摘要:本文結(jié)合某電廠煤碼頭鋼管樁的施工情況,介紹了該碼頭鋼管樁的施工技術(shù),重點(diǎn)說明了鋼管樁成品保護(hù)、試樁和高應(yīng)變動(dòng)力檢測等情況。證明了采用鋼管樁基礎(chǔ),具有施工快速、工藝簡便、可沉入很深土層、施工質(zhì)量較好等特點(diǎn),該鋼管樁施工技術(shù)的成功應(yīng)用,可為同類工程施工提供參考。
關(guān)鍵詞:鋼管樁 試樁 沉設(shè) 檢測
一、工程概況
某電廠煤碼頭采用高樁梁板結(jié)構(gòu)型式,前方平臺長254m,寬18.5m,排架間距8m。每榀排架基礎(chǔ)由一對直樁、一對叉樁及一根直樁共5根φ0.9m鋼管樁組成,平均樁長約43m。前方平臺上游側(cè)后方設(shè)連接平臺,平面尺寸為16×22m,下部為12根φ0.9m鋼管樁基礎(chǔ),平均樁長約40m。
二、鋼管樁施工技術(shù)
鋼管樁施工主要分為專業(yè)廠家制樁后裝運(yùn)至現(xiàn)場、現(xiàn)場沉設(shè)和驗(yàn)收幾個(gè)環(huán)節(jié),本文就這幾個(gè)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行簡述。
1、鋼管樁儲存與運(yùn)輸過程的成品保護(hù)
鋼管樁在吊運(yùn)、堆存和沉設(shè)過程中,須避免由于碰撞、摩擦等原因造成涂料破損、管節(jié)變形和損傷。沉設(shè)時(shí),鋼索、鋼抱箍、籠口等與鋼管樁的接觸面、點(diǎn)須采取包裹柔性材料等措施,避免可能造成的對涂層的損壞。
水上運(yùn)輸鋼管樁采用駁船上封倉運(yùn)輸,裝船層數(shù)不超過3層,鋼管樁底部支墊方木,上下層鋼管樁用硬方木隔墊,相鄰鋼管樁中間預(yù)留15~20cm的空隙,樁間直接用大木楔塞實(shí),駁船兩側(cè)用槽鋼支架擋護(hù),槽鋼和鋼管樁之間用木板塞緊,鋼管樁封好后,表面遮蓋一層防曬帆布。每船的裝樁順序跟沉樁順序相反。
鋼管樁以整樁交驗(yàn),鋼管樁交驗(yàn)同時(shí)提供有關(guān)驗(yàn)收資料和出廠合格證,駁船運(yùn)至現(xiàn)場后進(jìn)行復(fù)驗(yàn),對運(yùn)輸過程中造成涂層破壞處按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行修補(bǔ),合格后方可使用。
2鋼管樁試樁
⑴試樁內(nèi)容
根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求,在樁基施工前應(yīng)進(jìn)行高應(yīng)變動(dòng)力檢測試樁。
、圃嚇赌康模
、俅_定單樁軸向抗壓極限承載力和軸向抗拔極限承載力,為合理確定樁長提供依據(jù);
②分析土層的阻力分布,打樁時(shí)的樁身應(yīng)力即瞬時(shí)沉降特征,為確定打樁控制標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù);
、蹖Ρ褥o載荷試驗(yàn)結(jié)果與高應(yīng)變動(dòng)力檢測結(jié)果,驗(yàn)證動(dòng)力檢測參數(shù)的合理性,為施工階段高應(yīng)變動(dòng)測提供依據(jù);
、艽_定樁端進(jìn)入持力層深度和最后貫入度,給出沉樁貫入度控制標(biāo)準(zhǔn)建議值。
、葑C實(shí)打樁設(shè)備是否合適。
、琴|(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
