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[摘要]本文通过分析高桩码头的结构及桩基形式、桩基施工中常见问题,主要对桩基平台的施工搭设连接及其施工技术加以论述,为高桩码头水上施工提供一些建议。
[关键词]高桩码头;桩基平台;施工技术
1 目前我国高桩码头的结构及桩基形式
在我国的码头建设项目中,高桩码头应用最为广泛,它包括桩基结构、上部结构、接岸结构三种结构形式。其中,上部结构又包括梁板式、板式和墩式,而接岸结构常使用斜坡式,斜坡式适能够减少边坡过陡中的码头位移和桩基损坏情况,被广泛应用于软弱地基高桩码头。桩基形式包括钢管桩基、PHC桩基、混凝土方桩基、灌注桩基等四种。高桩码头施工工序多而复杂,因此,桩基施工要具备良好的设备、施工条件等。
2 高桩码头施工中桩基施工常出现的问题
2.1 打桩拒锤现象
在桩基施工中,打桩拒锤是最被关注的问题之一。在桩基平台安装过程中,打桩拒锤是一种不能将桩打到设计深度的现象。强行打桩就会损害桩结构或桩锤。此时只能停止打桩作业或选择其它作业方式继续施工。拒锤的严重后果有时也是难以估计的。
2.2 溜桩现象
在桩基施工的打桩过程中,溜桩是一种贯入速度极其快的现象。正常情况下,海底土壤表层时比较软的,越往下越硬,正常来说打桩时桩的贯入应该由快到慢,而接近设计深度时,每一锤对桩贯入的深度或许只有几公分深。但出现溜桩时,在短时间内桩可能会出现连续下溜现象,下溜十几米甚至几十米深度。溜桩现象在刚插桩的瞬间或打桩的中间过程均会发生。在大型导管架码头施工中,当桩结构尺度增加和桩锤重量加重的话,桩尖到达软弱土层时,其土壤阻力是不足以支撑桩结构及锤的重量的,因此,要事先考虑溜桩的情况并作预案准备,这样才能确保施工安全,避免溜桩造成重大损失。
2.3 桩结构损坏现象
施工过程中桩结构的损坏现象,包括中桩的弯曲和折断。中桩弯曲的原因是由于桩的自由站立过长或使用打桩锤较大的细长桩。在施工设计中,合理分析自由站立并选择合适的施工设备,有利于避免中桩结构的弯曲。中桩的折断则较为严重,中桩折断一般发生在水下裙桩自由站立的情况。为了在水下能连续打桩作业,水下裙桩一般整根预制。
2.4 搭设桩基平台时不确定因素多
在桩基施工过程中,若不确定因素太多而无法确保桩基的正常作业,这样便直接影响到整个工程的进度。在桩基平台的搭设中,钢管支承桩施工平台被广泛应用,其施工作业容易控制,在灌注桩施工时也较为稳固和安全,钢平台形成后对桩基的施工进度影响小。
3 桩基施工中钢管桩支撑式固定工作平台
水上桩基平台的常用形式:(1)通过船只拼装形成浮动式水上平台;(2)使用贝雷桁架或万能杆件拼装,然后构筑于钢板桩围堰、双壁钢围堰、异形钢围堰或锁口钢管桩围堰等围堰中或钢护筒上。
大多数码头工程都选用钢管桩支撑固定式工作平台。平台施工时纵梁选用贝雷架,横梁选用型钢,且横梁上铺设槽钢形成桁架桥。工作平台采用合适型号的钢管作为平台的垂直支撑杆件,并与合适的斜钢管桩搭设,更好地抵抗风、水流力和波浪力的冲击,槽钢和钢管是联接钢管桩之间作用的杆件;作业平台主梁和次梁均选用工字钢搭设,而平台和桁架桥上的行车道板则选用槽钢进行铺设。平台钢管桩的要求:要具有足够强度、刚度及稳定性,能承受竖向荷载和振动力,平台钢管桩之间需要设置多道横向联结,保证平台的稳定性和抗扭性。
4 钢管桩工作平台的技术重点
4.1 钢管桩的定位
单根钢管桩一般能穿透5米厚的卵石层深达岩层。水流冲击会影响钢管桩的下沉就位,所以,钢管桩定位时应在水流速度较慢时施工有利,也会减少变形量。钢管桩的定位,通过大桥控制网布设的临时控制点使用全站仪来定位。
4.2 钢管桩沉入及其固定
钢管桩施工时,采用功率60kw以上振动打桩机进行喷射式施工。喷射时两根喷射管对称安装在钢管桩的两侧,与桩端保持半米距离,喷射水压约0.7~1.4兆帕。钢管桩倾斜率应少于1%,位置偏差应少于3米。钢管桩施工时,必须连续进行,打桩同时还要不断将已就位的钢管桩连成一体,这样在施工过程中才能有效提高钢管桩的抵抗变形能力。钢管桩之间的连接,如图1。在钢管桩和钢护筒底口的外围抛沙袋来固定钢管桩底,沙袋堆积高度以1.5米为宜。
