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復(fù)雜地質(zhì)條件下超長鋼管樁沉樁施工技術(shù)研究

2022-06-08 13:59蔣峰中交一航局第五工程有限公司
珠江水運 2022年10期
關(guān)鍵詞:打樁船吊點沉樁

蔣峰 中交一航局第五工程有限公司

1.項目概況

馬塔巴里超臨界燃煤電廠配套碼頭項目,重點建設(shè)內(nèi)容包含1座煤炭碼頭和1座油品兼重件碼頭。碼頭采用到高樁梁板結(jié)構(gòu),基樁為樁徑Φ914.4*16mm的SKK490鋼管樁,以直樁和斜樁兩種方式布置。施工現(xiàn)場的土層以淤泥層、砂土層、粘土層、粉細(xì)砂層為主,地質(zhì)勘察結(jié)果顯示,土層泥面以下15~20m的地層偏軟,樁端約5m范圍內(nèi)的地質(zhì)較硬,對于各自的平均標(biāo)貫擊數(shù),前者為25,后者在50以上。

2.超長鋼管樁沉樁施工的現(xiàn)場準(zhǔn)備工作

2.1 疏浚

小潮的高潮位+1.0 m,低潮位-1.2m;大潮的高潮位+2.2m,低潮位-2.1m。樁基施工時,沉樁作業(yè)優(yōu)先從引橋陸側(cè)開始,但該處的水深有限,未達(dá)到打樁船吃水條件,因此先安排挖泥疏浚作業(yè),以便提供更大的吃水深度,確保平潮以上水位時打樁船可正常作業(yè)。疏浚底標(biāo)高為-1.8m,疏??偭考s1200m3。

引橋基礎(chǔ)部分疏浚以水上作業(yè)的方式完成,基本施工思路如圖1所示:

圖1 疏浚斷面

(1)根據(jù)1000t方駁的結(jié)構(gòu)特點和運行特性,對其做改造升級,形成滿足施工要求的挖泥船;以焊接的方法在甲板上設(shè)泥倉,以便暫放疏浚料;于船首處安排一臺長臂300LC-V,此設(shè)備輔助作業(yè),高效挖泥和卸泥。

(2)考慮到疏浚期間邊坡可能失穩(wěn)的情況,在疏?,F(xiàn)場的東側(cè)邊線靠岸側(cè)偏移4m的位置打設(shè)樁徑φ100mm~φ200mm不等、長度均為4m的圓木樁,形成一排穩(wěn)定的擋土結(jié)構(gòu),木樁的打設(shè)用長臂挖掘機(jī)完成。測量人員組織疏浚區(qū)域測量放線,界定疏浚的作業(yè)范圍;疏浚期間,用水陀螺測量水深,根據(jù)實測結(jié)果判斷其是否滿足設(shè)計標(biāo)高的要求。

2.2 清淤

改造的簡易挖泥船用拖輪運至現(xiàn)場,長臂挖掘機(jī)駐位在方駁上,根據(jù)工程要求及時清淤。嚴(yán)格限定長臂挖掘機(jī)的作業(yè)范圍,僅允許其在加固夾板上移動,且由專員在現(xiàn)場指揮,保證作業(yè)的規(guī)范性。挖泥從陸側(cè)開始,有序向海側(cè)推進(jìn)。疏浚期間,長臂挖掘機(jī)及時清理疏浚料,將此部分存儲在后方的泥倉內(nèi),隨著疏浚量的增加,泥倉內(nèi)堆積的疏浚料逐步增加,待泥倉達(dá)到滿倉狀態(tài)時,在拖輪的輔助下將簡易挖泥船轉(zhuǎn)至指定點位,以便向陸側(cè)卸載疏浚料。棄泥點配套1臺SY215C挖掘機(jī),其作用在于將卸載的疏浚料整平。

3.超長鋼管樁沉樁施工技術(shù)

3.1 測量控制

水上沉樁定位采用南方測繪沉樁定位系統(tǒng)。打樁船上設(shè)兩臺以RTK方式工作的GPS流動站、五臺傾角傳感器,實時監(jiān)測船體的位置、方向和狀態(tài),通過軟件系統(tǒng)處理后給出打樁船的移動方向和移動量,據(jù)以調(diào)整船位。陸上聯(lián)合應(yīng)用到全站儀、經(jīng)緯儀,通過兩類儀器的協(xié)助,有效校核打樁船定位精度,確保全程比例誤差≤1PPm,平面坐標(biāo)固定誤差≤8mm。

為提高測量控制水平,樁位定點先用沉樁定位系統(tǒng)粗調(diào),再聯(lián)合應(yīng)用陸上全站儀和經(jīng)緯儀,精細(xì)調(diào)節(jié)樁的垂直度,直至滿足沉樁定位要求為止。沉樁過程中,全站儀測量,作業(yè)人員根據(jù)實測結(jié)果靈活控制沉樁標(biāo)高,如圖2、圖3所示。

