大管桩全直桩码头工程

1、典型案例(n l)分析SCT三期大管桩全直桩码头工程一级注册建造师（港口与航道工程(gngchng)）继续教育课程2012年11月王定武共六十一页一、工程概况(gikung)-地理位置 深圳港蛇口港区三期集装箱码头5-9#泊位工程(gngchng)位于深圳蛇口三突堤，北部紧邻二期工程(gngchng)的3#、4#泊位。共六十一页一、工程概况(gikung)-总体照片三期5-9#泊位码头(m tou)及道堆全景共六十一页南护岸(h n)及7#泊位前沿一、工程概况(gikung)-总体照片共六十一页道路(dol)、堆场总体一、工程(gngchng)概况-总体照片共六十一页一、工程(gngchng)

2、概况SCT三期工程总投资34亿元，建设规模为5个10万吨级集装箱专用(zhunyng)泊位、道路堆场及其配套辅助建筑。码头设计年通过能力300万TEU，码头水工结构按靠泊15万吨集装箱船舶设计，深水岸线总长2090m，码头宽度40m，另外还有总长444m的南、北两个护岸。共六十一页 码头为高桩梁板式结构，桩基采用1200-1400mm直径预应力砼大管桩，前后轨道梁为1400mm双桩，中间排架为1200mm单桩，7#泊位因岸桥为双小车全部采用1400mm直径大管桩。码头共分为30个结构段，码头面高程+5.41m，前沿水域底标高-18.0m，码头配备21台岸桥、堆场配备63台场桥以及(yj)其它相

3、应流动机械设备。一、工程(gngchng)概况码头标准断面图共六十一页SCT三期后方道路(dol)堆场分为砼板块与高强联锁块铺面两种结构。道路(dol)堆场工程包括码头前方作业地带、港区道路(dol)、重箱堆场区、轮胎龙门吊跑道梁、拖挂车道总面积58.4万m2。一、工程(gngchng)概况道堆工程(gngchng)共六十一页工程(gngchng)相关单位 建设单位：安迅捷集装箱码头（深圳）有限公司(yu xin n s) 设计单位：中交第四航务工程勘察设计院有限公司 监理单位：深圳海勤工程管理有限公司 监督单位：深圳市交通工程质量监督站 承建单位：中交第四航务工程局有限公司 参建单位：中交四

4、航局第二工程有限公司共六十一页二、码头(m tou)总体工艺流程基槽挖泥基槽回填(hutin)砂水上沉桩回填(hutin)砂振冲护岸抛石回填(hutin)开山石桩芯桩帽施工预制梁安装现浇横梁施工预制板安装码头现浇面层施工现浇电缆隧道施工现浇简支板施工附属设施安装共六十一页1、施工水域安全管理难度大 三期工程南面紧临已投产的二期3-4#泊位，8-9#泊位前沿180m即为赤湾主航道，两面进出各型船舶繁忙；加上施工水域狭窄，挖泥、沉桩等施工船舶存在(cnzi)较多的交叉作业情况，水上施工交通风险非常大。SCT进港(jn n)主航道 赤湾港进港主航道 三、工程施工情况-特点与难点共六十一页 施工中通过

5、采取：（1）护岸棱体与后方回填并进改水上为陆上(l shn)施工工艺减少水上船舶使用频率，降低水上安全风险；（2）与海事等相关部门成立联调工作组，加强协调、通畅信息、保障值班与调度，使整个三期工程在施工过程中没有发生一起水上交通事故。三、工程施工情况-特点(tdin)与难点共六十一页 2、桩基结构1200-1400全直桩大管桩运用与改进(gijn) 三期工程地质复杂，软弱土层分布不均匀，岩面起伏大，沉桩难度大，为使大管桩能有很好的适应性，尤其是耐锤击性，对管桩的制桩和沉桩施工进行了多个方面的改进，保证了三期沉桩质量和施工的顺利进行。三、工程施工情况(qngkung)-特点与难点共六十一页四、主

6、要分项施工(sh gng)及控制重点基槽挖泥 基槽挖泥采用一组抓扬式挖泥船加自航式泥驳进行施工，用GPS进行测量定位。基槽开挖宽度从码头前沿线至岸坡脚处挖泥底面标高以土质控制为准。挖泥进度根据沉桩和基槽换砂进度合理安排，既要为基桩施打和基槽换砂提供足够工作面，施工流水步距保持一定(ydng)距离。共六十一页 在基槽挖泥验收后立即进行回填(hutin)砂施工，以免造成基槽回淤，回填(hutin)砂垫层至-18.0m标高，基槽回填砂为含泥量不大于5，水下休止角不小于32的中粗砂。基槽回填砂由皮带运输船和定位驳开底驳配合进行，填砂施工的控制重点为顶面标高控制。四、主要(zhyo)分项施工及控制重点基