4.3 钢管桩的拔除回收
钢管桩使用完毕后必须拔除并进行回收利用:(1)钢管桩埋深较浅时,拔除方式可用水平力拉倒方法;(2)钢管桩埋深较大时,选择在浮吊上安装双频振动锤向上拔出。除此以外,可在水下覆盖层处用氧气吹割方法。
4.4 斜钢管桩的施工
设置斜钢管桩,能有效地提高施工平台的抗侧移能力及确保其稳定性,保证水域桩基施工的安全性。斜钢管桩的施工方法:锤笼吊打法或可移式水上平台施工法。
4.5 钢管桩作业平台的结构施工
钢管桩全部打入下沉结束后,还需根据水位和后续工作确定一个合理标高。首先,在桩顶横梁上先安装纵桁梁,再在横梁节间支点上安装横向工字钢梁并用抱箍固定好,最后在横钢梁上铺设竹及槽钢,平台便完成,如图2。平台施工时应注意钢管桩的稳定性。当平台离水面距离较高,且水流速度较快时,钢管桩顶必须增设横梁并顺水流方向焊接剪刀撑,形成框架体系,保证平台的稳定和使用安全。
4.6 钢结构节点的施工
一般平台采用桁架式或梁式结构且简支于钢桩之上,这种结构抗弯扭能力差,整体刚度不强。本平台钢管桩与主梁、主梁与次梁均采用刚性连接的形式。将平台主梁与钢管桩固结,增强了平台结构整体抗水流或波浪的能力。钢管桩与主梁的刚性连接节点及主梁与次梁刚性连接节点。
5 结束语
高桩码头海上平台的施工较为重要复杂,因此,施工前要全面考虑施工中可能发生的事故,做好相应的预防措施。施工设计中应运用理论和实践经验相结合的方法,利用先进机械设备和工程地质调查手段,完善和总结出桩基设计理论和分析方法,避免海上平台桩基施工中的风险,确保整个工程的安全性。
参考文献
[1]王世军.高桩码头沉桩偏位原因及纠偏措施[J].水运工程,2007,(07)
[2]孙立刚.浅谈高桩码头桩基施工工序与相关技术措施[J].科技促进发展(应用版),2010,(08)
[3]张颖.安全平台支撑体系及其模型的研究[D].北京交通大学,2008
[4]周正兵.板桩码头及高桩码头施工技术[J].水运工程,2004,(10)
[5]岳海林.浅谈高桩码头工程施工阶段监理要点[J].建设监理,2009,(06)
[关键词]高桩码头;桩基平台;施工技术
1 目前我国高桩码头的结构及桩基形式
在我国的码头建设项目中,高桩码头应用最为广泛,它包括桩基结构、上部结构、接岸结构三种结构形式。其中,上部结构又包括梁板式、板式和墩式,而接岸结构常使用斜坡式,斜坡式适能够减少边坡过陡中的码头位移和桩基损坏情况,被广泛应用于软弱地基高桩码头。桩基形式包括钢管桩基、PHC桩基、混凝土方桩基、灌注桩基等四种。高桩码头施工工序多而复杂,因此,桩基施工要具备良好的设备、施工条件等。
2 高桩码头施工中桩基施工常出现的问题
2.1 打桩拒锤现象
在桩基施工中,打桩拒锤是最被关注的问题之一。在桩基平台安装过程中,打桩拒锤是一种不能将桩打到设计深度的现象。强行打桩就会损害桩结构或桩锤。此时只能停止打桩作业或选择其它作业方式继续施工。拒锤的严重后果有时也是难以估计的。
2.2 溜桩现象
在桩基施工的打桩过程中,溜桩是一种贯入速度极其快的现象。正常情况下,海底土壤表层时比较软的,越往下越硬,正常来说打桩时桩的贯入应该由快到慢,而接近设计深度时,每一锤对桩贯入的深度或许只有几公分深。但出现溜桩时,在短时间内桩可能会出现连续下溜现象,下溜十几米甚至几十米深度。溜桩现象在刚插桩的瞬间或打桩的中间过程均会发生。在大型导管架码头施工中,当桩结构尺度增加和桩锤重量加重的话,桩尖到达软弱土层时,其土壤阻力是不足以支撑桩结构及锤的重量的,因此,要事先考虑溜桩的情况并作预案准备,这样才能确保施工安全,避免溜桩造成重大损失。
2.3 桩结构损坏现象
施工过程中桩结构的损坏现象,包括中桩的弯曲和折断。中桩弯曲的原因是由于桩的自由站立过长或使用打桩锤较大的细长桩。在施工设计中,合理分析自由站立并选择合适的施工设备,有利于避免中桩结构的弯曲。中桩的折断则较为严重,中桩折断一般发生在水下裙桩自由站立的情况。为了在水下能连续打桩作业,水下裙桩一般整根预制。
