大丰港石化码头振动锤沉桩施工技术

1、大丰港石化码头振动锤沉桩施工技术三航江苏分公司大丰港石化码头工程项目部 高自兵 1 引言桩基础在港口、桥梁、工业民用建筑及海洋工程中占有非常重要的位置，在不同的地质构造、施工条件、自然条件下选择与其相适应的桩基，并根据所选用的桩基采用合适的沉桩工艺进行施工显得尤为重要，下面以盐城大丰港石化码头工程为例，初步探讨如何在浅滩进行振动锤沉桩施工。2 工程概况2.1 工程简介大丰港石化码头工程位于大丰港二期工程以南600米，本工程分为引桥工程及码头工程，码头工程为5000吨级化工泊位两个（兼顾50000吨级），50000吨级植物油泊位一个，引桥工程长2895m，宽10m，为高桩梁板结构。引桥共有101

2、个排架，包括84榀横梁及17个墩台，间距均为24米。大丰二期码头振动锤沉桩大丰石化码头2.2工程地质工程所在区域各层岩性及特征概述如下：1层-砂质粉土夹粉砂(Q4m)：灰黄、青灰色，湿，松散-稍密。切面无光泽，干强度韧性低，含少量云母碎片，粉砂为松散-稍密状，局部夹少量粉质粘土薄层，具微层理。 2层-砂质粉土夹粉砂(Q4m)：灰黄、青灰色，湿，稍密-中密。切面无光泽，干强度韧性低，含少量云母碎片。层-粉质粘土、粘土(Q4m+al)：灰黄、灰青色，可塑，稍有光滑，干强度韧性中等，具铁锰质浸染，局部夹少量粉砂及粉土薄层。1层-粉质粘土夹粉砂(Q4m)：灰青色，软塑为主，稍有光滑，干强度及韧性中等偏

3、低，夹粉砂薄层，局部呈互层状，含少量腐殖物，局部夹淤泥质粉质粘土，土质不均。2层-砂质粉土(Q4m)：青灰、灰色，湿，稍密-中密，无光泽，干强度及韧性低，摇振反应迅速，性质趋近于粉砂。局部夹粉质粘土薄层。3层-粉砂(Q4m)：青灰色，饱和，稍密-中密，级配差，矿物成份石英、长石、云母等，局部性质趋近于砂质粉土，见少量贝壳碎片。4层-粉质粘土夹粉砂(Q4m)：青灰、灰色，可塑，局部软塑，稍有光滑，干强度及韧性中等偏低，含少量腐殖物。夹较多粉砂薄层，局部与粉砂呈互层状。土质均匀性较差。5层-砂质粉土(Q4m)：青灰、灰色，湿，中密，无光泽，干强度及韧性低，摇振反应迅速，性质趋近于粉砂。局部夹粉质粘

4、土薄层。6层-粉砂(Q4m)：青灰色，饱和，中密，级配差，矿物成份石英、长石、云母等，局部性质趋近于砂质粉土，见少量贝壳碎片。7层-粉质粘土(Q4m)：青灰色，软塑，稍有光滑，干强度及韧性中等，局部夹粉砂薄层，含少量腐殖物，局部为淤泥质粉质粘土，土质不均。土层主要物理及压缩性指标表（表一）层号岩土名称含水率()天然密度(g/cm3)孔隙比e液性指数IL压缩系数及模量渗透系数a1-2(MPa-1)ES1-2(MPa)垂直Kv(10-7cm/s)水平Kh(10-7cm/s)1砂质粉土夹粉砂25.81.960.720/0.1215.1813662砂质粉土夹粉砂25.61.960.733/0.1215

5、.7818325粘土、粉质粘土29.01.970.7900.690.296.446.2152.661粉质粘土夹粉砂33.01.900.9001.190.385.2852.08175.42砂质粉土29.81.920.829/0.219.7063963粉砂24.31.970.696/0.1314.75311004粉质粘土夹粉砂32.71.900.8971.060.355.5980.4690.765砂质粉土26.91.940.765/0.259.2527.297.76粉砂25.01.970.707/0.1215.04185587粉质粘土局部夹粉砂34.81.880.9541.150.385.1926

6、.3282.502.3地形水深大丰港一带海岸平直，走向NNW-SSW，属堆积型粉砂淤泥质海岸，地表岩性以粉砂及粉土为主。拟建引桥区部分位于潮间带内，潮间带长约7km，地势较平坦、宽阔，由西向东自然坡降约4。部分已人工围田或吹填，浅海区海底地势较为平坦，自然坡度约为7，局部受海潮冲刷作用下略有起伏。施工区域泥面标高(当地理论最低潮位基准面)为+1m-2m，水深为0.5m4.5m。3 施工工艺选择引桥91#101#排架桩基原设计为部分打桩船施打PHC桩施工，部分灌注桩施工，由于该施工区域为浅滩，打桩船沉桩施工效率较低，同时后方引堤未开始施工，灌注桩施工砼供应较为困难，根据工程实际情况，对比分析各种

