长江厚抛石层钢管桩施工工艺.doc

长江厚抛石层沉钢管桩技术中交二航局水工公司乔明摘要本文着重介绍采用打桩船直接打入法使钢管桩穿透厚抛石层及密实卵石层的设计与施工技术关键词厚抛石层大直径钢管桩干打工艺沉桩长江堤防险峻地段多险峻堤段的加固防护少不了抛填石块而一旦该堤段重新利用修建码头抛石层则为码头设计与施工增加了不小的难度例如桩基结构和桩型的选择厚抛石层的穿透工艺相应工艺所带来的进度与效益等问题笔者有幸参与长江中下游某码头施工在该工程中采用打桩船直接使大直径钢管桩穿透抛石层并打入密实卵石层作为持力层对该工程桩基设计与施工过程笔者作了一些总结希望对各位以后工作能有些帮助概述该码头位于长江中下游所处河段属冲积成因河漫滩地貌岸线冲刷严重岸坡较陡有深槽发育上世纪八十年代曾发生岸坡失稳在大堤根部抛有大量块石抛石厚不等码头前沿向码头后沿码头中部向码头下游段逐渐增厚抛石层块石大小不一据钻探资料显示最大块径以上桩基设计选型该工程属于改建工程在原有码头的位置重建将原泊位升级为接卸矿石万吨的散货进口码头并同时满足船舶停靠工艺选择已经由业主指定配备卸船效率为的桥式抓斗卸船机根据以上情况码头无法选用常规浮码头需选择高桩梁板式结构高桩梁板结构桩基主要有钻孔灌注包括灌注钢管桩施打预制砼桩和施打钢管桩由于现场抛石层相当厚施打预制砼桩断桩率将会很高也会严重影响工程进度及工程效益而钻孔灌注桩施工需要在长江深水区搭设钻孔平台穿透厚抛石层钻进密实卵石层钻进成孔较难施工周期较长而业主要求码头月底开工次年月底水工项目施工完成工期十分紧张而长江水位影响又大桩基施工有效时间相当短根据上述原因最终设计选型采用了施打钢管桩的工艺工程地质特点该地段基岩埋深较浅粉质砂岩顶面覆盖一层密实的卵石层层厚标准贯入度均大于击平均标贯均大于击钢管桩打入较难码头上游侧受水流冲刷形成一深槽岸坡坡度经对该处岸坡稳定分析自然岸坡稳定系数当打桩锤击能量对岸坡产生较大影响时存在岸坡失稳的潜在隐患这也限制了开挖抛石层后再沉桩施工的方案实施的可能性为施打钢管桩提供有利条件的是抛石层下为淤泥质粉细砂钢管桩可能切开或挤开抛石层后进入粉细砂层从而顺利穿透地层桩基布置设计桩基布置的形式直接关系着沉桩施工的难易程度根据对现场实际情况的分析决定尽量避免采用斜桩如码头结构安全要求必须采用斜桩斜率不宜过大为利于桩切开抛石层桩径不宜过小否则闭塞效应增大为保证在大的锤击能量下桩头不至于卷边桩壁厚不宜过小必要时对桩端部加劲在这种设计原则下该码头桩基工程设计最终确定下来桩基共个排架上游侧设防撞桩排架每个排架采用根直桩和根斜桩斜桩斜率为钢管桩采用的钢板卷制而成钢管桩端部采用长钢板作为加强箍桩尖部分采用外箍桩顶采用内箍防止穿越抛石层及卵石层时卷边该码头钢管桩总量根桩长大致在左右桩基布置见码头剖面图码头剖面图桩锤选型工程进入施工准备阶段后桩锤的选型直接决定着沉桩效果大锤击能量及多档位的桩锤将直接为管桩穿透能力提供设备保障根据这一原则最终确定了采用航工桩沉桩桩船配备型柴油锤和型液压锤桩锤相关参数如表桩锤参数表所示表桩锤参数表桩锤参数最大锤击能量最大锤降高度锤芯重总重量有效锤击能量在对两种桩锤性能参数进行比较后我们认为液压锤锤击瞬间爆发能量小瞬间锤击强度小但锤击时间较长有效能量大在保证锤击能量的同时能有效避免瞬间锤击能量过大对桩身结果造成破坏并且从荷兰引进的型液压锤