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

匯報材料T航局一公司第五項目經(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、北護岸和碼頭臨時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10萬噸級泊位2個、7萬噸級泊位1個、5萬噸級泊位1個、7萬噸級待泊泊位1個，年通過能力為5000萬噸。碼頭長度為1564米（包括兩側過渡段），碼頭面頂高程為+4.5米，碼頭前沿設計水深為一15.5米。碼頭結構采用遮簾式鋼板樁結構方案，樁頂標高為+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29m（鎖口長24米）,AZ1810/10型鋼板樁樁長24m，總重量10129.624t。工程地質勘察區(qū)地層比較復雜，工程區(qū)土層分布較有規(guī)律，自上而下為：①粉細砂、②】粉質粘土、②2粉土或粉砂、②3粉質粘土或粘土、③』分質粘土、④】粉土、④2粉砂、⑤粉質粘土、⑥粉土、⑦粉質粘土。鋼板樁經(jīng)過土層為：粉細砂、粉砂、粉質粘土或粘土等。野外鉆探和土工試驗成果揭示，④2粉細砂在區(qū)內分布較廣泛，層位穩(wěn)定，平均標貫擊數(shù)N=49.1擊，可作為良好樁基持力層。根據(jù)鉆孔地質勘察資料，選擇具有代表性的鉆孔地質資料作為本施工方案著重考慮的地質參數(shù)，列表如下：代表性鉆孔編號代表性深度范圍(m)標貫擊(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｝隹N=75標準N=88.2標準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"標貫擊數(shù)”均為資料中顯示的N值，按照相應比例轉換為理論標準貫入試驗N值。3、鋼板樁沉樁施工主要工程量序號項目名稱單位工程量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14、鋼板樁裝卸運輸與堆存和防腐施工4.1鋼板樁裝卸運輸與堆存鋼板樁采購國外產(chǎn)品，鋼板樁到岸地點為天津港區(qū)。將鋼板樁直接從外輪吊裝上運樁方駁后，由水上運輸至曹妃甸本工程施工區(qū)。卸船時，分別從運樁駁船上由起重船吊卸至碼頭臨時圍埝上，再由碼頭臨時圍埝上的150t履帶吊倒放至距離碼頭前沿線約7~14m范圍內.卸船施工流水由碼頭北端向南逐漸推進的方式進行.結合鋼板樁防腐，可用陸地吊車在防腐流水過程中將鋼板樁移動至碼頭鋼板樁沉樁軸線位置的海側.鋼板樁堆存數(shù)量采取就近原則,應滿足堆存部位順碼頭長度方向沉樁數(shù)量，盡可能避免沉樁過程中鋼板樁的倒運。堆存時，依據(jù)板樁墻樁位間距及鋼板樁單根長度，每堆碼放18組鋼板樁。為防止碼頭臨時圍埝及附近區(qū)域的側向位移，造成岸坡失穩(wěn)，在鋼板樁現(xiàn)場卸船、倒運、堆存和沉樁過程中，應加強臨時圍埝的沉降位移觀測。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圍埝東側，船頭朝西，與碼頭臨時圍埝呈“丁”字駐位。在接近停泊位置約150m處開始自行拋出左后錨，然后緩慢靠近臨時圍埝,由交通船帶纜，分別將左、右前錨與預先在碼頭臨時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。起重船駐位穩(wěn)當后，運樁方駁由拖輪緩慢邦拖至起重船側面，邦靠于起重船的右弦.駐位穩(wěn)當后，拖輪退場至安全位置，拋錨監(jiān)護。預先在碼頭臨時圍埝上鋪設好200x200mm木方，木方間距約4~5m,長度約4m。起重船開始從方駁上吊鋼板樁卸船，落地于鋪設好的木方上，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.(7)運樁方駁卸船完畢后，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鋼板樁涂層防腐設計保護范圍鋼板樁設計低水位以下部位采用夕卜加電流與涂層防腐相結合的形式。設計保護年限為50年，標高一3.0m以上部位（包括水位變動區(qū)）采用涂料防腐，涂裝長度為3m.4。