7、桩基施工的优缺点（见表二），最终设计同意变更为采用振动锤沉桩方案。桩径为1000mm，壁厚16mm18mm，桩长分为41m、43m、45m、47m四种，共计78根桩。 桩基施工工艺对比 表二施工工艺优点缺点打桩船沉桩施工施工技术成熟，沉桩速度快，效率高，质量易控制，对水深要求较高，在浅滩处沉桩须赶潮水作业，会导致施工效率降低，振动锤沉桩施工基本不受潮水限制，可全天候作业，施工速度快，施工使用临时平台，可移动施工，施工成本较低。但桩对接时对船体稳定要求较高，即受风浪影响较大；对电焊工的操作水平要求较高，必须及时进行探伤检测，质量控制是关键灌注桩施工施工技术成熟完善，质量易保证对后方道路要求较高，

8、必须能保证混凝土的连续供应。4 施工工艺流程及控制要点4.1 施工流程测量粗定位根据设计桩长，将每根桩分为三节焊接沉桩，具体振动锤沉桩施工流程如图1所示：安装定位架测量精确定位焊接井字梁吊放第一节桩振动沉桩第一节吊放第二节桩对接、焊接接桩探伤检测振动沉桩第二节吊放第三节桩对接、焊接接桩探伤检测振动沉桩第三节测标高、复测桩位施打下一根桩移船施打下一排架排架沉桩结束图1 振动锤沉桩施工工艺流程图4.2 测量定位、安放定位架、加固井字梁打桩前由测量粗定位，移船并吊放提前制作好的定位架，如图2所示。再由测量精确放线定位桩位，对应桩位施工人员在定位架上加固井字梁。吊放定位架，测量放线定位，加固定位井字梁

9、。测量采用GPS测量仪器，测量水平误差5cm，符合设计和规范要求（30cm）。 （ 图 2）4.3 振动锤的选择根据振动锤的激振力大于土的摩阻力来选择，振动锤克服土的摩阻力后，才能将桩沉入土中，既FVFRFV振动锤的激振力（KN）FR土的摩阻力（KN）土的摩阻力按下式计算FR=fULL桩的入土深度（m）U桩的周边长度（m）f土层单位面积的动摩擦力（KN/m2），可按下表估算（表三）砂性土黏性土标准贯入击数f（KN/m2）标准贯入击数f（KN/m2）0410021041015241510302048203050258152550401530403050求到土的摩阻力后，可根据下表选用合适的振动锤

10、。（表四）4.4 吊桩并沉桩第一节桩根据水深要求，沉桩选用吊重为50t的小型起重船（可搁浅作业），起重船吊起第一节钢管桩，放置到加固好的井字梁中，振动锤沉第一节钢管桩到合适高度。第一节钢管桩桩身垂直度要严格控制，保证桩身垂直度1%。根据工程地质条件及设计承载力要求，沉桩设备采用DZ-90型振动锤。（见图5） DZ-90型振动锤性能参数表 （表五）性能参数电动机功率90千瓦偏心力矩500Nm激振力677KN空载振幅9.0mm允许拔桩力300KN桩锤质量5864Kg4.5 焊接接桩、沉桩第二节桩吊起第二节钢管桩，与第一节钢管桩对接，焊接第一节与第二节钢管桩，钢管桩焊接节头部位按照桩基规范进行坡口焊

11、接，焊接须专业焊工进行操作，焊接完成后，接桩焊接完成后要及时进行探伤检测，经探伤检测（见图3）合格后，吊振动锤沉桩到合适位置。4.6 焊接接桩、沉桩第三节桩 （图 3）吊起第三节桩，焊接与检测步骤与第二节施工相同，检测完毕，依照测量标高和设计标高，吊振动锤沉桩至设计标高。 4.7 移船沉桩下一个排架 一个排架沉桩完成后，移船位，并用起重船起吊定位架放入下一沉桩位置。施工顺序为从东向西依次沉桩，最后两个排架待吹填完成后再进行施打，防止由于主动土压力致使已沉桩发成平面的位移。5 试验及检测5.1 探伤检测桩节焊接完成后，要及时进行探伤检测，确认焊接效果。对已完成沉桩进行探伤检测，探伤检测比例不小于

12、焊缝总长度的10%，现检测等级均为级。 5.2 静荷载试验根据设计要求对Y15#墩台试桩1进行了静荷载试验（快速法），由上海港湾工程质量检测有限公司负责静荷载试验，见图4。 （图 4）具体检测结果如下：检测结构为极限承载力不小于5775KN，大于试桩的抗压设计承载力3571KN，也大于设计抗压初估值5250KN。满足设计要求。6 其它施工注意事项6.1 钢管桩制作由于本工程每根钢桩分为三节，采用人工焊接，为保证工程质量，对制桩要求较高，桩直径允许偏差2mm。6.2 焊接接桩本工程主要施工部分均为人工焊接接桩，这对电焊工的焊接水平要求较高，所有电焊工均需经过严格培训。6.3 防腐钢管桩自桩顶向下020m采用重防腐涂层，涂层厚度为1100µm（防腐涂料为725L-H53-9环氧重防腐涂料），桩顶向下2035m采用轻防腐涂层，涂层厚度为600µm，在吊装、焊接、沉桩过程中易受损，在施工过程中要注意保护防腐涂层不被破坏，如有破坏处，需及时补涂防腐涂层。