[工作精品论文]滑道组合桩水下送桩工艺介绍

中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集滑道组合桩水下送桩工艺介绍许勇木许张瑜（中交四航局二公司新会基地工程项目部广东510300）摘要本文主要介绍四航局新会基地工程滑道组合桩水下送桩施工工艺，采用超长送桩导管水下送桩，介绍水下送桩操作技术及主要环节控制要点等。关键词组合桩水下送桩送桩导管水下送桩施工方法水下送桩控制要点1前言大直径PHC桩在国内外水工工程中的应用已较为广泛，大多数采用水上沉桩施工，对停锤标准多以贯入度控制为主，标高控制为辅，桩顶标高设计多数以高出施工水位设计。本文以四航局新会基地工程滑道水下组合桩桩基施工为例，主要介绍滑道桩基所采用新型式组合桩桩基结构，采用水下送桩工艺在特殊条件下进行组合桩沉桩施工，以及如何按照设计要求以贯入度和标高双控标准控制沉桩，如何确保桩基的偏位达到设计要求。现就施工过程中的控制以及施工过程所碰到的问题的解决方法等进行介绍如下，为今后类似工程的施工提供借鉴。2工程概况本滑道工程水下桩基采用1000组合桩（PHC桩桩身桩顶2M钢管），共有24个排架，每个排架设13根直桩，桩总数量为312根，桩长在14M和25M之间，设计桩总长为64230米，组合桩设计桩顶标高为248M1074M按18坡度成阶梯形控制，基槽开挖泥面标高为18坡度。详见图1滑道组合桩设计桩顶断面图。PHC桩1000组合桩1000组合桩1000组合桩1000组合桩1000组合桩1000组合桩钢管桩壁厚20MM钢管桩1000组合桩粗砂强风化花岗岩砾砂粉砂淤泥粉质粘土粉砂粗砂淤泥砾砂强风化花岗岩钢桩靴淤泥中砂全风化花岗岩强风化花岗岩砾砂图1滑道组合桩设计桩顶断面图3施工工艺流程组合桩水下送桩施工工艺流程作者简介许勇木（19813），男，福建省龙海市人，助理工程师，从事港口工程施工管理。476中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集送桩导管安装图2水下送桩施工工艺流程图4送桩施工的特点及难点本滑道原地貌为第四系全新统海陆交互相沉积层，上部主要为淤泥，下部主要为粗砂和砾砂。滑道开挖后（坡度为18），岸坡为向河缓倾的淤泥质滩面，基槽成溜槽形式，南北两侧为泥滩面，淤泥层厚最大达16M。桩基起点标高为248M按18坡度向海侧降低，底端为1074M控制，由于桩顶标高都在施工水位以下，沉桩需水下送桩。另外，在淤泥层较厚条件下沉桩，根据以往施工经验，沉桩过程将容易发生溜桩和跑桩现象，给施工带来了一定难度，如何克服困难以及确保桩的完整性、确保桩位的准确是施工的难点。5送桩装备选用51打桩设备选用由于本工程沉桩采用水下送桩工艺，同以往高桩码头水上沉桩施工相比有所不同，故对打桩船的配套设备、性能、船体水平稳定等选用要求相对也较高，选用5060M桩架打桩船沉桩为宜。52送桩导管的选用初步拟选用70M和170M两种送桩导管进行送桩，采取两种送桩方法施打桩顶标高248M至561M的桩，选用7M送桩导管；施打桩顶标高在623M至1074M的桩，选用17M送桩导管。选用17M送桩导管进行送桩施打全部组合桩。为了有效提高沉桩效率和确保沉桩质量，分析两种送桩导管施工工艺的优缺点（1）7M送桩导管优点锤击能量能较有效传送、较好满足设计承载力要求；缺点沉桩环节较多、操作较复杂、较难控制导管垂直平稳度、沉桩效率较低。（2）17M送桩导管优点沉桩环节简捷、较好操作、导管垂直平稳度较好控制、沉桩效率较高；缺点传送锤击有效能量相比较差。经上述两种送桩导管施工工艺优缺点的分析，以及通过试沉桩采用17M送桩导管进行典型施桩船定位吊桩、立桩停锤锤击送桩组合桩制作组合桩运输测量定位稳桩压锤高应变检测移船吊桩调校垂直度测量监控477中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集工，沉桩检测结果能够满足设计及有关规范要求，选用17M送桩导管较适合做为水下送桩施工。53送桩导管及替打改造措施531送桩导管制作由于采用水下送桩，送桩水深最深在12M14M，导管露出泥面部分要有足够刚度，选用100018MM钢管桩制作送桩导管，总长为185M，其中桩头箍长度为15M，桩头箍内直径为1020MM，箍与桩头间隙最大为20MM，能保证导管与桩的同轴垂直度。在导管上部加装两对吊耳和钳口，吊耳主要用于导管的起吊，钳口主要用于控制导管与龙口的同轴垂直度和提升平稳度，及避免溜桩时导管脱离龙口。