海上CANTITRAVEL平台桩基施工关键技术应用v7

海上CANTITRAVEL平台桩基施工关键技术与应用让世界更畅通中交一航局第二工程有限公司2018年12月Contents三打桩平台关键技术运用四应用推广及经济社会效益五工艺创新点六结语目录一引言二打桩平台组成（一）立项背景厄瓜多尔波索尔哈多用途码头项目是局和公司在厄瓜多尔市场实施的首个项目，新建总长400m码头及后方堆场配套设施。码头采用高桩结构，宽度36.43m，采用钢管砼灌注桩基础，数量为320根，横向5根布置，间距6.24+9+9+6.24m，纵向共64个排架，间距6.3m布置，桩径分1.016m和0.914m两种。码头工期含设备调遣等施工准备工作共639天，工期紧、任务重。如图1.1码头典型断面图图1.1码头典型断面图一、引言（二）方案对比桩基设计理念：采用钢管砼桩，岩层以上护筒跟进，嵌岩段为砼桩，护筒壁厚0.95cm，设计最大桩长39m，设计最小桩长35m，施工区域海床标高-8m到-16m，潮差2.5m。方案一：贝雷栈桥式或普通型钢组合平台方案原理：

沉设临时钢管桩作为平台基础，搭设装配式321贝雷架或大型工字钢作为承重主梁，上部等间距铺设小型工字钢作为承重次梁，最后铺设花纹钢板作为平台面板，以满足灌注桩成孔机械设备、大型起重吊机等作业的需要。优点：结构相对简单，不需要进行特殊设计。缺点：需要打设临时钢管桩基础，平台结构钢材消耗量大，且基本上为一次性投入，平台搭设工作量大，需要长期占用大量的设备及人力资源，打设效率慢，不利于工期和进度的控制。一、引言贝雷架平台满铺式钢平台方案二：新型海上移动式打桩平台+桩顶钻机成孔原理：

利用BD轴桩基为支撑，在其上安装行走梁，行走梁上方为滚动行走式钢结构工作平台，工作平台可满足大型吊机、桩顶钻机等工作需要，桩基钻孔采用气举反循环桩顶钻机。优点：平台适应性强，移动安全快捷，桩基施工效率高，安全风险低，质量易保证，经过特殊设计可实现移动一次平台完成10根桩。缺点：结构体积大，加工制作周期长。一、引言结合本项目的特点，在局及公司的指导下，最终选定了适应性强、效率及可靠性上更具有优势的新型移动式打桩平台方案+反循环桩顶钻机方案，平台采用模块化组装，以解决体积大运输难度大的难题。移动式打桩平台3D图Contents一引言三打桩平台关键技术运用四应用推广及经济社会效益五工艺创新点二打桩平台组成六结语目录

打桩平台由夹桩系统、行走系统、作业平台系统、打桩定位系统、安全防护系统五大系统及配套施工设备组成，具体如下：夹桩系统组成：钢抱箍、连接杆；行走系统组成：钢桩帽、行走梁、行走滚轮、牵引滑轮组；作业平台系统：钢结构作业平台、砼配重块；打桩定位系统：前定位架、侧定位架；安全防护系统：防护栏杆、安全通道、安全爬梯；配套设备：300Kw发电机、振动锤、桩顶钻机、PDA试验锤、180t履带吊机、空压机。二、打桩平台组成图2.1打桩平台实物图夹桩系统钢桩帽行走梁作业平台前定位架侧定位架桩顶钻机夹桩系统：连接杆和钢抱箍支撑定位系统：钢桩帽、行走梁和钢平台定位系统：导向架、悬挑架和支撑架作业平台系统：吊机施工作业区域二、打桩平台组成桩顶钻机：本项目采用了SPD150型钻机，钻机工作原理为通过钻机下方的液压抱桩器将钻机夹紧在钢护筒上，由钻机顶部的动力头驱动钻杆，并传递到钻头，钻进过程中通过钻机的液压装置对钻杆提升或者加压，以调整钻进速度，钻进过程中通过钻杆上布置的气管向钻头底部注入压缩空气，形成负压带动钻渣从钻杆中心排出，具有成孔效率高、适应范围广、无泥浆污染等特点，采用合金压轮钻头，最大可钻70Mpa岩石，钻进效率约为1.2m/h。SPD150型反循环钻机性能参数性能参数性能参数整机尺寸/m5.61W*4.72L*7.04H转速r/min17~42整机质量/t16T（不含钻杆）总功率/HP260导向架倾角/°23钻杆最大长度/mm3000最大提升力/t94.5钻杆质量/kg290~850最大推力/t64.5最大钻孔深度/m200扭矩/KN.m45~180排渣方式气举反循环二、打桩平台组成Contents一引言四应用推广及经济社会效益五工艺创新点六结语目录三平台关键技术运用二打桩平台组成施工准备平台拼装成型