2.2設計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測量放線|—J導樁定位|■吊機振沉導局―J調整標高|―J安裝導架|―>固定導架|―J吊立H樁|—?H樁入槽|—J夾頭夾樁|—J微調樁位—>振沉H樁|―J抽導架、拔導樁|―J振沉導樁|―J安裝導架|―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微調樁位―>振沉AZ組合DH608打樁機*|復打H樁|—J復打AZ組合^^|復打送樁到位5。2鋼板樁沉樁施工方法和要點5.2.1測量施工5。2.1。1施工控制網(wǎng)的建立依據(jù)業(yè)主提供的測量控制基準點，在岸側建立GPS基準站，采用先進的雙頻GPS.全站儀進行施工平面控制。依據(jù)業(yè)主給定的基準點，在牢固且適宜的地方，施設施工平面測量輔助基線，在施工過程中直接而方便地以輔助基線對工程進行施工平面控制，各輔助基線必須定期以平面測量控制體系為依據(jù)進行技術復核。5。2。1。2測量定位與控制施工區(qū)測量控制點的測放擬選用GPS靜態(tài)測量放樣法。擬在平行于碼頭施工沿線，距離碼頭前沿線約80m的碼頭陸側修建5座測量平臺。測量平臺采用磚砌埋石，大小為1。5x1。5m，高為1.5m的結構形式。在施工期間，采用GPS靜態(tài)觀測或全站儀復核的方式定期檢測測量控制點的準確性。在進行鋼板樁振沉施工前，先測放出板樁墻前沿線，并撒白灰作標記線。按照指定的導樁位置，使用全站儀進行定位測放，并使用水準儀控制導樁樁頂標高。導樁沉放完畢后，使用水準儀測量導樁槽口底標高，墊鐵塊等物以調整導架梁底高度，使得導架梁安裝入槽后導架頂面保持水平，確保鋼板樁垂直入槽.鋼板樁振沉過程中，使用水準儀控制樁頂標高。為了能夠及時發(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，使用全站儀和水準儀對已沉完鋼板樁樁位進行定期檢測。5。2。2鋼板樁沉樁施工5.2。2。1沉樁導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導架的形式.通過導架上下兩層的導向槽控制H型鋼板樁的沉樁位置.導架的固定依靠布置在導架兩側的6根導樁作為基礎，通過導架梁與導樁的連接固定形成一個穩(wěn)定的結構體，從而保證導架在沉樁過程中起到H型鋼板樁的限位作用。導架通過底部的導架梁安裝進入導樁槽口內作為導架的定位限制。在槽口內的空隙中，塞鐵楔子并固定牢固以防止導架與槽口(導樁)相對位移。(1)導樁根據(jù)本工程土壤特征和施工工藝要求，導樁擬選用厚度為如12mm,直徑為中800mm，長度為10m的鋼管樁。為了避免在導樁振沉過程中，樁體旋轉致使槽口位置不能滿足導架梁的安裝，故而在導樁內設置長度為80cm的樁尖“一字板”。施工區(qū)地面標高約為+4。10m，導樁樁頂標高控制在+5。10m，據(jù)此可控制導架梁座底標高為+4。50m，從而使導架頂面標高保持在+8。60m。導樁的結構形式如下列圖所示：(2)導架導架的結構布置采用桁架形式，構件主要受力桿件材料使用300x300mm和600x200mm的H型鋼。雙層雙向導向槽內塞鐵楔子，以控制H型鋼板樁的導向限位。插打完H型鋼板樁后，即將鐵楔子移除以增大H型鋼板樁與導架之間的間隙量，使得導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、下導架，在導架中間部位設置一個鋼爬梯,并在導架頂面操作平臺四周設置鋼護欄。導樁、導架的結構形式及細部結構如下列圖所示:5.2。2。2沉樁施工過程立樁時，吊機垂直吊起振動錘，通過振動錘上附加吊耳拴鏈條，吊鋼板樁樁頂位置的吊點；在150t履帶式吊機垂直吊立APE400型振動錘及H型鋼板樁后，即可將H型鋼板樁緩慢送入導架導向槽皆IEI 動滑輪|主鉤繩、待樁身穩(wěn)定后，吊機吊鉤緩慢下放、吏樁尖依靠自重垂直接觸地面后使用吊機副鉤穩(wěn)定樁身。這時，將樁頂卡環(huán)的銷軸抽出，然后起主鉤使卡環(huán)離開樁頂。再降落主鉤使振動錘夾頭對準鋼板樁樁頂，即可夾緊鋼板樁；當振動錘夾頭夾緊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鋼板樁樁位樁位最終確定誤差在容許偏差范圍后，啟動振動錘，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打法.振沉樁位編號順序為6#一4—2井一1#一3#一5#，初步計劃每根H型鋼板樁初打一次、復打一次后當H型鋼板樁樁頂?shù)竭_導架頂面以上約1。5m的高度即可將導架抽出。