與150t吊機(jī)同樣的打樁步驟。100t吊機(jī)將小型鋼架吊起掛在H型鋼板樁腹板位置的側(cè)面，操作人員通過支架木梯進(jìn)入，作為AZ型組合鋼板樁紉槽操作平臺(tái)。100t履帶式吊機(jī)所配備的DZJ200型電動(dòng)振動(dòng)錘通過錘上附加吊耳用鏈條與AZ型組合鋼板樁連接，吊機(jī)先將DZJ200型電動(dòng)振動(dòng)錘和AZ型組合鋼板樁吊起，將AZ型組合鋼板樁鎖口對(duì)準(zhǔn)H型鋼板樁鎖口并緩慢放松鉤頭，利用AZ型組合鋼板樁的自重自由沉放，以調(diào)整AZ型組合鋼板樁對(duì)H型鋼板樁樁位偏差的適應(yīng)性然后再將振動(dòng)錘緩慢下放使得振動(dòng)錘夾頭對(duì)準(zhǔn)AZ型組合鋼板樁樁頂套入并夾好;調(diào)整AZ型組合鋼板樁樁位，使得鎖口順直后啟動(dòng)DZJ200型電動(dòng)振動(dòng)錘進(jìn)行AZ型組合鋼板樁的插打施工，使樁頂達(dá)到與H型鋼板樁樁頂標(biāo)高基本一致，打樁順序與H型鋼板樁的插打施工順序相同;AZ型組合鋼板樁插打施工完畢后，使用DH608型履帶式打樁機(jī)對(duì)已沉完的H型和AZ型組合鋼板樁依照初打順序分別進(jìn)行復(fù)打并直接送樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高處。復(fù)打、送樁施工順序與之前的插打施工順序相同。導(dǎo)架拆除實(shí)例AZ型組合鋼板樁仞槽實(shí)例H型鋼板樁沉樁施工流程示意:5。2。3沉樁停錘控制標(biāo)準(zhǔn)鋼板樁沉樁控制以標(biāo)高為主。5.2。4操作要點(diǎn)5.2。4.1技術(shù)、質(zhì)量、安全保證措施(1)為了保證板樁墻前沿線順直板樁墻軸線方向垂直度的偏差(容許值0.5%)和垂直于軸線方向垂直度的偏差(容許值1。0%)均滿足設(shè)計(jì)要求。使用全站儀測(cè)放板樁墻前沿線和樁位位置使用經(jīng)緯儀監(jiān)測(cè)鋼板樁垂直度時(shí)，需嚴(yán)格控制測(cè)量?jī)x器與正在沉樁施工區(qū)域的相對(duì)距離避免因沉樁振動(dòng)對(duì)測(cè)量?jī)x器造成誤差.沉樁過程應(yīng)確保樁錘和樁處于同一軸線，避免產(chǎn)生偏心沉樁沉樁過程應(yīng)加強(qiáng)觀察，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和技術(shù)規(guī)范要求控制停錘標(biāo)準(zhǔn)。沉樁施工過程中，應(yīng)認(rèn)真做好沉樁施工記錄，將實(shí)際沉樁情況與地質(zhì)資料相結(jié)合，遇到復(fù)雜地質(zhì)應(yīng)提前做好相關(guān)準(zhǔn)備.為了防止出現(xiàn)已沉完鋼板樁受到后續(xù)沉樁的土體振動(dòng)影響，造成已沉完板樁墻傾斜或樁體位移等情況，當(dāng)鋼板樁沉放完畢(包括預(yù)沉樁)后，立即使用型鋼將鋼板樁焊接，連成一體。鋼板樁倒運(yùn)吊裝時(shí)在吊裝鋼板樁設(shè)置鋼絲扣或夾具的鎖口處放置膠皮墊，以防止鋼絲扣或夾具對(duì)鎖口產(chǎn)生破壞。沉樁施工過程中，應(yīng)認(rèn)真做好已沉鋼板樁的樁位觀測(cè)記錄及各種數(shù)據(jù)的收集和比較，及時(shí)調(diào)整沉樁過程的技術(shù)控制方法，如預(yù)沉樁深度、復(fù)打深度、樁位偏差控制范圍等.在施工過程中，按照相關(guān)規(guī)定，在鋼板樁樁尖一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)的鎖口處，設(shè)置鎖口脫落檢測(cè)儀。若發(fā)現(xiàn)鎖口脫落或其他不正?，F(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)上報(bào)相關(guān)人員研究處理辦法。鎖口脫落檢測(cè)儀如下列圖所示：

序號(hào)項(xiàng) 目鋼板樁的允許偏差1樁頂水平偏位—±50mm1樁底標(biāo)高偏差±120mm2垂直板樁墻縱軸線方向的垂直度正在沉樁1。0%3沿板樁墻縱軸線方向的垂直度已沉完0勺?樁％檢測(cè)儀沉樁施工中，可能出現(xiàn)的樁位偏差情況如下列圖所示:5。2。4。5。2。4。2沉樁質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)5.3施工機(jī)械5。3.1打樁錘的確定通過收集各種振動(dòng)錘性能資料，結(jié)合本工程地質(zhì)特征，使用十余種方法進(jìn)行比選，計(jì)算出了本工程鋼板樁振沉施工樁側(cè)摩阻力參考值。計(jì)算結(jié)果主要依據(jù)“彈性系數(shù)法"，針對(duì)特定鉆孔（最具代表性鉆孔）計(jì)算出鋼板樁振沉樁側(cè)摩阻力值約為208t，故本工程若使用振動(dòng)錘將鋼板樁振沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高（+1。00m）處，所選用的振動(dòng)錘需滿足激振力具備210t以上.我國(guó)《水運(yùn)工程施工》一書中在介紹振動(dòng)錘振沉樁摩阻力的計(jì)算時(shí)■，推薦振動(dòng)錘的起振力P（激振力）應(yīng)能克服土壤對(duì)樁周圍的阻力T0。P>X-T0 （式1-1）式中:——土壤彈性影響系數(shù)（主要受振動(dòng)加速度a的支配。振動(dòng)加速度加大，將會(huì)使土壤產(chǎn)生液化現(xiàn)象，減小土壤的粘著阻力），此處我們選二0.3；對(duì)于板樁： （式1-2）式中：S—樁周長(zhǎng)；——樁入土范圍內(nèi)各類土層厚度；——相應(yīng)的單位阻力系數(shù)。通過討論研究，決定使用現(xiàn)有的APE400型液壓振動(dòng)錘進(jìn)行H型鋼板樁的預(yù)沉樁施工，將H型鋼板樁樁頂振沉至導(dǎo)架頂面以上約1.5m處（樁頂距離地面約6。5m）;然后使用一臺(tái)新購(gòu)置的DZJ200型電動(dòng)振動(dòng)錘，進(jìn)行AZ型組合鋼板樁的插打。使得AZ型組合鋼板樁樁頂標(biāo)高達(dá)到與H型鋼板樁樁頂標(biāo)高基本一致處；最后使用現(xiàn)有的DH608型履帶式打樁機(jī)配D62型柴油錘，分別將H型和AZ型組合鋼板樁復(fù)打并送