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海上施工中混凝土板桩研究范文

时间:2022-09-21 03:03:26

海上施工中混凝土板桩研究

摘要:

先张法U型预应力混凝土板桩在国内海上工程应用尚无先例,缺乏施工经验。本文以舟山某围海工程为背景,对先张法U型预应力混凝土板桩海上施工进行了研究,总结出先张法U型预应力混凝土板桩海上施工方法,为类似工程积累了经验。

关键词:

先张法;U型预应力混凝土板桩;施工方法;初探

1引言

先张法U型预应力混凝土板桩(以下简称U型板桩)是一种新型的预应力混凝土基础型工法,成桩质量效果良好,能广泛适用于各种地质条件和施工环境。板桩的启口之间还可以根据止水要求预埋橡胶止水胶条,同时还可根据要求注浆密封,能够满足有止水要求工程的需要,主要应用于河道护坡治理、航道整治、港口码头、围海促淤、市政管道工程、城市基坑支护等工程。目前,国内U型板桩在海上工程应用尚无先例,缺乏施工经验。

2工程概况

舟山某围海工程位于浙江省舟山市,主要通过海堤、护岸、水闸以及船闸连接两个小岛凤凰岛及皇地基岛,使其形成封闭水域。凤凰岛和皇地基岛之间海堤共2条,总长930.38m,其中西侧海堤A堤长303.24m,顶宽5m,东侧海堤B堤长627.14m(不包括水闸),顶宽9.6m。皇地基岛外护岸长858.2m,长峙岛谢家山护岸长321m(如图1所示)。本工程水闸共两座,具有挡潮及调节内港池水位等功能。其中西侧水闸位于皇地基岛西南侧护岸上,为2孔闸孔并靠,孔口尺寸为1.4m×1.4m(长×宽);东侧水闸布置在东侧海堤靠皇地基岛内港池进出口航道处,为3孔闸孔并靠,孔口尺寸为1.4m×1.4m。在西侧海堤紧靠凤凰岛处建相同规模船闸2座,平行并靠,船闸级别为Ⅶ级,规模为双线6×23×2.1(m)(口门宽度×闸室有效长度×槛上水深)。本工程U型板桩主要应用于海堤和护岸,单根桩长18~27m,共1567根。板桩位于海上,需在海上进行施工。本工程设计水位如下:设计高潮位:+3.28m多年平均高潮位:+1.22m多年平均潮位:+0.22m多年平均低潮位:-0.83m设计低潮位:-2.3m本工程U型板桩设计顶标高+2.6m,桩身入土主要为淤泥和淤泥质粉质粘土,设计以标高控制为主,贯入度控制为辅。

3U型板桩海上施工方法

U型板桩海上施工具有定位难,沉桩质量受风浪影响大等特点,其施工方法需着重考虑板桩定位及沉桩质量控制。

3.1板桩定位系统

3.1.1定位系统结构

为保证U型板桩平面位置准确、线条平顺、接缝紧密,施打板桩时采用定位系统辅助。板桩定位由辅助定位桩、钢围檩、限位梁、限位拉紧装置等组成。定位桩采用直径40cm,壁厚8mm,长18m的钢管桩(定位桩以保证定位系统稳定,根据单桩承载力及地质情况计算桩长),每根钢管桩均设桩尖,桩尖夹角35°。桩顶加工抱箍,用于支撑钢围檩主梁,抱箍用1cm厚钢板加工,内径39cm,两侧支腿长40cm,抱箍高度15cm,每侧支架采用2根18mm螺栓紧固。主梁为20工字钢加20槽钢组合,两端用10个槽钢对拉固定。首桩限位由10个槽钢固定,后续板桩通过手拉葫芦和限位滚轮调整位置和间隙。定位系统结构图如图3和图4所示。第一排桩施打完成后,钢围檩架只需一根定位桩,另一端利用已打好的板桩固定。在弧形结构段,根据弧度减少定位桩间距,使板桩轴线在弧形段完美过渡。

