TSC+PHC組合斜樁海上施工質(zhì)量控制方法的選擇和應(yīng)用

1、2014年度申報(bào)專業(yè)技術(shù)職務(wù)任職資格評(píng)審答辯論文題 目 ： tsc+phc組合斜樁海上施工質(zhì)量 控制方法的選擇和應(yīng)用 作者姓名 ： 單 位 ：北京四達(dá)貝克斯工程監(jiān)理有限公司 申報(bào)職稱 ： 高級(jí)工程師 專 業(yè) ： 土建專業(yè) 二一四年四月十六日tsc+phc組合斜樁海上施工質(zhì)量控制方法的選擇和應(yīng)用北京四達(dá)貝克斯工程監(jiān)理有限公司 方家山項(xiàng)目部，浙江省，海鹽縣摘要：tsc+phc組合斜樁海上工程在核電工程中的應(yīng)用，目的是服務(wù)于排水隧道頂升管支撐墩臺(tái)的支撐。由于該工程所處的位置位于我國(guó)著名的錢(qián)塘江入?？?，自然條件非常惡劣，潮差大，水深、流急、水渾，泥砂含量高，水下能見(jiàn)度為零，風(fēng)浪變化快，是我國(guó)海上施工海

2、況最差的海域之一。樁的正下方是正在施工的排水隧道，樁基與隧道邊緣的最小距離只有3.44m。并且施工工期非常緊張。該組合斜樁工程在潮汐、海浪、臺(tái)風(fēng)、工期和施工工藝等多種因素下導(dǎo)致施工技術(shù)難度增大，存在較大質(zhì)量隱患，如果不能制定出合理的控制方法，一旦出現(xiàn)事故將造成不可估量的損失。本文根據(jù)該工程的特點(diǎn)，為減小施工中的質(zhì)量隱患，杜絕事故的發(fā)生，結(jié)合排水隧道支撐防護(hù)樁在海上施工對(duì)施工工藝進(jìn)行了描述，針對(duì)打樁船、沉樁定位方法、沉樁時(shí)機(jī)、減小沉樁對(duì)排水隧道影響、樁基防腐技術(shù)等重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行了分析，選擇了切實(shí)可行的質(zhì)量控制方法，并在施工中得到了很好的應(yīng)用，確保了工程質(zhì)量。可為同類(lèi)工程提供一定的借鑒經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵字

3、：組合斜樁、海上施工、施工工藝、質(zhì)量控制方法、選擇和應(yīng)用selecting and applying tsc + phc combination oblique piles construction quality control methods at sea zhangyulongbeijing starbecs engineering management co. , ltd. fangjiashan project department ,haiyan ,zhejiang provinceabstract: tsc + phc combination oblique piles offs

4、hore engineering ifs applied in the nuclear station, the purpose is to serve the drainage tunnel jacking pipe support the piers bolster. since this project located in chinas famous qiantang river estuary, where the natural conditions are very harsh , tidal range is large , the water is deep , rush a

5、nd muddy, with high silt content, zero visibility underwater, quickly changing storm all these make it one of the worst sea state in china. beneath the piles is the drainage tunnel which is under construction, the minimum edge distance of the pile and the tunnel is only 3.44m. with tight constructio

6、n schedule, due to a variety of factors such as tides, waves, typhoons, duration and construction process, the technical difficulty increases a lot for combination of inclined piling project, if no reasonable methods will be take, once the accident occurs it will cause immeasurable loss . according

7、to the characteristics of the project, aiming at reducing construction quality problems and preventing accidents, this article combined with construction technology of drainage tunnel support in the offshore construction of protective pile, described the methods of piling boat and pile positioning,

8、timing pile, reduce the impact on the drainage tunnel pile, pile corrosion technology, water treatment and other folders pile and pile head etc, this article analysis the key and difficult parts, choose a practical quality control methods, and has been well applied in the construction, to ensure the

9、 quality of the project. can provide certain reference for the similar engineering experience. keywords: combination oblique piles, marine construction, the constructiontechnology, quality control methods, selection and application前言：本工程位于我國(guó)著名的錢(qián)塘江口，自然條件非常惡劣，潮差大、水深、流急、水渾、泥砂含量高、水下能見(jiàn)度低、風(fēng)浪變化快，是我國(guó)海上施工海況最