2.4 搭设桩基平台时不确定因素多
在桩基施工过程中,若不确定因素太多而无法确保桩基的正常作业,这样便直接影响到整个工程的进度。在桩基平台的搭设中,钢管支承桩施工平台被广泛应用,其施工作业容易控制,在灌注桩施工时也较为稳固和安全,钢平台形成后对桩基的施工进度影响小。
3 桩基施工中钢管桩支撑式固定工作平台
水上桩基平台的常用形式:(1)通过船只拼装形成浮动式水上平台;(2)使用贝雷桁架或万能杆件拼装,然后构筑于钢板桩围堰、双壁钢围堰、异形钢围堰或锁口钢管桩围堰等围堰中或钢护筒上。
大多数码头工程都选用钢管桩支撑固定式工作平台。平台施工时纵梁选用贝雷架,横梁选用型钢,且横梁上铺设槽钢形成桁架桥。工作平台采用合适型号的钢管作为平台的垂直支撑杆件,并与合适的斜钢管桩搭设,更好地抵抗风、水流力和波浪力的冲击,槽钢和钢管是联接钢管桩之间作用的杆件;作业平台主梁和次梁均选用工字钢搭设,而平台和桁架桥上的行车道板则选用槽钢进行铺设。平台钢管桩的要求:要具有足够强度、刚度及稳定性,能承受竖向荷载和振动力,平台钢管桩之间需要设置多道横向联结,保证平台的稳定性和抗扭性。
4 钢管桩工作平台的技术重点
4.1 钢管桩的定位
单根钢管桩一般能穿透5米厚的卵石层深达岩层。水流冲击会影响钢管桩的下沉就位,所以,钢管桩定位时应在水流速度较慢时施工有利,也会减少变形量。钢管桩的定位,通过大桥控制网布设的临时控制点使用全站仪来定位。
4.2 钢管桩沉入及其固定
钢管桩施工时,采用功率60kw以上振动打桩机进行喷射式施工。喷射时两根喷射管对称安装在钢管桩的两侧,与桩端保持半米距离,喷射水压约0.7~1.4兆帕。钢管桩倾斜率应少于1%,位置偏差应少于3米。钢管桩施工时,必须连续进行,打桩同时还要不断将已就位的钢管桩连成一体,这样在施工过程中才能有效提高钢管桩的抵抗变形能力。钢管桩之间的连接,如图1。在钢管桩和钢护筒底口的外围抛沙袋来固定钢管桩底,沙袋堆积高度以1.5米为宜。
4.3 钢管桩的拔除回收
钢管桩使用完毕后必须拔除并进行回收利用:(1)钢管桩埋深较浅时,拔除方式可用水平力拉倒方法;(2)钢管桩埋深较大时,选择在浮吊上安装双频振动锤向上拔出。除此以外,可在水下覆盖层处用氧气吹割方法。
4.4 斜钢管桩的施工
设置斜钢管桩,能有效地提高施工平台的抗侧移能力及确保其稳定性,保证水域桩基施工的安全性。斜钢管桩的施工方法:锤笼吊打法或可移式水上平台施工法。
4.5 钢管桩作业平台的结构施工
钢管桩全部打入下沉结束后,还需根据水位和后续工作确定一个合理标高。首先,在桩顶横梁上先安装纵桁梁,再在横梁节间支点上安装横向工字钢梁并用抱箍固定好,最后在横钢梁上铺设竹及槽钢,平台便完成,如图2。平台施工时应注意钢管桩的稳定性。当平台离水面距离较高,且水流速度较快时,钢管桩顶必须增设横梁并顺水流方向焊接剪刀撑,形成框架体系,保证平台的稳定和使用安全。
4.6 钢结构节点的施工
一般平台采用桁架式或梁式结构且简支于钢桩之上,这种结构抗弯扭能力差,整体刚度不强。本平台钢管桩与主梁、主梁与次梁均采用刚性连接的形式。将平台主梁与钢管桩固结,增强了平台结构整体抗水流或波浪的能力。钢管桩与主梁的刚性连接节点及主梁与次梁刚性连接节点。
5 结束语
高桩码头海上平台的施工较为重要复杂,因此,施工前要全面考虑施工中可能发生的事故,做好相应的预防措施。施工设计中应运用理论和实践经验相结合的方法,利用先进机械设备和工程地质调查手段,完善和总结出桩基设计理论和分析方法,避免海上平台桩基施工中的风险,确保整个工程的安全性。
参考文献
[1]王世军.高桩码头沉桩偏位原因及纠偏措施[J].水运工程,2007,(07)
[2]孙立刚.浅谈高桩码头桩基施工工序与相关技术措施[J].科技促进发展(应用版),2010,(08)
[3]张颖.安全平台支撑体系及其模型的研究[D].北京交通大学,2008
[4]周正兵.板桩码头及高桩码头施工技术[J].水运工程,2004,(10)
[5]岳海林.浅谈高桩码头工程施工阶段监理要点[J].建设监理,2009,(06)