圖2 陸地全站定位

圖3 打樁船GPS定位

沉樁時,最后1m每10擊停錘讀數(shù)(根據(jù)要求,沉樁貫入度的控制需要著重考慮的是最后3陣,其中每陣10擊),對比分析實測結(jié)果與設(shè)計值,直至達(dá)到設(shè)計標(biāo)高為止。鋼管樁有1~2m的富余樁長,因此在打樁后若實測樁頂標(biāo)高超過設(shè)計標(biāo)高,可以適當(dāng)向下錘擊,直至與設(shè)計標(biāo)高一致為止。

3.2 鋼管樁的裝船、運輸

3.2.1 鋼管樁的裝船

運輸駁船采用1000t方駁,按沉樁順序圖倒序過駁,以免出現(xiàn)樁序錯亂的異常狀況。裝駁及過駁時加強(qiáng)對樁體的有效防護(hù),例如在樁間設(shè)置支墊,以免涂層受損。吊帶捆扎吊樁,在鋼絲繩與樁間墊土工布,以免由于吊樁而出現(xiàn)涂層遭刮蹭的情況。

吊樁前,先全面檢查參與吊裝的索具,確認(rèn)無受損或是其它異常狀況后方可投入使用。鋼管樁裝船起吊采取2點吊的方法,用紅油漆在樁身上標(biāo)記吊點的位置,以便準(zhǔn)確吊樁。裝船時,樁體擺放層數(shù)最多為3層,層間設(shè)木枋,起到分隔、防護(hù)的作用。

3.2.2 鋼管樁的運輸

根據(jù)各場所采取相應(yīng)的運輸方式:吉大港至施工現(xiàn)場,用交工83拖航運輸;場內(nèi),以拖輪拖航的方式運輸,以便將鋼管樁轉(zhuǎn)至指定的沉樁點位。

3.3 船舶駐位

在拖輪的拖帶作用下,將打樁船轉(zhuǎn)移至沉樁周邊位置,船長嚴(yán)格聽從現(xiàn)場指揮,準(zhǔn)確拋錨,而后設(shè)置浮漂,作為錨眼標(biāo)志。沉樁全流程中,施工現(xiàn)場的潮位會有變動,因此根據(jù)潮位動態(tài)調(diào)節(jié)錨纜的松緊程度,采取此方法來保證船舶定位的準(zhǔn)確性和沉樁的有效性。打樁船拋錨駐位需考慮到漲落潮以及其它環(huán)境因素的影響,必要時適當(dāng)調(diào)節(jié)船內(nèi)壓艙水,確保作業(yè)全程船體的姿態(tài)均具有合理性。

打樁時,先安排打樁船準(zhǔn)確就位。根據(jù)圖4所看,運樁駁駐位情況動態(tài)調(diào)節(jié)樁頂方向,若在打樁船左側(cè),則采取的是樁頂方向朝打樁船的布設(shè)方式,若在右側(cè)則使樁尖朝打樁船。

圖4 運樁船裝樁示意圖

3.4 打樁船錨纜的布設(shè)

打樁前,全面檢查錨車和錨纜,確保各類設(shè)施均無誤;打樁船拋全方位錨,根據(jù)打樁點位的布設(shè)情況,使樁船順潮流方向停泊到位。

3.5 錘擊沉樁

3.5.1 沉樁流程

沉樁的基本流程為:油品兼重件碼頭的引橋、平臺→系纜墩→煤碼頭的北引橋、平臺、南引橋。

打樁前,項目部技術(shù)人員與打樁船人員溝通,確定適宜的沉樁順序,在保證打樁質(zhì)量的前提下,盡可能減少打樁船的移動頻率,每根樁的平面扭角方向及傾斜方向均要具有合理性,以便打樁船的順暢作業(yè)。

3.5.2 吊樁

以2點起吊的方式吊樁,每根鋼管樁吊點數(shù)量均為3個,在樁身同一直線上布設(shè)2個,分別距樁頂10.5m、距樁底0.207L(L為樁長),并在距離樁頂11.5m處布設(shè)1各吊點(與前兩個吊點對稱)。吊樁示意圖,如圖5所示。

圖5 管樁吊樁圖(m)

吊樁時,先用卡環(huán)將共處相同直線的2吊點與打樁船吊鉤連接,經(jīng)檢查,確認(rèn)無誤后則緩慢起吊30cm,懸停以便觀察樁體的狀態(tài),若其保持穩(wěn)定,則用卡環(huán)將剩余吊點與打樁船的吊鉤連接。