7、槽填砂共六十一页 为管桩能顺利穿过换填砂层，振冲砂工序放在沉桩后进行，回填砂振冲使用75t横鸡趸船配2台75KW振冲器进行，振点梅花(mihu)型布置，点距为2.5m，振冲施工沿海、岸侧依次推进，工序完成后进行标贯检测，振冲后回填砂的标贯要求N15击。四、主要分项施工及控制(kngzh)重点振冲砂共六十一页 大直径预应力混凝土管桩简称“大管桩”。大管桩是国家“六五(li w)”期间的国家级攻关项目，于1985年开发成功，并于1986年获得国家科技攻关奖。大管桩主要应用于大中型码头、桥梁及防波堤工程。 四、主要(zhyo)分项施工大管桩共六十一页四、主要分项施工大管(d un)桩特性 预应力混凝

8、土大直径管桩是采用分段成型混凝土管节、并经蒸养、水养，管节间涂刷粘结剂、张拉预应力钢绞线、预留孔道(kngdo)内压力灌注水泥浆体、钢绞线自锚等工艺手段拼接而成所需长度的管桩。本工艺生产的大管桩具有强度高、密实性好、耐锤击、低空隙率、低渗透性、承载力高等性能。共六十一页四、主要分项施工(sh gng)大管桩设计 本码头设计采用大管桩方案的主要因素：（1）持力层比较好，作为(zuwi)大管桩主要持力层的强风化岩埋藏深度适中(主要桩长在32-50m），费用较省。（2）码头的位移和沉降较小，本工程大部分地段的地基土层较好，减少了施工期码头的位移和沉降对大管桩的不利影响，保证了大管桩的可靠性。（3）大

9、管桩在临近的赤湾广泛成功应用，有便利的施工条件和可借鉴的工程经验。（4）直径1.4m 大管桩具有更大的承载力，更能满足桥吊轨道下压桩力，承载力能满足采用较大的排架间距和降低费用的需要。（5）较好的经济性，大管桩具有经济节省，防腐费用低的优点，用大管桩方案比钢管桩方案节省约3.5万元/m。共六十一页1.3管节生产工艺管节制(jizh)作工艺流程1.大管(d un)桩工艺简介共六十一页四、主要分项施工(sh gng)大管桩制桩钢筋(gngjn)滚焊管节装模管节成型抽芯脱模管节蒸养或管节池水养护OR共六十一页四、主要(zhyo)分项施工大管桩制桩管节拼装(pn zhun)纵向绞线张拉孔道压浆成型转堆

10、检验出厂共六十一页1.3管节生产工艺-钢筋(gngjn)笼制作 管节的通常采用8或10盘圆钢筋，经拔丝机上冷拔后使用，冷拔钢筋可以提高钢筋的抗拉强度、并且冷拔后，钢筋外表去除氧化层、保证焊接点牢固。 钢筋笼在滚焊机上自动点焊编制成型，该工艺具有如下(rxi)特点笼架两端可以自动（或手动）焊成平圈；钢筋笼架的环筋距离可以设定，可以全部设成等螺距，亦可以焊成两端在设定长度内的一个螺距，中间另外设定螺距。1.大管桩工艺简介共六十一页1.3管节生产工艺-钢模组装(z zhun) 该环节将钢模、模板端盖、钢筋笼、拉杆等人工组装在一起。装模前清理合缝口杂物，涂上黄油，拧紧合缝口螺丝。钢模内壁涂刷脱剂，放入

11、钢筋笼，放置专用垫块。然后端盖，拉杆螺栓安装(nzhung)必须对称拧紧。拧紧拉杆须用60cm长的专用扳手，用全力拧紧，然后用力矩扳手抽样检查。1.大管桩工艺简介共六十一页1.3管节生产工艺-管节成型(chngxng) 大管桩采用干硬性(yngxng)混凝土，皮带机往复布料，均匀连续进行，一次完成。1.大管桩工艺简介共六十一页1.3管节生产工艺-复合法成型(chngxng)工艺 管节采用离心振动辊压相结合的复合法工艺成型。 振动是复合工艺的关键。由于(yuy)成型机中支撑钢模旋转的托轮采用充气橡胶拖轮，钢模支撑在一个弹性体上，从而可在钢模外侧施加振动力。振动促使钢模内混凝土液化，尽量去除残留的