10、差的海域之一。該區(qū)域?qū)儆诎肴招统眳^(qū)，以涌潮明顯潮差大為特征，最大潮差8.19m，平均潮差5.65m。tsc+phc組合斜樁是服務(wù)于排水隧道10個(gè)頂升管墩臺(tái)的支撐作用，每個(gè)支撐墩下設(shè)4根直徑1200mm 的組合樁，共40根，其中上部28m 采用tsc 新型薄壁鋼管混凝土管樁（型、 壁厚12mm）、下部18m 采用phc 樁（c 型），樁斜度為4.5:1，每根樁焊接兩塊犧牲陽(yáng)極塊。排水隧道長(zhǎng)約1085.032m，外徑為8.1m，沉樁距離排水隧道最近距離只有3.44m，施工難度非常大。所選技術(shù)控制方法的合理性、可行性將直接影響到本工程和正在施工隧道的質(zhì)量、安全，如出現(xiàn)事故將造成不可挽回的巨大損失。本

11、人作為工程監(jiān)理，對(duì)該工程的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行了深入的分析，針對(duì)施工方案中的不足提出了合理的修改意見(jiàn)，制定了可行的施工質(zhì)量控制措施。并對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行控制，確保了工程質(zhì)量。 管樁剖面圖管樁平面示意圖1. tsc+phc組合斜樁海上施工主要工藝的質(zhì)量控制海上沉樁施工工藝流程圖1.1樁的運(yùn)輸樁自身的完整性是保證施工質(zhì)量的根本，裝船時(shí)采用多點(diǎn)支墊堆放，墊木均勻放置并適當(dāng)布置通楞，上下層墊木應(yīng)在同一垂直面，墊木頂面在同一平面上，使樁堆放平穩(wěn)，再用鋼絲繩和緊樁器將樁固定在甲板上，防止因風(fēng)浪影響發(fā)生樁傾倒。裝船時(shí)嚴(yán)禁破壞樁的防腐層，樁的堆放采用等腰梯形，堆放層數(shù)不超過(guò)3層，使駁船保持平穩(wěn)。確保樁頭在樁船的主鉤

12、方向，樁尖在樁船的副鉤方向。犧牲陽(yáng)極在吊裝前按照設(shè)計(jì)要求位置進(jìn)行焊接。1.2打樁船的定位打樁船按照沉樁順序進(jìn)行拋錨定位，所有錨索不能影響打樁施工，移船后錨索不能影響已沉好的樁，同時(shí)應(yīng)方便運(yùn)樁船送樁。沉樁施工過(guò)程中打樁船是倒退移位的，打樁船拋錨定位后，通過(guò)松緊各錨索來(lái)調(diào)整和旋轉(zhuǎn)打樁船的方向。一個(gè)區(qū)域沉樁結(jié)束后，如果錨索長(zhǎng)度足夠時(shí)，可直接通過(guò)松緊錨索移動(dòng)打樁船。如果錨索長(zhǎng)度不足，則需要重新拋錨定位。杜絕在所有錨索拉緊的情況下移船。1.3立樁入龍口吊裝前必須按照要求在樁上畫(huà)線將吊點(diǎn)位置標(biāo)識(shí)清楚。沉樁前用水砣測(cè)水深，把水位、水深形成記錄。打樁船緊靠運(yùn)輸船，樁架往前傾斜，使吊索垂直于樁。管樁采用四點(diǎn)吊，

13、下吊索長(zhǎng)度（包括捆綁長(zhǎng)度）取0.50.6倍樁長(zhǎng)。吊樁時(shí)樁身可采用繩扣捆綁或夾具夾持，其吊點(diǎn)位置距離設(shè)計(jì)位置允許偏差為±200mm。起吊過(guò)程注意觀察管樁兩端不能碰到倉(cāng)壁，打樁船吊起樁身至適當(dāng)高度（如超越駁船上所有錨機(jī)、封艙架等障礙物）后，慢速升主鉤，降副鉤立樁，同時(shí)將樁架收回至前傾3°，打開(kāi)上、下背板，再將樁架變幅至后傾5°，使樁進(jìn)入龍口，關(guān)上、下背板、解副鉤吊索。為防止繩扣和樁角破壞，吊點(diǎn)處宜用麻袋或木塊等襯墊。吊樁時(shí)應(yīng)使各吊點(diǎn)同時(shí)受力徐徐起落減少震動(dòng)防止樁身裂損。四點(diǎn)吊裝圖1.4樁的測(cè)量定位：沉樁定位測(cè)量采用gps測(cè)量系統(tǒng)，并配合陸基全站儀交匯測(cè)量檢查方法進(jìn)行。