3.1.2定位系统安装

(1)打定位桩定位桩拟先通过振动锤夹住定位沉桩,振动锤无法沉入时,再用柴油锤击打,直至将桩固定。定位桩共加工2根,板桩打至定位桩处,拔定位桩至下一桩位,循环利用。测量定位方法:在合适位置架设全站仪,用免162016•2棱镜偏心测量方式确定定位桩中心,施打过程中实时监测定位桩的垂直度,测量人员通过对讲机与船上人员实时沟通调整,全站仪为南方NTS-312R+免棱镜精度为2+2ppm,满足定位要求。定位桩允许偏差:平面位置±10cm,垂直度偏差<1/100。

(2)安装限位架定位桩打设好后,安装钢抱箍,钢抱箍由施工人员在小船上安装,钢抱箍安装好后,利用起重船吊装钢围檩主梁,主梁顶标高+2.2m,略低桩顶标高0.4m。主梁两端用10个槽钢对拉固定,首根桩在端头安装限位槽钢。在定位桩顶部放置木板,用全站仪放样出定位桩中心,再根据定位桩中心对围檩进行精确调整,水平位置采用水准仪确定。

3.2插打板桩

3.2.1吊桩插桩

起重设备采用50t吊机船,吊臂长33m。U型板桩通过安装在桩顶的吊耳和钢丝绳起吊。U型板桩顶部设置有4个黄锌锚栓孔位,预埋直径30mm带内螺纹的套筒,用于套接螺栓连接固定吊具,桩身预埋有两吊耳,起吊时为桩顶桩身三个吊点。吊具采用3cm厚钢板加工,所有孔洞均钻孔形成,不得气割。吊耳与底座连接处利用角焊连接,采用二氧化碳保护焊。27m长U型板桩自重14t,拟采用2根直径28mm,公称抗拉强度为1550N/mm2的6×19交互捻钢丝绳作吊索,该钢丝绳单根破断拉力总和为449KN。卡环采用型号2.1的D型卡环。U型板桩起吊时通过吊耳对称穿两根钢丝绳,吊勾下用卡环卡紧。板桩起吊后通过人工协助放入限位架内,依靠桩自身重力下沉,插桩时测量人员控制桩位和垂直度,第一根桩紧靠端部限位槽钢下放,第二根桩紧靠第一根桩下放,依次类推,每次下桩后用手板葫芦拉紧限位滚轮,将两根桩挤紧。吊桩插桩如图5所示。

3.2.2柴油锤沉桩

板桩吊入限位架后,依靠自重溜桩下沉,待限位装置拉紧后,打桩船移位,将送桩器套入桩顶,待送桩器与桩顶吻合后,将打桩船前后锚缆带紧,防止打桩过程中船移位。开始锤击时,应调小油门,重锤轻打,同时测量人员观测桩偏位,实时调整限位装置的松紧程度,确保桩垂直、紧靠下沉,待桩身进入土层一定深度后,开始用重锤击打。锤击过程中,测量人员适时观测板桩贯入度和标高,达到设计沉桩标准后停锤。沉桩如图6所示。

4小结

本文以舟山某围海工程为背景,介绍了U型板桩海上施工方法,本方法通过辅助定位系统进行海上板桩定位,能较好的控制沉桩质量,板桩之间隼口连接紧密,桩顶标高符合设计和规范要求(±10cm),通过10%小应变检测,单桩承载力符合设计要求,为U型板桩在海上施工积累了经验。U型板

参考文献:

[1]张后禅,杨末丽,等.U型预应力混凝土板桩在海洋护岸工程中的应用及探索研究[J].混凝土与水泥制品,2012(06).

[2]孙蓓.U型预应力混凝土板桩在直立式护岸工程中的应用[J].中国水运,2013(7).

作者:戴龙华 陈绪义 单位:长江宜昌航道工程局

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