平台移动（由陆转海）

平台转向及安装定位系统正常流水作业

桩基结束，平台下码头

钻孔及浇筑

桩基试验检测

夹桩系统安装安放行走梁及移动三、平台关键技术应用工艺流程三、平台关键技术应用1.施工准备采用块石回填平台组装区域，原设计E轴桩位处打设直径1.5m钢护筒支护，搭设简易钢平台，完成1-3排架CD轴桩基（6根）。

回填区域预制安装6个混凝土支墩作为平台组装支撑，轴线与桩基中心保持一致。三、平台关键技术应用图3.1-1回填区域平面图图3.1-2回填区域断面图2.平台拼装成型

整个钢平台重量约400T，同时体积也大，采用分块集装箱运输，现场模块化拼装焊接成型，严格执行现场焊接施工，采用超声波检测焊缝质量。

要保证定位系统安装精确，平台移动后海上进行拼装连接。

待钢平台组装完成后，采用250T吊机将180T吊机分块吊运至钢平台顶部，并组装。三、平台关键技术应用图3.2-1打桩平台组装实物图3.平台移动（由陆转海）

将CD轴桩基与前沿混凝土支墩采用连接杆加固，形成整体；

安装12.57m行走梁，即混凝土支墩与D轴桩基-第一次安装；如图3.3-1夹桩系统及安装行走梁

安装钢丝绳，平台第一次移动至D轴与混凝土支墩中间；

安装8.47m行走梁，即C和D轴桩基-第二次安装；

平台第二次移动，直至可打设B轴桩基，设置车挡固定。如图3.3-2平台移动三、平台关键技术应用图3.3-1夹桩系统及安装行走梁图3.3-2平台移动移动原理：采用吊机+平衡架垂直提举牵引钢丝绳产生一个水平力，使钢平台通过行走轮沿着行走梁轨道槽移动，直至达到准确位置，设置车挡固定。如图3.3-3行走轮示意图注意事项：行走梁翼板之间采用螺栓连接，梁底分别与混凝土支墩预埋钢板和钢桩帽进行焊接连接；平台组装完成后，调整高度，使混凝土支墩标高与D轴桩基标高保持一致，保证两道行走梁接口处间距小于1cm，无错台，行走梁顶面斜度小于0.5°；行走梁安放在钢桩帽中心，防止偏位造成事故。三、平台关键技术应用图3.3-3行走轮示意图4.平台转向及安装定位系统定位系统分两次安装，分别是平台转向前先安装侧向定位系统，完成1-3排架A-B桩基，然后平台转向后，安装前侧和两侧定位系统。如图3.4-1定位系统示意图

安装侧向定位系统安装前及侧向定位系统三、平台关键技术应用3.4-1定位系统示意图行走滚轮4.平台转向及安装定位系统平台转向原理即是将平台由垂直于码头方向调整为平行于码头方向前进，主要通过调整行走轮的方式改变行走方向，从而实现整个打桩平台转向。