有效锤击能量几乎和相当在捶击能量方面为钢管桩顺利穿透抛石层及卵石层提供了强有力的设备保障试沉桩试打目的及结果为了确定桩尖穿透抛石层粉细砂层进入卵石层的沉桩工艺寻找合适的沉桩终锤控制标准并初步确定沉桩振动对岸坡稳定的影响范围和程度我们选定了根有代表性的桩基进行了试打试打采用干打施工工艺并准备了桩冲桩头部位为尖形并局部加强以备万一沉桩无法按预计顺利进行时采用桩冲强行挤开抛石层根桩的试打均一次成功试打结果如表所示表试打结果表桩号桩型锤击数贯入度击设计桩尖标高实际桩尖标高打入卵石层厚打桩时长斜桩斜桩斜桩斜桩试打施工过程试打沉桩过程以为例进行叙述钢管桩就位并测量满足偏差要求后自沉测量纠偏后压锤再次测量后开始锤击入土先采用小冲程锤击管桩顺利穿越抛石层上方淤泥此时贯入度接近进入抛石层后贯入度明显减小此时岸坡检查员没有发现任何新的裂纹或滑动对岸坡现场布置的水平位移观测点也没有发现位移现象加大冲程进行正常锤击钢管桩贯入度保持在范围内穿越抛石层此时坡岸也无异常情况穿透抛石层进入粉细砂层后贯入度一度保持在进入卵石层后贯入度明显减小至以内再次加大冲程直至到达设计桩尖标高管桩最后锤击贯入度左右此时岸坡仍无任何异常情况试打结论根据试桩的情况和大应变检测的结果证明了该地质状况干打桩沉桩工艺是切实可行的并且也能满足设计要求每根桩三次锤击能量的递次增加没有对岸坡造成异常情况进入粉细砂层和卵石层后管桩的贯入度也很好的控制在以内每根桩从压锤开始至终打结束锤击时间控制在以内进尺较为顺利说明干打施工工艺是适合该工程地质实际情况的岸坡的稳定性也不会受到锤击振动明显的影响通过对四根桩贯入度的分析最后的贯入度在以内最后的贯入度均在以内最后击的锤击进尺在以内最大的贯入度在最小的贯入度为最终确定了该工程干打施工工艺终锤贯入度控制在范围内沉桩应急处理方案尽管试桩取得了成功但地质的复杂性抛石层较厚年代久远块石实际粒径的不确定性等都给以后的沉桩施工带来了很多的隐患不能穿透抛石层不能达到设计深度等可能性仍然存在为此在正式沉桩施工前我们制定了相应的应急处理措施对开挖不影响岸坡稳定的区间可考虑先开挖抛石层后沉桩的施工工艺对开挖影响岸坡稳定的区间采用桩冲冲孔挤开抛石层形成空洞后再施工工程桩沉桩不能达到设计深度时考虑钢管桩内射水辅助沉桩结束语本工程根钢管桩经历了个多月全部顺利完成在沉桩过程中除了应急措施外另两种应急措施均未曾使用这也进一步说明该施工工艺是成功的在沉桩过程中采用定位与前方交会法定位进行双重控制前方交会法采用台全站仪台经纬仪和一台水准仪斜桩控制进行施工定位控制经检测所有沉桩技术参数均达到了设计和规范的标准该工程桩基施工也评为优良等级通过该工程的施工得出如下体会工程施工要因地制宜具体问题具体分析特别是地质条件较差施工进度要求较高的工程不能生搬硬套以往施工工艺要选择合适而最有效的工艺才能取得较好的经济效果桩基工程设计的成功与否很大的程度上决定了施工的成败设计的合理性和设计优化需要设计单位和施工单位根据工程具体情况共同进行确定在总承包模式下将会发挥更好的经济效果在长江中下游抛石层较厚地段大直径钢管桩直接打入法施工与普通桩基施工相比无论在经济效益上还是在工程进度方面都占据十分有利的优势是值得推广的一种行之有效的施工工艺厚块石层采用液压锤锤击沉桩瞬间能量爆发相对较小能有效防止桩尖受损通信地址武汉市江岸区解放大道号邮编