再將導架0#樁位置的導向槽套入已沉完的6#H型鋼板樁上，作為第二組預沉H型鋼板樁的施工導向；沉樁施工方向沉樁順序導架抽出后，使用100t履帶式吊機執(zhí)行與150t吊機同樣的打樁步驟。100t吊機將小型鋼架吊起掛在H型鋼板樁腹板位置的側面，操作人員通過支架木梯進入，作為AZ型組合鋼板樁紉槽操作平臺。100t履帶式吊機所配備的DZJ200型電動振動錘通過錘上附加吊耳用鏈條與AZ型組合鋼板樁連接，吊機先將DZJ200型電動振動錘和AZ型組合鋼板樁吊起，將AZ型組合鋼板樁鎖口對準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，以調整AZ型組合鋼板樁對H型鋼板樁樁位偏差的適應性然后再將振動錘緩慢下放使得振動錘夾頭對準AZ型組合鋼板樁樁頂套入并夾好;調整AZ型組合鋼板樁樁位，使得鎖口順直后啟動DZJ200型電動振動錘進行AZ型組合鋼板樁的插打施工，使樁頂達到與H型鋼板樁樁頂標高基本一致，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型履帶式打樁機對已沉完的H型和AZ型組合鋼板樁依照初打順序分別進行復打并直接送樁至設計標高處。復打、送樁施工順序與之前的插打施工順序相同。導架拆除實例AZ型組合鋼板樁仞槽實例H型鋼板樁沉樁施工流程示意:5。2。3沉樁停錘控制標準鋼板樁沉樁控制以標高為主。5.2。4操作要點5.2。4.1技術、質量、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%)均滿足設計要求。使用全站儀測放板樁墻前沿線和樁位位置使用經(jīng)緯儀監(jiān)測鋼板樁垂直度時，需嚴格控制測量儀器與正在沉樁施工區(qū)域的相對距離避免因沉樁振動對測量儀器造成誤差.沉樁過程應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加強觀察，并嚴格按照設計和技術規(guī)范要求控制停錘標準。沉樁施工過程中，應認真做好沉樁施工記錄，將實際沉樁情況與地質資料相結合，遇到復雜地質應提前做好相關準備.為了防止出現(xiàn)已沉完鋼板樁受到后續(xù)沉樁的土體振動影響，造成已沉完板樁墻傾斜或樁體位移等情況，當鋼板樁沉放完畢(包括預沉樁)后，立即使用型鋼將鋼板樁焊接，連成一體。鋼板樁倒運吊裝時在吊裝鋼板樁設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鎖口產(chǎn)生破壞。沉樁施工過程中，應認真做好已沉鋼板樁的樁位觀測記錄及各種數(shù)據(jù)的收集和比較，及時調整沉樁過程的技術控制方法，如預沉樁深度、復打深度、樁位偏差控制范圍等.在施工過程中，按照相關規(guī)定，在鋼板樁樁尖一定長度范圍內的鎖口處，設置鎖口脫落檢測儀。若發(fā)現(xiàn)鎖口脫落或其他不正常現(xiàn)象，應及時上報相關人員研究處理辦法。鎖口脫落檢測儀如下列圖所示：

序號項 目鋼板樁的允許偏差1樁頂水平偏位—±50mm1樁底標高偏差±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沉樁質量標準5.3施工機械5。3.1打樁錘的確定通過收集各種振動錘性能資料，結合本工程地質特征，使用十余種方法進行比選，計算出了本工程鋼板樁振沉施工樁側摩阻力參考值。計算結果主要依據(jù)“彈性系數(shù)法"，針對特定鉆孔（最具代表性鉆孔）計算出鋼板樁振沉樁側摩阻力值約為208t，故本工程若使用振動錘將鋼板樁振沉到設計標高（+1。00m）處，所選用的振動錘需滿足激振力具備210t以上.我國《水運工程施工》一書中在介紹振動錘振沉樁摩阻力的計算時■，推薦振動錘的起振力P（激振力）應能克服土壤對樁周圍的阻力T0。P>X-T0 （式1-1）式中:——土壤彈性影響系數(shù)（主要受振動加速度a的支配。振動加速度加大，將會使土壤產(chǎn)生液化現(xiàn)象，減小土壤的粘著阻力），此處我們選二0.3；對于板樁： （式1-2）式中：S—樁周長；——樁入土范圍內各類土層厚度；——相應的單位阻力系數(shù)。通過討論研究，決定使用現(xiàn)有的APE400型液壓振動錘進行H型鋼板樁的預沉樁施工，將H型鋼板樁樁頂振沉至導架頂面以上約1.5m處（樁頂距離地面約6。5m）;然后使用一臺新購置的DZJ200型電動振動錘，進行AZ型組合鋼板樁的插打。使得AZ型組合鋼板樁樁頂標高達到與H型鋼板樁樁頂標高基本一致處；最后使用現(xiàn)有的DH608型履帶式打樁機配D62型柴油錘，分別將H型和AZ型組合鋼板樁復打并送