安装纵向行走梁，即1-3排架BD轴桩基；

采用千斤顶调整行走轮方向，使钢平台行走方式由横向变为纵向。三、平台关键技术应用3.4-2安装行走梁3.4-3平台转向示意图更改滚轮位置更改滚轮位置更改滚轮位置更改滚轮位置注意事项：1）行走轮与钢平台焊接位置提前焊接25厚度平钢板，面积大于行走轮顶部平面。竖向采用25厚度钢板焊接井字架，加固支撑点受力；2）2个液压千斤顶在平行于码头方向同时起顶，注意观察行走轮，顶起1-3cm即可。3）平台转向后，加强行走轮与钢平台的焊接连接，确保焊接质量。三、平台关键技术应用5.正常流水作业桩基浇筑顺序：桩基浇筑后混凝土达到25Mpa后可以安装行走梁。单数排架BD轴桩基支撑行走梁，为避免桩基强度达不到要求，优化桩基施工顺序，即：N(B/C/D轴桩基)—N-1/N-2(A轴桩基)—N+1（BCD轴桩基）—N-1/N-2(E轴桩基)。如图3.5-1桩基浇筑顺序单根桩基施工流程：插打钢护筒—桩顶钻机钻孔—桩顶钻机拆除—安装钢筋笼—清孔—安装混凝土导管及浇筑—安装桩帽和灌浆—安装夹桩系统—移动平台至下一循环三、平台关键技术应用3.5-1桩基浇筑顺序5.1钻孔及浇筑1）护筒沉设：采用振动锤进行插打钢护筒，为防止钢护筒底部在打设过程中变形，底部焊接加强板。如图3.5.1-1护筒沉设三、平台关键技术应用3.5.1-1护筒沉设2）钻孔：采用吊机将钻机垂直吊至钢护筒上，钻机与钢护筒纵轴线对齐后紧固抱桩系统，使钻机与钢护筒连成整体。钻机安装完成后，吊机依次安装钻头和钻杆，然后开始钻孔。如图3.5.1-2桩基钻孔采用两个75KW的泥浆泵向护筒内注入高压水，保证护筒内水量充足，设计采用清水孔成孔，沉渣可直接排入大海，不需要特殊处理。三、平台关键技术应用3.5.1-2桩基钻孔图3）钢筋笼安装：桩基钢筋笼分两节制作，分别是底部变径钢筋，顶部加长钢筋，所有绑扎接口需要焊接加强，防止绑扎接口松开，安装过程中采用130T吊机配合平台上180T吊机作业。如图3.5.1-3钢筋笼安装三、平台关键技术应用3.5.1-3钢筋笼安装4）二次清孔：钢筋笼安装完成后，二次测量孔深，底部沉渣超过5cm，需要采用气举管进行二次清孔，采用气举反循环原理进行清孔，直到孔底无沉渣为止。如图3.5.1-4二次清孔图三、平台关键技术应用3.5.1-4二次清孔图5）混凝土浇筑：