沉樁貫入度或樁尖標(biāo)高必須滿足設(shè)計(jì)要求,并符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《港口工程樁基規(guī)范》(JTJ 254)有關(guān)規(guī)定。
⑷試樁設(shè)備選擇
根據(jù)試樁樁長、樁重、試樁水域情況,結(jié)合設(shè)計(jì)樁位布設(shè),試樁選用樁架高44m的打樁船進(jìn)行沉樁,滿足本工程試樁要求。替打采用分體式回火鋼替打,替打的錘擊部分和送樁部分采用套接連接,從而確保替打下部軸線與樁的軸線一致,減免鋼樁蹩勁受擊。
、稍嚇妒┕すに
、俅驑洞v位
沉樁施工安排原則為打樁船用最小移動(dòng)頻率,可將此試樁區(qū)域的基樁施打完畢。打樁船拋6根錨纜,注意前錨纜不能出現(xiàn)蹩樁現(xiàn)象,施工前對打樁船的錨機(jī)、錨纜進(jìn)行檢驗(yàn)調(diào)整以滿足施工要求。
、谶\(yùn)樁方駁就位
運(yùn)樁方駁在打樁船左前定位(主鉤在樁頭方)。
、鄣鯓、立樁入籠口
吊樁采用四點(diǎn)吊,在鋼樁起吊時(shí),平穩(wěn)起吊到一定高度時(shí),上部和中部吊點(diǎn)的大鉤帶勁回收,下部吊點(diǎn)的大鉤緩緩放松,錘、替打同步上升,進(jìn)行立樁,適當(dāng)調(diào)整樁架的傾斜度和替打的高度,使上口嵌入替打,此時(shí)將連接下部吊點(diǎn)的大鉤緩緩放松并解除,關(guān)閉抱樁器或背板,然后移船就位。
④沉樁定位
沉樁定位采用正、側(cè)面基線切線法交會。
A.直樁的定位:如圖1所示,正面基線上的經(jīng)緯儀(或全站儀)視線切在圓樁的左側(cè)或右側(cè);側(cè)面基線上的經(jīng)緯儀視線切在圓樁近岸的一側(cè)。正面基線的y坐標(biāo)應(yīng)由樁的設(shè)計(jì)中心坐標(biāo)加或減圓半徑b/2(b為圓樁直徑)。
B.斜樁的定位:如圖2所示,當(dāng)圓樁傾斜時(shí)它與水平面的截面是一橢圓,橢圓的短半軸為圓樁的半徑b/2,橢圓的長半軸為:
。╞√n2+1)/2n
正面基線上定位控制點(diǎn)計(jì)算:如圖2b所示,設(shè)A為經(jīng)緯儀控制樁面中心線的樁位控制點(diǎn),可見AA‘=AA‘’為:
△y= AA‘=AA‘’=(b/2)/cosψ
因此其樁位控制點(diǎn)在A點(diǎn)向左或向右調(diào)整△y的一個(gè)數(shù)值即可。
側(cè)面基線上的樁位控制點(diǎn)計(jì)算:在圖2中作垂直于側(cè)面基線且與橢圓相切的垂線,橢圓中心至切點(diǎn)的坐標(biāo)增量為△x,由圖可見,△x隨水平面扭角ψ的變化而變化,為了使側(cè)面基線上的視線和圓樁近岸的一側(cè)相切,△x為極大值的點(diǎn)即為切點(diǎn)。根據(jù)坐標(biāo)平移及轉(zhuǎn)換公式,按照求極值的方法推導(dǎo)出△x與平面扭角ψ之間的函數(shù)關(guān)系為:
△x=b√(1+cos2ψ/n2)/2
當(dāng)水平扭角ψ=0時(shí),如圖2所示,即圓樁縱軸線垂直于正面基線, △x為最大,及橢圓長半軸:
△x=b√(n2+1)/2n
當(dāng)水平扭角ψ=90°時(shí),如圖2所示,即圓樁縱軸線平行于正面基線, △x為最小,即為橢圓短半軸:
△x=b/2
當(dāng)水平扭角ψ=45°時(shí),則: △x=b√(1+1/2n2)/2
