大丰港石化码头振动锤沉桩综合项目施工关键技术.doc

大丰港石化码头振动锤沉桩施工技术三航江苏分公司大丰港石化码头工程项目部 高自兵 1 引言桩基本在港口、桥梁、工业民用建筑及海洋工程中占有非常重要位置，在不同地质构造、施工条件、自然条件下选取与其相适应桩基，并依照所选用桩基采用适当沉桩工艺进行施工显得尤为重要，下面以盐城大丰港石化码头工程为例，初步探讨如何在浅滩进行振动锤沉桩施工。2 工程概况2.1 工程简介大丰港石化码头工程位于大丰港二期工程以南600米，本工程分为引桥工程及码头工程，码头工程为5000吨级化工泊位两个（兼顾50000吨级），50000吨级植物油泊位一种，引桥工程长2895m，宽10m，为高桩梁板构造。引桥共有101个排架，涉及84榀横梁及17个墩台，间距均为24米。大丰二期码头振动锤沉桩大丰石化码头2.2工程地质工程所在区域各层岩性及特性概述如下：1层-砂质粉土夹粉砂(Q4m)：灰黄、青灰色，湿，松散-稍密。切面无光泽，干强度韧性低，含少量云母碎片，粉砂为松散-稍密状，局部夹少量粉质粘土薄层，具微层理。 2层-砂质粉土夹粉砂(Q4m)：灰黄、青灰色，湿，稍密-中密。切面无光泽，干强度韧性低，含少量云母碎片。层-粉质粘土、粘土(Q4m+al)：灰黄、灰青色，可塑，稍有光滑，干强度韧性中档，具铁锰质浸染，局部夹少量粉砂及粉土薄层。1层-粉质粘土夹粉砂(Q4m)：灰青色，软塑为主，稍有光滑，干强度及韧性中档偏低，夹粉砂薄层，局部呈互层状，含少量腐殖物，局部夹淤泥质粉质粘土，土质不均。2层-砂质粉土(Q4m)：青灰、灰色，湿，稍密-中密，无光泽，干强度及韧性低，摇振反映迅速，性质趋近于粉砂。局部夹粉质粘土薄层。3层-粉砂(Q4m)：青灰色，饱和，稍密-中密，级配差，矿物成分石英、长石、云母等，局部性质趋近于砂质粉土，见少量贝壳碎片。4层-粉质粘土夹粉砂(Q4m)：青灰、灰色，可塑，局部软塑，稍有光滑，干强度及韧性中档偏低，含少量腐殖物。夹较多粉砂薄层，局部与粉砂呈互层状。土质均匀性较差。5层-砂质粉土(Q4m)：青灰、灰色，湿，中密，无光泽，干强度及韧性低，摇振反映迅速，性质趋近于粉砂。局部夹粉质粘土薄层。6层-粉砂(Q4m)：青灰色，饱和，中密，级配差，矿物成分石英、长石、云母等，局部性质趋近于砂质粉土，见少量贝壳碎片。7层-粉质粘土(Q4m)：青灰色，软塑，稍有光滑，干强度及韧性中档，局部夹粉砂薄层，含少量腐殖物，局部为淤泥质粉质粘土，土质不均。土层重要物理及压缩性指标表（表一）层号岩土名称含水率()天然密度(g/cm3)孔隙比e液性指数IL压缩系数及模量渗入系数a1-2(MPa-1)ES1-2(MPa)垂直Kv(10-7cm/s)水平Kh(10-7cm/s)1砂质粉土夹粉砂25.81.960.720/0.1215.1813662砂质粉土夹粉砂25.61.960.733/0.1215.7818325粘土、粉质粘土29.01.970.7900.690.296.446.2152.661粉质粘土夹粉砂33.01.900.9001.190.385.2852.08175.42砂质粉土29.81.920.829/0.219.7063963粉砂24.31.970.696/0.1314.75311004粉质粘土夹粉砂32.71.900.8971.060.355.5980.4690.765砂质粉土26.91.940.765/0.259.2527.297.76粉砂25.01.970.707/0.1215.04185587粉质粘土局部夹粉砂34.81.880.9541.150.385.1926.3282.502.3地形水深大丰港一带海岸平直，走向NNW-SSW，属堆积型粉砂淤泥质海岸，地表岩性以粉砂及粉土为主。拟建引桥区某些位于潮间带内，潮间带长约7km，地势较平坦、宽阔，由西向东自然坡降约4。某些已人工围田或吹填，浅海区海底地势较为平坦，自然坡度约为7，局部受海潮冲刷作用下略有起伏。施工区域泥面标高(本地理论最低潮位基准面)为+1m-2m，水深为0.5m4.5m。3 施工工艺选取引桥91#101#排架桩基原设计为某些打桩船施打PHC桩施工，某些灌注桩施工，由于该施工区域为浅滩，打桩船沉桩施工效率较低，同步后方引堤未开始施工，灌注桩施工砼供应较为困难，依照工程实际状况，对比分析各种桩基施工优缺陷（见表二），最后设计批准变更为采用振动锤沉桩方案。桩径为1000mm，壁厚16mm18mm，桩长分为41m、43m、45m、47m四种，共计78根桩。 