14、根據(jù)樁位平面坐標(biāo)和船上gps測(cè)量所得數(shù)據(jù)以及通過(guò)觀察架上測(cè)量?jī)x所得角度，再根據(jù)預(yù)先輸入的平面扭角（方位角），得出樁位偏差情況。打樁船通過(guò)調(diào)整平衡車(chē)，左、右艙壓水調(diào)整或錨索進(jìn)行調(diào)整，管樁通過(guò)樁架進(jìn)行調(diào)整，使樁位達(dá)到預(yù)定位置、姿態(tài)。1.5沉樁：1.5.1自重沉樁當(dāng)樁身扭角、坡比、樁位均符合要求時(shí)，主鉤下樁，下樁時(shí)跟蹤觀測(cè)隨時(shí)掌握樁位和坡比變化，根據(jù)實(shí)際情況，采取措施確保扭角、坡比和樁位符合要求。管樁通過(guò)自重下沉入龍口，即使出現(xiàn)偏位，也只能微調(diào)船位和龍口，以免過(guò)大調(diào)樁使裝斷裂。1.5.2套替打、壓錘：樁身靠自重下沉穩(wěn)定后，復(fù)測(cè)樁位，確認(rèn)符合要求后解主吊鉤吊索、放下替打，接近樁頂時(shí)，暫停、觀察樁頂與替

15、打的樁帽是否對(duì)正，如有偏差應(yīng)移船或變幅樁架使之對(duì)正，再放下替打。壓錘時(shí)，密切注意樁位變化，調(diào)整好樁位繼續(xù)壓錘。替打頂應(yīng)設(shè)置錘墊（錘墊由硬木制成），樁頂設(shè)置有適當(dāng)彈性的樁墊。樁墊要求厚薄均勻，尺寸盡量與樁頂斷面相同。樁墊采用紙墊，錘擊前厚度為40cm。1.5.3錘擊沉樁：壓錘后待樁穩(wěn)定，調(diào)整龍口與樁身平行，使樁、替打、錘三者的中心線在同一軸線，避免產(chǎn)生偏心錘擊。測(cè)量工復(fù)測(cè)樁位無(wú)誤后方可錘擊。錘擊過(guò)程中應(yīng)注意滑樁、樁頭破碎、樁的貫入度是否已達(dá)設(shè)計(jì)要求。沉樁以高程為控制，以貫入度為校核。當(dāng)沉樁貫入度較小而達(dá)不到設(shè)計(jì)樁頂高程時(shí)，最后10擊平均貫入度達(dá)到5mm-10mm/擊時(shí)可停錘。在錘擊過(guò)程中全程測(cè)量

16、觀測(cè)，在錘擊沉樁開(kāi)始后，不可移船或發(fā)生走錨現(xiàn)象，以免造成斷樁，即使樁位有所變化，也應(yīng)采取“保樁不保位”的辦法處理。樁位達(dá)到設(shè)計(jì)要求位置后，停錘起錘移船后完成沉樁一個(gè)循環(huán)。1.6水上夾樁為防止在風(fēng)浪、水流以及斜樁自重的作用下樁管傾斜偏位，沉樁后及時(shí)采取措施夾樁，將孤立的樁管進(jìn)行連接形成整體，并配置醒目的警示標(biāo)志。夾樁材料采用槽鋼，將樁沿縱橫向“井”字和斜向進(jìn)行固定，確保樁的穩(wěn)定。1.7樁頭處理當(dāng)打樁后樁頂高程較高時(shí)、應(yīng)將多余高度鑿去，其修鑿后的高程允許偏差為+10mm。若因打樁，修鑿發(fā)生樁頂角損裂，掉角，應(yīng)把松動(dòng)砼鑿除并將樁位的平臺(tái)底標(biāo)高局部降低，使樁頂完整的包在墩體內(nèi)，砼修鑿后留出的鋼筋當(dāng)作錨