12、空气泡使之形成一个密实体，克服了一般离心成型混凝土分层离析的弊端。辊压在制造管节过程中保证布料均匀，提高管节内壁表面的光滑度和密实性。离心是复合工艺的基本。钢模在转动时，离心力使混凝土拌和物趋向钢模侧壁密实，而富裕水分被挤到内侧排出，从而使水灰比减少到一个很低值，从0.3低到0.28左右。1.大管桩工艺简介共六十一页 混凝土管节成型后，采用蒸汽养护，目的是为了加快(ji kui)混凝土早期强度，缩短拆模周期，加快(ji kui)钢模的周转，提高管节的产量。管节蒸养制度：静定时间：2小时（管节吊入蒸养坑，30干热保温静停）；升温时间：2小时（301小时 45 1小时 65）。恒温时间：4小时（6

13、5）。降温时间：2小时（651小时 401小时 室温）。1.大管桩工艺(gngy)简介1.3管节生产工艺-管节蒸养共六十一页 钢模拆除在抽芯机上完成，抽芯台座四个支点(zhdin)保持水平，油泵拉杆抽芯整体拉出，管节采用U型钩，从钢模内拉出。1.大管桩工艺(gngy)简介1.3管节生产工艺-抽芯拆模 混凝土管节脱模后，随即进行端面磨光，然后进行水养7天。水养的目的是使混凝土充分水化反应，提高混凝土的水密性和强度，以适应海工混凝土的耐久性和抗渗性要求。1.3管节生产工艺-水养及堆存共六十一页1.4管桩拼接(pn ji)工艺1.大管桩工艺(gngy)简介管桩拼接制作工艺流程共六十一页1.4管桩拼接

14、(pn ji)工艺-上线检查 对即将拼接的每节管节进行外观质量检查；同时(tngsh)对检查情况认真做好记录，并对发现问题管节及时做出调整。1.大管桩工艺简介1.4管桩拼接工艺-端磨 清理共六十一页1.大管(d un)桩工艺简介1.4管桩拼接(pn ji)工艺-开透气孔1.4管桩拼接工艺-涂环氧，拼接，调线 端面清洗、涂抹粘结剂、拼合、穿钢绞线、上锚具等。调节管节时必须确保拼缝弯曲矢高、错牙等相关要求。拼接所采用的粘结剂为ETH型粘结剂，主要成分为环氧树脂。固化后抗压强度大于70 90MPa，抗拉强度大于26 MPa，抗弯强度大于45 MPa。均高于管桩混凝土各项强度指标。 透气孔设置，桩长3

15、8m，通气孔设3个，第2、3、4节各设1个并螺旋布置。桩长38m，通气孔设4个，第2、3、4、5节各设1个并螺旋布置。共六十一页 采用四个顶“十”字张拉工艺，并分级缓慢(hunmn)进行，使管桩应力施加均匀对称，并控制张拉速度。使张拉时管桩应力更均匀缓慢(hunmn)传递。1.大管桩工艺(gngy)简介1.4管桩拼接工艺-管桩张拉1.4管桩拼接工艺-灌浆 水泥浆体采用水泥净浆，标号M40。高速搅拌机搅拌，水泥浆从桩顶向桩尖压送，待出浓浆后，关闭出浆口阀门，并保持一定压力一定时间，以保证浆体密实性。待水泥浆体初凝后，拆除保压阀门。 共六十一页 待灰浆达到一定强度后，切割钢绞线，由锚具锚固变为灰浆

16、自锚。 同时进行防腐(fngf)涂层及玻璃丝布包裹。1.大管桩工艺(gngy)简介1.4管桩拼接工艺-放张堆存共六十一页预制大管桩采取了3项工艺改进(gijn)措施：桩顶2m范围(fnwi)管节掺钢纤维提高耐冲击性特殊地质段采用混凝土桩与钢管组合桩锤击应力影响大的桩顶及桩尖段管箍筋加强四、主要分项施工及控制重点水上沉桩共六十一页 混凝土大管桩水上 沉桩施工(sh gng)由四航局粤工桩4船组承担，施工桩锤使用上海产的D125型。沉桩定位采用GPS系统，各分段桩由陆侧往海侧阶梯形展开，SCT三期共沉桩1836根，在沉桩后及时对施打完成的桩进行夹桩。四、主要分项施工及控制重点(zhngdin)水上