桩基施工工艺对比 表二施工工艺长处缺陷打桩船沉桩施工施工技术成熟，沉桩速度快，效率高，质量易控制，对水深规定较高，在浅滩处沉桩须赶潮水作业，会导致施工效率减少，振动锤沉桩施工基本不受潮水限制，可全天候作业，施工速度快，施工使用暂时平台，可移动施工，施工成本较低。但桩对接时对船体稳定规定较高，即受风浪影响较大；对电焊工操作水平规定较高，必要及时进行探伤检测，质量控制是核心灌注桩施工施工技术成熟完善，质量易保证对后方道路规定较高，必要能保证混凝土持续供应。4 施工工艺流程及控制要点4.1 施工流程测量粗定位依照设计桩长，将每根桩分为三节焊接沉桩，详细振动锤沉桩施工流程如图1所示：安装定位架测量精准定位焊接井字梁吊放第一节桩振动沉桩第一节吊放第二节桩对接、焊接接桩探伤检测振动沉桩第二节吊放第三节桩对接、焊接接桩探伤检测振动沉桩第三节测标高、复测桩位施打下一根桩移船施打下一排架排架沉桩结束图1 振动锤沉桩施工工艺流程图4.2 测量定位、安放定位架、加固井字梁打桩前由测量粗定位，移船并吊放提前制作好定位架，如图2所示。再由测量精准放线定位桩位，相应桩位施工人员在定位架上加固井字梁。吊放定位架，测量放线定位，加固定位井字梁。测量采用GPS测量仪器，测量水平误差5cm，符合设计和规范规定（30cm）。 （ 图 2）4.3 振动锤选取依照振动锤激振力不不大于土摩阻力来选取，振动锤克服土摩阻力后，才干将桩沉入土中，既FVFRFV振动锤激振力（KN）FR土摩阻力（KN）土摩阻力按下式计算FR=fULL桩入土深度（m）U桩周边长度（m）f土层单位面积动摩擦力（KN/m2），可按下表估算（表三）砂性土黏性土原则贯入击数f（KN/m2）原则贯入击数f（KN/m2）0410021041015241510302048203050258152550401530403050求到土摩阻力后，可依照下表选用适当振动锤。（表四）4.4 吊桩并沉桩第一节桩依照水深规定，沉桩选用吊重为50t小型起重船（可搁浅作业），起重船吊起第一节钢管桩，放置到加固好井字梁中，振动锤沉第一节钢管桩到适当高度。第一节钢管桩桩身垂直度要严格控制，保证桩身垂直度1%。依照工程地质条件及设计承载力规定，沉桩设备采用DZ-90型振动锤。（见图5） DZ-90型振动锤性能参数表 （表五）性能参数电动机功率90千瓦偏心力矩500Nm激振力677KN空载振幅9.0mm容许拔桩力300KN桩锤质量5864Kg4.5 焊接接桩、沉桩第二节桩吊起第二节钢管桩，与第一节钢管桩对接，焊接第一节与第二节钢管桩，钢管桩焊接节头部位按照桩基规范进行坡口焊接，焊接须专业焊工进行操作，焊接完毕后，接桩焊接完毕后要及时进行探伤检测，经探伤检测（见图3）合格后，吊振动锤沉桩到适当位置。4.6 焊接接桩、沉桩第三节桩 （图 3）吊起第三节桩，焊接与检测环节与第二节施工相似，检测完毕，依照测量标高和设计标高，吊振动锤沉桩至设计标高。 4.7 移船沉桩下一种排架 一种排架沉桩完毕后，移船位，并用起重船起吊定位架放入下一沉桩位置。施工顺序为从东向西依次沉桩，最后两个排架待吹填完毕后再进行施打，防止由于积极土压力致使已沉桩发成平面位移。5 实验及检测5.1 探伤检测桩节焊接完毕后，要及时进行探伤检测，确认焊接效果。对已完毕沉桩进行探伤检测，探伤检测比例不不大于焊缝总长度10%，现检测级别均为级。 5.2 静荷载实验依照设计规定对Y15#墩台试桩1进行了静荷载实验（迅速法），由上海港湾工程质量检测有限公司负责静荷载实验，见图4。 （图 4）详细检测成果如下：检测构造为极限承载力不不大于5775KN，不不大于试桩抗压设计承载力3571KN，也不不大于设计抗压初估值5250KN。满足设计规定。6 其他施工注意事项6.1 钢管桩制作由于本工程每根钢桩分为三节，采用人工焊接，为保证工程质量，对制桩规定较高，桩直径容许偏差2mm。6.2 焊接接桩本工程重要施工某些均为人工焊接接桩，这对电焊工焊接水平规定较高，所有电焊工均需通过严格培训。6.3 防腐钢管桩自桩顶向下020m采用重防腐涂层，涂层厚度为1100m（防腐涂料为725L-H53-9环氧重防腐涂料），桩顶向下2035m采用轻防腐涂层，涂层厚度为600m，在吊装、焊接、沉桩过程中易受损，在施工过程中要注意保护防腐涂层不被破坏，如有破害处，需及时补涂防腐涂层。7 结束语在近几年大型桥梁工程上普遍选用振动锤沉桩，所沉钢管桩已从1500mm发展到2850mm、3000mm、3600mm到5800mm，桩长已从55m发展到85m，单桩重量已从60t发展到120t；振动锤沉桩具备施工办法简朴，成本低，施工速度快，能适应较厚中密和密实粉细砂土层等长处，特别是水上打桩船在受到吊重、桩长、桩断面、水文地质条件限制时，振动锤沉桩无疑是首选方案。 （图 5）