在导管两端加一块100MM厚钢板，并开设排气孔；其内壁设置横向和坚向加强肋板，主要用于有效提高导管耐锤击、降低水压力及扭曲变形，详见图2送桩导管结构示意图。管100018环向筋板AA纵向筋板环向筋板吊耳（上下对称4只）端部纵向筋板钳口内加强衬管纵向筋板端部纵向筋板详图配高强螺栓配定销吊耳（上下对称4只）配高强螺栓配定销加强抱箍管图2送桩导管结构示意图532替打改造如选用常规替打设计桩头箍长度为3050CM，内径尺寸大于桩外径35CM，将达不到偏心锤击和同轴垂直度的要求。其主要解决方法是加长桩头箍、减小内径，使与桩间隙更小、内孔尺寸更准确，将桩头箍加工长为1M。可避免替打与送桩导管的偏心锤击和确保同轴垂直度。6组合桩制作改进本工程1000组合桩采用上端2M钢管桩与下端PHC桩（AB型）组合连接而成。为确保在沉桩锤击过程，钢管桩桩顶和PHC桩连接处能更好耐锤击，以及更有效传递锤击能量。采取加固钢管内壁和连接处，在2M钢管桩内壁横向设2道宽为200MM加强箍，与PHC桩连接处在内壁加设22道加强肋板，长度为500MM和800MM，按22等分交错分布焊接。具体加工方法，详见图31000组合桩结构示意图。478中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集10002000（AB型）桩钢桩尖20MM肋板16MM钢板加强箍18MM20020010001000钢管桩加强肋板排气排水孔排气排水孔18MM图31000组合桩结构示意图7水下送桩施工工艺71吊桩本工程组合桩长度在14M25M之间，吊桩采用2点吊三个吊钩方式，其2、3号吊用于控制立桩后桩身垂直度。（如下图4所示）。号号号图4吊点示意图72沉桩桩位及贯入度的控制在沉桩位置的岸上正侧面测站架设一台经纬仪和一台全站仪，对桩自沉、压锤、施打过程、贯入度、标高进行监控，在水下送桩时，校核送桩导管与桩锤、替打和桩身的正侧面垂直度，并跟踪观测最终10击平均贯入度，及控制设计桩顶标高，沉桩桩位偏差按设计要求不大于70MM控制。1000组合桩沉桩使用D138柴油锤进行试沉桩典型施工，设计方根据试沉桩施工及具体受力需要制定了贯入度控制要求海侧8个排架AH排以标高控制为主，贯入度控制作为校核，最终10击的平均贯入度不大于15MM击控制，单桩垂直极限承载力设计值不小于2600KN；岸侧5个排架IM排以贯入度控制为主，标高控制作为校核，最终10击的平均贯入度不大于5MM击控制，单桩垂直极限承载力设计值不小于3000KN；设计桩尖标高持力层为强风化花岗岩。73沉桩顺序控制根据工程桩基所属地区的施工地形情况，沉桩顺序按区段划分为3个区1区2区3区，各分区桩由陆侧往海侧、由北则往南则成阶梯形进行，在沉桩前对每根桩先后沉桩次序编号，对沉桩后的桩位即时在桩位布置图上标记清楚，以避免发生遗漏或重复沉桩现象。详见图5组合479中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集桩桩位及沉桩顺序布置图123456789101617181920212223241112131415ABCDEFGHIJKLM1区边界3区边界2区边界图5组合桩桩位及沉桩顺序布置图74水下送桩施工操作技术组合桩选用17M送桩导管施工前，首先替打与桩锤连接一起，再将17M送桩导管装入上龙口，按正常沉桩步骤将组合桩吊起后，采用两种方法进行送桩方式，具体施工方法如下741桩顶248M836M送桩由于DM十个排架的桩长为1725M，设计桩顶标高在248M836M，施工水深在4M10M之间，较有利于控制沉桩工艺各个环节，详见图6桩顶248M836M水下送桩示意图。具体施工分以下步骤进行A用吊桩索将桩立起进入龙口，合背板前门抱住桩身，松解号吊桩索扣，下桩将桩尖送到距离泥面约23M处。B初定位由打桩船GPS定位系统定出桩位，再结合正侧面测站（经纬仪或全站仪）进行调整桩位，将桩偏位控制在07CM范围内，桩身垂直度控制在不大于10，经调校无误后下桩至稳住桩身。C细定位基桩自沉稳住桩身后，测量调整桩位和桩身垂直度，经各方调校无误后将送桩导管套入桩头；重新测量调整送桩导管、桩身与桩架是否在同一垂直轴线上，桩偏位控制在03CM范围内，桩身垂直度控制在不大于05，然后解吊桩索扣。D精定位将桩锤和替打套入送桩导管，测量调整送桩导管、桩身与桩架保持在同一垂直轴线上，各方调校无误后压锤；基桩压锤稳住桩身后，重新测量调校送桩导管桩身与桩架是否制定的控制范围内，最后经各方观测调校无误后，由沉桩技术主管或技术员校核同意才能开始响锤进行施打。