17、筋（長(zhǎng)度為30d）一并澆筑在平臺(tái)內(nèi)。2. 施工重點(diǎn)難點(diǎn)質(zhì)量控制措施的選擇和應(yīng)用2.1海上樁基施工方案的選擇和應(yīng)用海上樁基施工方案一般有兩種：一是搭設(shè)海上平臺(tái)，二是采用駁船打樁。由于該工程施工工期緊張、兩排樁基中下部有隧道，同時(shí)根據(jù)該工程斜樁的樁徑、樁長(zhǎng)、施工現(xiàn)場(chǎng)的自然條件，否定了搭設(shè)海上平臺(tái)的方案，進(jìn)而選擇了打樁船進(jìn)行整根斜管樁沉樁的方案。該工程選擇了“三航樁8”打樁船施工，該船總長(zhǎng)55m，船寬22m，型深4m，總噸位1429，凈噸位428，吃水深度1.9-2.2m，樁架高度71。同時(shí)該船上配備了gps全球定位系統(tǒng)，定位誤差低于6mm。樁錘選用d-100型柴油錘沉樁，打樁應(yīng)力控制在5.5mpa

18、以內(nèi)。“三航樁8”在該工程的整個(gè)施工過(guò)程中，不論是起重能力、樁架高度、樁的精確定位、沉樁，甚至是在6級(jí)大風(fēng)條件下的工作能力均滿足施工的需要，既保證了施工質(zhì)量，又節(jié)省了施工時(shí)間。2.2沉樁定位方案的選擇和應(yīng)用由于該工程自然條復(fù)雜，管樁有4.5:1的斜度，扭角為10°，雙排樁中下方有正在施工的排水隧道，且樁與隧道的最近距離只有3.44m，管樁定位的準(zhǔn)確性尤為重要。由于gps定位誤差較大，且設(shè)備有可能出現(xiàn)誤差，但打樁船的自身位置必須通過(guò)自帶的gps進(jìn)行定位，所以沉樁定位測(cè)量采用gps打樁定位系統(tǒng)和全站儀陸基前方交匯校核配合定位。2.2.1 全站儀陸基樁位測(cè)量使用兩臺(tái)全站儀采用前方交匯法交匯

19、出樁位，同時(shí)利用全站儀無(wú)棱鏡三角高程測(cè)量方法，檢查樁體頂端與底端的標(biāo)高，換算出樁體入水角度，以上方法結(jié)合，即可實(shí)現(xiàn)樁體的平面位置及三維姿態(tài)控制，經(jīng)各方向觀測(cè)員校核無(wú)誤后開(kāi)始?jí)哄N施打。2.2.2 海上gps樁位測(cè)量海上打樁定位系統(tǒng)采用分段控制的形式，首先在打樁船適當(dāng)位置安裝三臺(tái)gps接收機(jī)對(duì)船體進(jìn)行定位，以rtk方式工作，實(shí)時(shí)測(cè)出打樁船上兩固定點(diǎn)相對(duì)于基站的坐標(biāo)，同時(shí)根據(jù)檢測(cè)的船體橫搖和縱傾值，經(jīng)過(guò)計(jì)算處理，得出理論上水平船位坐標(biāo)和方位角；在其基礎(chǔ)上，以船體作為已知參照物，用安裝在打樁船縱向中軸線和樁架左轉(zhuǎn)軸前方的兩臺(tái)激光測(cè)距儀對(duì)樁身位置進(jìn)行測(cè)定，因激光測(cè)距儀與gps接收機(jī)的位置是關(guān)聯(lián)的，通過(guò)激

20、光測(cè)距儀和船體與樁架的幾何關(guān)系，推算出樁位坐標(biāo)和方位，從而達(dá)到由gps對(duì)樁身的控制目的。海上gps打樁定位系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)操作界面能同時(shí)以圖象及數(shù)字的形式反映出施打樁的設(shè)計(jì)位置及主要樁參數(shù)，包括設(shè)計(jì)的樁中心坐標(biāo)、樁頂標(biāo)高、平面扭角、傾斜度、打樁的實(shí)時(shí)位置及打樁船的預(yù)定位置和當(dāng)前位置。通過(guò)前方交會(huì)和gps打樁定位系統(tǒng)二種方法配合定位，該工程所有樁在施工過(guò)程中均未出現(xiàn)偏位情況，質(zhì)量控制方法切實(shí)可行。2.3沉樁時(shí)機(jī)控制方法的選擇和應(yīng)用海上斜樁施工工期非常緊張，40根樁必須要在20天的時(shí)間內(nèi)完成。但是影響沉樁施工的因素有很多。一、該施工區(qū)域自然環(huán)境惡劣，最大潮差8.19m，平均潮差5.65m，且是半日潮每

