钢板桩码头施工技术要点

钢板桩码头施工技术要点摘要：板桩码头作为码头的主要结构形式之一，已经在我国沿海和内河地区得了广泛的应用。板桩码头的特点是依靠板桩或板桩墙下端嵌入地基达到工作状态，其上端来用锚碇结构。板桩结构不仅应用于码头工程，更广泛应用于其他挡土和挡水工程。该结构的优点主要有结构简单、造价低、施工方便，可先打板桩后挖港池，以减少挖填土方量。应用较多的板桩材料有钢筋混凝土板桩和钢板桩两种。钢筋混凝土板桩的耐久性较好，造价相对较低;钢板桩造价较高，但其质量小、强度高、锁口紧密、止水性好、沉桩容易，且具有环保、节能、高效和可重复利用性能，因此在港口水工工程和其他工程中有着广泛的应用前景。关键词：钢板桩；施工；要点钢板桩本质为型钢，其主要特点是带有锁口，其截面有多种形状，最常见的是直板形以及槽形等等，规格尺寸不一。钢板桩的主要优点是：强度比较高；能够于深水里面进行项目施工；除此以外，能够快速成型，节省建设成本，通常被应用在中小型码头项目中。一、 钢板桩施工要点1.1质量控制标准对于垂直度方面的具体要求是，偏差（相比于桩长）不能超出2%；对于桩顶高程的要求是，偏差应控制在5cm左右；对于弯曲度方面的具体要求是，应低于桩长的1%，对于翘曲度方面的要求则是，应低于桩长的2%。1.2施工难题处理（1）在实际施工阶段，如果遭遇大的漂石，且难以碎裂，应选用转角桩等来进行作业，并选择绕过，确保施工操作符合设计方面的要求。（2）如果使用基础的钢板桩，沿轴线的倾斜过大，且难以完成修正，则选用上宽下窄的异形桩来操作。二、 整体建模分析ABAQUS软件工具构建模型，相应的结构选择要依据现场状况来定，码头的建设一般为狭长体系，除了两侧，中段的受力情况比较接近，在分析过程中为了减少数据计算，取2m宽，也就是4根桩的宽度来分析。本次研究中，设计数值要按照施工项目的实际情况进行分析，使用Q235级钢材，土体则选用经过修改的相关模型来分析。此外，还应确保桩体沉放完成后的受力平衡，在开挖阶段实现相应力的释放，最后在码头的一侧增加负载，依据给出的方案及相关建设标准，其值确定为50kPa。2.2有限元结果分析（1） 锈蚀作用的影响。运用数据模型对桩体未经过锈蚀，以及锈蚀达到20%、40%时所受到的影响进行具体分析，研究发现，受到侵蚀的桩体的强度有所减弱，使用效果明显不如从前，发生的位移有所增加。对于所遭受的不同锈蚀程度，钢板桩码头的位移是比较相近的，最大值均发生在池底上部，而池底下部则表现出的是逐步减小，到了桩底下面，又有一定程度的增加。（2） 改善土体性能法。如果想要对桩前的土体性能有所改善，并改进锚固效果，可选用打桩或是抛石等手段；如果想要对桩后的土体性能有所改善，可选用CAM等方法，能够有效的改进桩后土层粘结参数等数据，使得相应受力尽可能的释放到下面的地基上，减轻桩体的受力，进而改善整个构件的挡土效能。应用此方法对锈蚀程度达到40%的钢板桩码头进行处理，假定粘结参数等均为处理之前的1.5倍，改变的区域为前、后10m左右，高度则达到桩底为止。结果表明，改善土体性能法的应用效果显著，有效的限制了钢板桩的变形，提高了其使用质量。（3） 桩后增建连续墙法。使用该方法，可有效的减轻桩体所受到的水平方向的压力，进而改进系统构件的应用效能。对于该方法的使用，经过可行性分析后，对锈蚀程度达到40%的桩体进行处理。增建连续墙后，钢板桩码头的最大位移仅为7.2mm，且出现在了池底周边的区域。此后，运行情况良好，大部分的受力被连续墙所承受，传送到了地下，通过对比增加连续墙前后的水平位移曲线可发现，钢板桩下部的位移要更大一些，这是由于受到连续墙的阻滞，导致最大位移发生在了下端位置。三、码头钢板桩施工3.1具体施工工艺3.1.1钢板桩加工（1） 除锈防腐。首先对需要涂层防腐区域采用喷射石英砂除锈，除锈等级达到Sa2.5级以上，经检验合格后，必须在最短时间内（4h以内）滚涂第一道涂层。必须满足空气湿度＜85%，钢板表面温度N露点以上3°C。防腐涂层喷涂施工完成后，需要对附着力、硬度、耐磨性等参数进行检测，满足相关标准后方可投入使用。（2） 钢板桩焊接。①用吊机将选配好的钢板桩吊放到台架上，盆口向上，按照规定制作焊接接头（包括v形坡口制作）；②对两组桩进行校正，按照两桩对接端头的几何形状进行上下、左右校正，进行除锁扣以外全断面焊接对接。为保焊接质量，在桩顶部、底部和中间隔一定间距位加Q345B材质10mm钢板作搭接板，以固定钢板桩型状，避免在沉桩过程中发生钢板桩扭曲变形和便于振动锤施打。（3） 钢板桩调直。由于钢板桩锁扣间隙富余量仅2mm，如运输、加工过程中产生变形或扭曲，则打设过程中，极易出现锁扣卡死的情况，导致打设深度无法满足设计要求。因此打设之前，所有钢板桩和锁扣逐一进行检查，凡不直不平之处都要进行调直和整平。为保证调直效果，对每组钢板桩都采用2〜4m的锁扣连接件进行锁扣的通过性测试。3.1.2导向架的设置和调试通过全站仪确定起始定位桩之处的桩位以及轴线位置，随后工作者对起始定位桩进行施打工作，并安装专门导向架，安装工作完成后对其重复测量。要将定位桩以及导向架之间平面位置的误差要处于10mm之间，垂直方向误差于0.5%范围。导向架设置成功再次进行桩位放工作，将第1根以及最后1根桩放出，通过钢尺测量出根桩位置，降低单个导向架之间的误差。鉴于钢板桩材料和结构的特殊性，施工中应对以下环节进行重点控制。喷涂防腐施工。由于空气湿度和露点要求，钢板桩喷涂防腐施工环境的极易受天气影响。施工组织应合理安排避开不利天气，并充分考虑天气影响。有条件的情况下，喷涂施工平台加设遮雨棚进行防护。钢板桩调直加工控制。钢板桩锁扣富余空隙仅2mm，若锁扣不顺直将极大增加施工难度，应配备熟练工人进行调直加工和检测。钢板桩从运输进场到施打过程，需经过多次起吊和转运，需确保存储场地承载力，同时加强转运过程的保护，降低钢板桩变形，减少调直工作量。钢板桩码头前沿位移控制。钢板桩为柔性材料，港池开挖过程中，设计允许钢板桩码头前沿线有一定位移。施工过程中应严密关注码头周边情况，如重载、后方回填、港池开挖施工等都会不同程度影响前沿线位移情况，应加强过程监测，及时发现问题及时处理。结语：钢板桩的应用，不仅是为了促进港口施工的建设发展，而且也是对绿色环保理念的践行。但在具体的使用中也发现了多方面的不足与问题，比如锈蚀问题，辊轧工艺粗糙问题等。随着建筑工程技术的不断进步，港口泊位的进一步扩大，