17、沉桩共六十一页四、主要分项施工(sh gng)及控制重点大管桩沉桩锤击能量控制根据沉桩重锤轻打的原理，沉桩采用D-125型柴油(chiyu)锤沉桩施工。在桩锤能量正常的情况下，锤的能量可用锤击数/分钟控制。1200mm的砼大管桩用一档施打；1400mm的砼大管桩用二档施打，三档收锤。如桩无法穿透砾砂层，砾砂层下又存在软弱夹层土质，可考虑提高一个档位施打。在施打过程中，要注意观察桩顶的完整性，注意桩顶压应力控制在20-25MPa。D-125型柴油锤的档位和锤击数/分钟对照表档位1档2档3档4档锤击数/分钟42击44击40击42击38击40击36击38击每次打击能量60%250200Nm73%30

18、4410 Nm89%371130 Nm100%417000 Nm共六十一页四、主要(zhyo)分项施工及控制重点大管桩沉桩 砼大管桩与土壤接触(jich)面积大，在同种地质情况下，相对其他类型桩产生的摩擦力大，承载力的恢复系数也高（恢复系数1.201.50）。 停锤控制标准：以贯入度控制为主并结合入土深度的控制形式，1200mm的砼大管桩桩锤二档能量最后三阵平均贯入度按不大于5mm/击，1400mm的砼大管桩桩锤三档能量最后三阵平均贯入度按不大于4mm/击。桩的入土深度一般在16m27m之间，如桩尖进入花岗岩并达到设计标高，贯入度仍不能满足设计要求，可适当放宽停锤标准。1200mm的砼大管桩可

19、按8mm/击控制，1400mm的砼大管桩可按6mm/击控制。 出现异常情况及时与监理、设计方沟通解决。共六十一页四、主要(zhyo)分项施工及控制重点大管桩沉桩避免(bmin)偏心锤击砼大管桩耐锤击性差，如沉桩过程中发生偏心锤击，很容易导致桩顶破碎，使桩无法继续施打，直接影响沉桩进度，为尽量避免偏心锤击 。避免水锤效应为避免水锤效应，砼大管桩预制时，在桩顶三节管节留有排气孔。但在高潮位桩顶标高偏低的情况下，排气孔进水后排气不畅会产生水锤效应，严重时会造成桩顶产生竖向裂缝，则应在替打底部和侧面开连通排气孔，通过替打排气解决此问题。排气孔在施工桩帽前应认真进行潜水封堵。共六十一页水上吊桩 1400

20、mm直径大管桩单位重量达到(d do)1.5t/m，单桩最大重量达到90t，对沉桩船的起重能力，机械操作安全要求较高，另要充分考虑预制砼大管桩的特性，认真配置吊索具并严格控制吊点位置。封仓拖航 选择适应能力的拖航设置，应有(yn yu)完善的封仓方案和务必确保做好封仓加固措施的实施，拖航过程做好风浪预防，确保拖航安全。四、主要分项施工及控制重点水上沉桩共六十一页替打的设计制作应重点考虑(kol)耐锤击性剑麻绳制成的绳垫为大管(d un)桩最佳选择麻绳垫上下层均铺一层双层夹桩垫片SIKA 743型号环氧砂浆快速修补桩头四、主要分项施工及控制重点水上沉桩共六十一页 在典型地质位置进行大管桩静载试桩

21、，为检验大管桩承载力、设计桩长和施工停锤标准提供了充分的依据。静载试桩进行了竖向压桩和拔桩试验、PDA大应变检测和抽水观测桩身完整性，为码头桩长设计和施工停锤提供有力依据。 施工期主要大管桩承载力检测主要采用PDA，检测频率15%，并对部分进行复打动(ddng)测。 桩身完整性主要手段为小应变法，裂缝主要采用桩内抽水检查。四、主要分项施工及控制(kngzh)重点试桩、检测共六十一页大管桩沉桩施工采取的工艺(gngy)改进措施：采用D125锤“重锤轻打”工艺(gngy)，不断改进沉桩技术1改进替打结构和锤垫形式，合理控制桩顶应力2通过试桩先行、阶段小结及时调整停锤标准并优化桩长3四、主要分项施工