、輼逗吞娲蜃猿
樁定位完畢,樁架工解除下部捆樁的鋼絲繩和連接錘和替打的鋼絲繩,主鉤緩緩下放,讓樁和替打在自重作用下下沉,下沉完畢,觀察樁位偏差,根據(jù)樁位偏差適當(dāng)調(diào)整樁位。
、迚哄N
樁自沉完畢后,進(jìn)行壓錘,并觀察樁的偏位,若發(fā)現(xiàn)樁位偏差過大,則應(yīng)起錘并根據(jù)偏位情況適當(dāng)調(diào)整打樁船錨纜,然后重新壓錘。
、咤N擊施工
觀測樁的偏位和垂直度,確定各項(xiàng)控制數(shù)據(jù)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí),可以開始錘擊。
打樁初時(shí),起錘應(yīng)輕壓或輕擊數(shù)錘,落距應(yīng)較小,觀察樁身、樁架、樁錘等中心軸線一致后,方可轉(zhuǎn)入正常施打,以避免偏心錘擊。錘擊沉樁過程中,宜采用重錘低擊,特別是樁由硬土層進(jìn)入軟土層時(shí),應(yīng)改用低落距錘擊;以確保樁的承載力在設(shè)計(jì)要求的停錘貫入度下達(dá)到設(shè)計(jì)承載力,無額外原因,錘擊要保持連續(xù),以免土壤恢復(fù)而增加其對沉樁的阻力。
⑹試樁高應(yīng)變動(dòng)力檢測
為確定試樁的軸向抗壓極限承載力,區(qū)分樁側(cè)分層土阻力,提供與靜載相比對的數(shù)據(jù),確定有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)及施工期試驗(yàn)檢測參數(shù)。需依據(jù)《港口工程樁基動(dòng)力檢測規(guī)程》(JTJ249-2001),對試驗(yàn)樁進(jìn)行高應(yīng)變初打和復(fù)打試驗(yàn)檢測,提供極限承載力與貫入度相關(guān)曲線,用于指導(dǎo)工程樁基施工。
、虽摴軜对嚇秺A樁
為確保已施打完成的鋼樁保持穩(wěn)定,沉樁后及時(shí)對鋼管樁進(jìn)行夾樁加固處理,以抵抗風(fēng)浪和便于樁頭切割等后續(xù)工序施工。
、糖谐摴軜
鋼管樁切割時(shí)使用普通氣焊切割工藝,用浮吊吊住樁頭,根據(jù)事先畫好的截樁線,先將樁身表面的防腐涂層用氣焊燒掉,再沿樁周緩慢切割,切割斜樁時(shí)先切割樁身腹側(cè),再切割背側(cè),并且在樁身背側(cè)預(yù)留一段不切割,防止樁頭傾倒傷人,由吊機(jī)將切割下來的樁頭吊走。
三、結(jié)語
通過精心組織,某電廠煤碼頭工程182根鋼管樁在19天內(nèi)全部施打完畢,且沉樁質(zhì)量達(dá)到了設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,由此證明:
1.鋼管樁基礎(chǔ)施工工藝簡便,施工快速,特別適用于工期要求緊的工程;
2.通過試樁確定合理參數(shù)和選擇性能符合要求的打樁船和打樁錘是鋼管樁施工成功的關(guān)鍵;
3.在鋼管樁施工中,要做好施工測量控制,確保沉樁位置的準(zhǔn)確以及打樁的垂直度,保證沉樁的貫入度能夠滿足地基承載力的要求;
4.鋼管樁的防腐涂層除吊耳割除處需重新修補(bǔ)外在施工過程中基本完好,這說明鋼管樁在運(yùn)輸及打設(shè)過程中采取的保護(hù)措施有效。
綜上所述,鋼管樁施工在本工程中得到了成功應(yīng)用,在設(shè)備選型、施工組織、施工工藝方面積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn),可為同類工程提供參考。