平台顶部布设地泵管，并固定，通过泵车与地泵管连接进行桩基浇筑。如图3.5.1-5混凝土浇筑图

浇筑前，在设计桩顶标高位置开口，并安装开口容器，用于接收混凝土沉渣。如图3.5.1-6沉渣容器图三、平台关键技术应用3.5.1-5混凝土浇筑图3.5.1-6沉渣容器图5.2桩基试验检测桩基试验检测要符合美标标准。其中桩基小应变100%检测；PDA试验抽取设计数量10%进行检测。序号桩位设计承载力（T）安全系数交付承载力（T）备注1A8201.512302B4541.56813C5501.58254D4801.57205E8801.51320桩基设计承载力三、平台关键技术应用小应变试验PDA检测PDA检测用锤的设计：根据ASTMD4945-12高应变桩基检测规范的要求，PDA检测时需充分激发桩基的承载力，使其产生至少2mm的贯入度检测，D80柴油锤施打桩可达到的极限承载力最大为1000t，因此只能满足BCD轴桩基PDA检测的要求，而E、A轴桩基承载力均超过1000t，需要制作更大的锤型，以提供充足的锤击能。自制重锤采用5cm钢板焊制，锤体重量14t，锤击高度设计2m和2.5m两挡位，由锤体、脱钩装置、导向架及底盘组成，经试验锤击能量能完全激发桩基承载力，采集的信号质量高，能够为现场施工提供准确的分析结果。3.5.2-1PDA桩锤三、平台关键技术应用导轨脱钩器锤体替打套筒5.3夹桩系统安装桩帽底部安装橡胶圈安装钢抱箍桩帽吊装就位并调整铺设10cm碎石层第一层浇筑50-80cm待12小时后抽水第二层浇筑至顶标高12小时后安装连接杆三、平台关键技术应用3.5.3-1底部安装胶圈3.5.3-2钢抱箍示意图3.5.3-3桩帽安装图3.5.3-4灌浆图桩帽灌浆完成后，桩基之间安装连接杆，连接杆与钢桩帽采用插销连接，方便安拆，最终已完成桩基形成整体。如图3.5.3-5夹桩系统安装示意图三、平台关键技术应用3.5.3-5夹桩系统安装示意图灌浆:桩帽内侧与钢护筒空隙（5cm)之间进行灌浆，底部采用直径5cm的橡胶圈，主要用于止浆，由于灌浆部分区域在水下，采用注浆泵灌浆一次成型，受力不均匀，试验结果不理想，后改进灌浆工艺，借鉴桩基浇筑的方式灌浆：加工制作一个直径3cm导管和顶部开口漏斗，浇筑前先铺设一层10cm厚度小碎石，然后首层灌浆高度为50-80cm，待12小时后，将间隙内的水抽干后再进行灌浆，二次灌浆完成24小时后，可以取下吊装架和手拉葫芦。如图3.5.3-6灌浆料斗示意图三、平台关键技术应用3.5.3-6灌浆料斗示意图5.4安放行走梁及移动待桩基混凝土强度达到25Mpa后，可移动平台。BD支撑桩外侧焊接加强板，并安装钢桩帽；

吊装行走梁（12.57m=两跨桩基），测量调平；

行走梁与钢桩帽之间焊接连接，两道行走梁翼板螺栓连接；

安装钢丝绳，吊机+平衡架拉伸钢丝绳形成水平力，带动钢平台移动到指定位置；行走梁前端设置车挡，防止溜车；钢平台与行走梁以及行走梁之间采用连接杆铰接连接，使整个平台体系形成整体。三、平台关键技术应用3.5.4-1平台移动图6.桩基结束，平台下码头工艺原理:BD支撑桩钢桩帽顶标高+5.55m，BD轴位置码头面层标高为+5.60m，高差5cm，行走梁长度12.57m，坡度为0.3%，小于设计要求的0.5%，满足要求。最终行走梁一端固定在桩基，一端固定在码头面层上，形成过渡层,待整个钢平台到达码头面层后，分块进行拆解、标号，后涂刷防腐漆保存。三、平台关键技术应用将定位系统架、配重块和其他设备机具通过履带吊吊装至码头面层，通过平板车倒运至指定位置，目的是减少整个平台配重；以吊机牵引力为动力将整个平台通过行走轮缓慢行驶到码头面层；码头面层上通过250T吊机将180T吊机进行拆解，并通过平板车运至指定地方再次组装；平台在码头面层上进行分块拆解，采用平板车倒运到指定地点存放。如图3.6-1平台下码头示意图三、平台关键技术应用图3.6-1平台下码头示意图Contents一引言五工艺创新点六结语目录二打桩平台组成三平台关键技术运用四应用推广及经济社会效益1.施工质量

目前，采用新型海上移动式打桩平台已累计完成近200根，已完成所有桩基平面位置最大偏差3.5cm，小于设计要求的7.5cm偏差，桩基垂直度最大误差0.32°，远远小于设计要求1°误差，结论：施工质量完全满足规范要求，质量易控制。四、应用推广及社会经济效益2.施工效率最高效率可达1.5根/天，包含桩基浇筑、桩帽安装和灌浆等单桩所有施工作业，单纯钻孔及浇筑可达2根/天，施工效率较其他工艺有极大提高。3.节能减排

新型海上移动式打桩平台工艺，仅需2台吊机作业，减少了大型设备投入，一天能源消耗不超过300L柴油，极大促进了节能减排实施效果。四、应用推广及社会经济效益4.社会效益该工艺进行桩基施工，完全采用清水成孔，无需泥浆护壁，钻孔沉渣可直接排入海里，定期检测海水正常，无污染，环保优势明显，