22、及控制重点水上沉桩共六十一页3、护岸抛石(po sh)对管桩位移控制 本工程为窄承台大棱体，护岸抛填石厚度达20m，抛填施工时控制预应力大管桩位移是重大难点(ndin)。施工中采取的主要措施有：（1）抛石前用型钢对管桩进行夹桩加固；（2）进行典型施工评估，严格控制抛填顺序和分层厚度；（3）每周进行管桩偏位及棱体沉降监测和预警，及时动态调整抛填顺序。三期抛石期间大管桩位移均控制在50mm以内，经低应变抽检桩身全部完好。四、主要分项施工及控制重点棱体抛石共六十一页护岸抛石(po sh)顺序图四、主要分项施工及控制(kngzh)重点棱体抛石共六十一页 大管桩芯底板采用反吊结构，施工前需请潜水员进行管

23、壁堵塞水孔工作。大管桩帽视潮差情况可采用钢抱箍和反吊两种工艺。反吊支架工艺，可以(ky)解决了桩帽底模支架安拆时所受的低潮位限制。四、主要(zhyo)分项施工及控制重点桩帽施工共六十一页 预制梁板安装桩船与沉桩施工穿插进行，在桩四沉桩任务紧租用100t鹤嘴式起重船，既提高了安装效率又降低了安装成本。桩四船起重量40t时的安装跨度为28m，主要负责前轨道梁、纵梁、靠船构件和海侧3跨面板的安装，陆上吊机选用(xunyng)CCH150t履带吊机，负责后轨梁及岸侧预制面板的安装，三期5-9#泊位共安装构件4699件。四、主要分项施工及控制重点(zhngdin)梁板安装共六十一页 桩帽及上部结构模板安

24、装由陆域回填区的履带吊机进行，其中为减少陆域回填及吊机荷载对大管桩偏位的影响，沿横向利用型钢对浇注成型的桩帽进行加固，加固后进行后开山石回填，即将水上施工改为陆上(l shn)依次推进施工。四、主要分项施工及控制重点(zhngdin)上部结构共六十一页 现浇横梁底模支承在安装于桩帽预埋螺栓的钢支墩上，横梁底模采用组合钢模板，侧模采用组合钢木模板 。现浇梁模板支架等材料用履带吊装。现浇横梁组织采用流水作业，现浇横梁、轨道(gudo)梁、纵梁、前边梁均采用C45高性能混凝土。四、主要分项施工及控制(kngzh)重点上部结构共六十一页 码头面层采用低水化热水泥C35掺聚丙烯纤维混凝土。施工时分块浇注

25、(jio zh)、多次找平抹面，覆盖土工布加强养生并及时锯缝处理，有效控制面层裂缝，表面平整、密实，观感效果保持较好的水平。四、主要分项施工及控制(kngzh)重点码头面层共六十一页 SCT三期5-9#泊位预制构件(gujin)包括预应力构件(gujin)和非预应力构件(gujin)两部分，除靠船构件(gujin)、扭王字块，其它主要构件(gujin)均为先张法预应力构件(gujin)。预制构件(gujin)场设置在最后完工8#泊位后方陆域总长约300m，共设置制梁台座2座，制板台座2座，设置80t龙门吊一座作业半径30m。四、主要(zhyo)分项施工及控制重点预制构件共六十一页四、主要分项施

26、工及控制重点(zhngdin)预制构件预制构件(yzh gujin)场总平面布置图共六十一页码头后方地基处理点夯夯能5000KN.m，普夯夯能1000KN.m，能量(nngling)过渡区域夯击能2500KN.m，夯点呈正方形布置，夯点间距5m，施工工艺为二遍点夯一遍普夯。四、主要分项施工及控制(kngzh)重点地基处理共六十一页RTG距道梁、调车道砼施工控制重点为面层混凝土质量施工过程中，对砼的塌落度、和易性等性能进行全程监控检测，对下灰顺序、振捣、刮平、滚浆、抹面、拉毛等各个(gg)施工工序严格控制。四、主要分项施工及控制(kngzh)重点道路堆场共六十一页 为了保证大面积联锁块铺砌的平整度、线条和观感效果，采取了4项主要新工艺措施： 针对箱区情况设计新的联锁块尺寸：重点是长和宽的尺寸配合，有效的保证了“可铺性”和“可调性”，为铺砌线条的保证奠定了基础； 电脑预排版技术：在CAD中