E锤击施打由于该区域基槽开挖后淤泥层仍然较厚，在开始锤击时，先用空档锤击35击以防出现较大溜桩现象，如出现较大溜桩时，则立即暂停锤击重新调校桩位和垂直度后方可继续锤击施打；待无异常或稳定后采用一档、二档继续锤击施打，锤击过程慢慢将背板提升到送桩导管上，确保导管垂直度。F监控在锤击过程中，岸上测量员密切监控桩锤、替打、送桩导管、桩身与桩架是否保持480中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集在同一垂直轴线上，如有异常立即通知分项技术主管，并暂停锤击重新调校桩位；船上安排人员在沉桩过程中值班观察水上来往船只，如有大型船只通过造成较大的涌浪时立即暂停锤击，以免造成桩身受损。G控制标高和贯入度在送桩导管两侧标示刻度尺，测量员根据测站点高程计算出每根桩控制标高的竖直角度，当桩锤击接近停锤标准时，调整控制标高的竖直角度进行监控标高和贯入度，并密切同技术主管汇报观测的情况，由技术主管最后决定停锤的指令。H收停根据试沉桩高应变检测结果，最后采用三档锤击施打至符合停锤标准，然后先提升桩锤、替打，再提起送桩导管一起沿龙口起升，然后移船离开。组合桩泥面4580M替打桩锤高应变检测17M送桩导管吊耳（上下对称共4个）施工水位图6桩顶248M836M水下送桩示意图742桩顶911M1074送桩由于施打ABC三个排架时，该区域的桩设计桩顶标高在911M1074M，设计桩长为14M16M，而且施工水深在12M14M之间。考虑当桩身在稳桩自沉后，整个桩身将浸入水位以下，对稳桩压锤后进行桩顶测量监控，及桩工解最后一个绑桩扣带来了一些困难，故对该区域沉桩工艺进行优化，详见图7桩顶911M1074M水下送桩示意图。具体施工方法如下A首先将桩立起进入龙口，合上背板前门抱住桩身，松解号吊桩索扣，提升号吊桩索将桩头套入送桩导管的桩头箍，将整个桩身立稳于水面。B初定位先用GPS定位系统定出桩位，再结合正侧面测站（经纬仪或全站仪）进行调整桩位，将桩偏位控制在3CM以内，桩身与桩架垂直度控制在不大于05，经各方调校无误后，送桩导管和桩身一起沿龙口下桩至稳定。C细定位稳桩后，测量调整桩位和桩身垂直度，经各方调校无误后将送桩导管套入桩头；基桩自沉稳住桩身后，重新测量调整送桩导管、桩身与桩架在同一垂直轴线上。D精定位先将桩锤和替打套入送桩导管，测量调整桩锤、替打送桩导管桩身与桩架在同481中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集一垂直轴线上，经各方观测调校无误后压锤；将号吊桩钢丝绳索一起放低到水里，基桩压锤稳住桩身后，由潜水员配松解吊桩扣；然后重新测量调校桩锤、替打送桩导管桩身与桩架在同一垂直轴线上，最后经各方观测调校无误才能开始响锤进行沉桩。E在开始锤击时，先用空档锤击几击无异常或稳定后，再采用一档或二档继续锤击施打，锤击过程慢慢将背板提升到送桩导管上。F锤击送桩过程中，各方观测员重新调校桩位，并密切监控桩锤、替打、送桩导管、桩身与桩架是否保持在同一垂直轴线上。G锤击沉桩至符合停锤标准，先提升桩锤、替打，再提起送桩导管一起沿龙口起升，吊桩钢丝绳索扣然后移船离开。组合桩施工水位泥面替打桩锤高应变检测17M送桩导管吊耳（上下对称共4个）9115M水下解扣吊桩索图7桩顶911M1074M水下送桩示意图8水下送桩施工环节控制要点避免桩在水下折断，桩船吊起到适当高度后再立桩入龙口，桩船就位时，应掌握水深情况。测量定位采用前方交汇与GPS定位相结合的方法，一台经纬仪、一台全站仪进行正侧面方位观测，稳桩和压锤后必须重新调整桩位和垂直度在允许范围内。桩的起吊、立桩、定位等环节严格按规定程序执行，做到求稳不求快，以确保沉桩桩位正位率。滑道1000组合桩沉桩定位控制要精确，严格要求允许偏位控制在70MM以内，桩身的倾斜度控制在不大于05。沉桩技术主管、技术员及测量员必须密切监控送桩过程中桩位偏移情况，根据随时观测桩位偏差和垂直度的数据推算出设计桩标高处的桩中心偏位。在送桩过程中，如果桩锤、替打和送桩导管抖动较大，或桩锤、替打、送桩导管和桩架不在同一轴线上，应首先暂停锤击经各方调校无误后，再重新送桩。482中交四航局二公司第八届青年管理、技术论文发布交流会论文集送桩过程发生溜桩较严重时，应首先暂停锤击，检查施工工艺各个环节有无异常，以避免溜桩产生偏心锤击