21、天有兩次漲潮，在高潮位時(shí)，風(fēng)大浪急，打樁船不穩(wěn)定，只能選在平潮位時(shí)沉樁施工，夜晚又不能進(jìn)行施工，造成每天沉樁施工時(shí)間有限。二、打樁船比較大又沒(méi)有動(dòng)力，只能靠收緊放松錨索和起錨船配合才能移動(dòng)船身，移船花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)。三、樁距正在施工的隧道很近，打樁對(duì)現(xiàn)有隧道安全及質(zhì)量影響極大，所以不能在較近區(qū)域內(nèi)連續(xù)打樁，設(shè)計(jì)提出每次潮水只能打一根樁。針對(duì)上述情況制定出如下措施：第一，加強(qiáng)天氣和潮位的收集預(yù)報(bào)工作，準(zhǔn)確掌握每天的漲落潮時(shí)間，在潮水高度滿足沉樁施工前將打樁船調(diào)整至較準(zhǔn)確位置，盡量減少調(diào)船時(shí)間，增加沉樁時(shí)間。第二，合理安排打樁順序，盡量使用速度較快的錨纜調(diào)整船位的方法，加快調(diào)船時(shí)間。第三，為保證現(xiàn)有

22、隧道的安全和質(zhì)量，采用跳打法，即打完一個(gè)平臺(tái)的樁后，跳過(guò)12個(gè)平臺(tái)再打樁，這樣既避免在一個(gè)較為集中的區(qū)域連續(xù)對(duì)隧道造成較大的影響，又可以在一個(gè)平潮期多打12根樁達(dá)到加快沉樁施工的目的。通過(guò)所選質(zhì)量控制方法的應(yīng)用，既節(jié)省了施工時(shí)間、又保證了工程質(zhì)量，達(dá)到了預(yù)期的效果。2.4沉樁施工對(duì)隧道影響的控制方法的選擇和應(yīng)用樁基施工前，海底排水隧道盾構(gòu)管片剛施工完畢，襯砌尚未施工，沉樁與隧道的最近距離只有3.44m。樁基施工有可能對(duì)隧道產(chǎn)生較大的不利影響，沉樁過(guò)程中周?chē)嗤恋臄D壓、錘擊的震動(dòng)有可能引起隧道的變形導(dǎo)致出現(xiàn)質(zhì)量和安全事故。為保證隧道結(jié)構(gòu)的安全質(zhì)量，為此在樁基施工前對(duì)隧道內(nèi)10處頂升管范圍采取了相

23、應(yīng)的自動(dòng)化監(jiān)控措施，以便了解隧道的沉降及位移情況，并在隧道受沉樁施工影響最近的管片上布設(shè)打樁震動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)可能發(fā)生的事故提供及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，預(yù)防隧道受損并及時(shí)采取控制措施。同時(shí)，樁基施工時(shí)根據(jù)船舶的性能及樁位布置安排安排打樁順序，每個(gè)頂升管承臺(tái)周邊4根樁依次施工，然后在間隔1個(gè)平臺(tái)施工另外1個(gè)平臺(tái)的樁。樁船每拋一次錨（6只錨）可工作的范圍為左右各50m，前后各20m。所以安排沉樁順序時(shí)，每次沉樁的范圍宜在100m×40m內(nèi)。沉樁作業(yè)段成階梯形布置，其前一個(gè)作業(yè)段不能影響后一個(gè)作業(yè)段所有樁位的沉樁施工。應(yīng)盡可能減少移船次數(shù)。沉樁順序要保證每一根樁都能按設(shè)計(jì)樁位、扭角和坡比進(jìn)行沉樁。在施工初期發(fā)現(xiàn)此組合樁對(duì)隧道變形影響較大，最大水平位移達(dá)到25.4mm超出設(shè)計(jì)要求的10mm，并且盾構(gòu)管片出現(xiàn)裂縫且有150滴/分的滲水現(xiàn)象。對(duì)此提出改變樁型的方案，同時(shí)組織參建各方會(huì)同設(shè)計(jì)召開(kāi)專題會(huì)，最終確定對(duì)樁型進(jìn)行了變更：將未施工的phc樁改為tsc薄壁鋼管樁，鋼管壁厚20mm，直徑1000mm，沉樁位置樁斜度改為3.5:1。打樁順序改為先打1個(gè)平臺(tái)的遠(yuǎn)端樁再打近端樁，并且間隔1-2個(gè)平臺(tái)交叉施工，同時(shí)防止打樁船撞擊已施工的近端樁身。通過(guò)對(duì)樁型的改變和斜度的調(diào)整，檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示打樁對(duì)