3.5.3 吊樁入龍口

同步啟動各吊鉤,適當(dāng)將鋼管樁向上提起,打樁船絞錨后退,移船至沉樁樁位周邊區(qū)域,帶勁回收上部主鉤,下部副鉤則適當(dāng)放松,經(jīng)過前述一系列動作后,將鋼管樁緩慢立起,將樁頂嵌入替打中,放松連接下部吊點的副鉤,關(guān)閉抱樁器。

3.5.4 鋼管樁定位

在確定樁位坐標(biāo)后,將數(shù)據(jù)完整輸入至沉樁定位系統(tǒng),由專員根據(jù)作業(yè)要求指揮打樁船調(diào)整錨纜,根據(jù)現(xiàn)場情況移動船位,調(diào)節(jié)好樁架的角度。沉樁測量是保證沉樁效果的重要舉措,為保證沉樁測量的精度,采用南方測繪GPS測量沉樁定位系統(tǒng)。在打樁船上配套兩臺GPS流動站和五臺傾角傳感器,以便在作業(yè)期間及時監(jiān)測,獲得反映船體位置、方向的信息,軟件系統(tǒng)接收測量信息,經(jīng)自動計算后確定打樁船的移動方向和移動量,進(jìn)而根據(jù)計算結(jié)果對船位做靈活的調(diào)整,確認(rèn)無誤后即可沉樁。工程采用的打樁船配套了沉樁定位系統(tǒng),其具備記錄作業(yè)數(shù)據(jù)的功能,例如樁位偏移量、總錘擊數(shù),打樁完成后,可打印特定階段內(nèi)的打樁記錄表,以便對打樁情況做更加準(zhǔn)確的分析,同時也可作為沉樁記錄表的附件。陸上配套的全站儀和經(jīng)緯儀也實時觀測并記錄,形成沉樁記錄表。

3.5.5 鋼管樁的自沉、壓錘下沉

打樁后,解除設(shè)置在樁錘和替打間的鋼絲繩,主鉤以緩慢、勻速的狀態(tài)下放,依托樁和替打的自重作用自沉,無法繼續(xù)自沉?xí)r,下降樁錘,以錘擊的方式促進(jìn)鋼管樁的下沉。壓錘結(jié)束且實測樁位偏差被控制在許可范圍內(nèi)后,解除捆樁鋼絲繩。

3.5.6 錘擊

沉樁時的錘擊作業(yè)采用的是國產(chǎn)D125-32型柴油打樁錘,錘擊前先由技術(shù)人員做詳細(xì)的檢查,例如核實樁位編號、樁型號、傾斜度等參數(shù),若無誤則啟用該裝置,正式進(jìn)行錘擊作業(yè)。

初始錘擊時不宜過猛,以小能量錘擊的方式為宜,根據(jù)貫入度判斷沉樁情況,待溜樁停止、樁身穩(wěn)定狀態(tài)較好后,方可打開抱樁器,以便進(jìn)入正式錘擊環(huán)節(jié)。錘擊全程,樁身、樁架、樁錘中心軸線需重合,否則及時調(diào)整,以免出現(xiàn)偏心錘擊的異常狀況。

沉樁全程的錘擊應(yīng)具有連續(xù)性,若中途間歇,將由于土壤恢復(fù)而導(dǎo)致沉樁的阻力加大。但為了避免樁錘過熱的問題,連續(xù)錘擊時間達(dá)到1h需適當(dāng)間歇10~20min。

錘擊期間,現(xiàn)場測量人員和技術(shù)員加強(qiáng)觀測與記錄,沉樁貫入度、樁頂標(biāo)高數(shù)據(jù)均要具有準(zhǔn)確性,并完整體現(xiàn)在記錄表中。在做好此項工作后,能夠根據(jù)實測數(shù)據(jù)計算平均值。

經(jīng)過沉樁作業(yè)后,連接替打與樁錘,將兩者協(xié)同起吊;打樁船后退,移動至運樁方駁,繼續(xù)取樁、施打,按照前述提及的方法循環(huán)作業(yè),最終保質(zhì)保量完成所有鋼管樁的打設(shè)作業(yè)。

4.結(jié)語

綜上所述,鋼管樁因兼具承載力強(qiáng)、耐久性好等優(yōu)勢而在碼頭工程中取得廣泛的應(yīng)用,沉樁是其施工全流程中的重要環(huán)節(jié),經(jīng)過本文的分析,提出鋼管樁錘擊沉樁的基本流程及各環(huán)節(jié)的作業(yè)要點,希望能夠為同仁提供參考。同時,在后續(xù)的碼頭工程中,工程技術(shù)人員仍需加強(qiáng)技術(shù)探索,結(jié)合現(xiàn)場條件深度優(yōu)化鋼管樁且尤其是超長鋼管樁的沉樁施工技術(shù),夯實理論基礎(chǔ),豐富施工經(jīng)驗,促進(jìn)該項施工技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步。

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