工程概况
南京龙潭港区三江口公用码头改造二期3000吨级化工泊位工程位于长江下游龙潭与仪征水道的连接处,上游为已建成5000吨级化工码头,本次建设3000吨级液体化工泊位,码头设计吞吐量为60万吨/年,其中进口40万吨/年,出口20万吨/年。与已建成的一、二期5000吨级化工码头连城整片。
码头平台长105m,宽15m,排架共16榀,间距为7.0m。每榀排架共6根桩,其中2根直桩,4根斜桩(4.5:1),φ800PHC管桩桩长35~43米,共101根。
2施工前准备工作
2.1沉桩前对江底面坡度大于1:4处进行削坡处理;根据施工图绘制桩位编号图,确定装船和沉桩顺序;在桩身划出长度标记,并按顺序标明桩的长度。
2.2沉桩碰桩验算
本码头的桩基工程斜桩多,占总数的60%,斜率大,扭角大,故在打桩施工前进行了(斜桩与直桩和斜桩与斜桩两种类型)桩位的碰桩验算。
采用如下公式进行碰桩验算:
斜桩A与直桩B间的最小距离e,可以通过简单的平面几何和三角函数运算求得:
e=L×Sin(α-β)公式中:L=
(X,Y)为斜桩A桩顶中心坐标;
(X0,Y0)为直桩B桩顶中坐标;
α为斜桩桩顶至直桩桩顶的方位角;
β为斜桩桩顶至桩尖的方位角。
斜桩A与斜桩B中心线之间最小距离e,首先要确定桩的参数后用下列公式计算:
斜桩A:①桩顶坐标为(x0,y0,z0);
②桩在XOY平面上的投影与Y轴夹角α;
③桩沿深度方向的倾斜度为Na:1;
斜桩B:①桩顶坐标为;
②桩在XOY平面上的投影与Y轴夹角β;
③桩沿深度方向的倾斜度为Nb:1;
两桩最小距离:
式中:
当e≤1.2m时,则认为可能出现碰桩,需要调整桩位要素。
该项目桩基工程通过碰桩验算和设计调整后,在沉桩过程中均没有碰桩事故发生。
3施工工艺
3.1沉桩工艺流程
采用打桩船水上锤击沉桩法施工,方驳配合运桩,打桩船从方驳上直接吊桩定位进行施打。
3.2沉桩顺序
选择合理顺序,减小桩的侧向位移,保护已打桩安全。本工程引桥沉桩顺序为先上游引桥后下游引桥,由岸侧向江侧,码头沉桩顺序为由上游向下游方向分阶段呈阶梯展开。为保证岸坡稳定性,采取“间隔跳打”措施,以减少对边坡的影响。
3.3移船吊桩
锚缆布设完毕,移船靠近运桩驳取桩。捆桩采用自锁压扣法。当桩水平吊起后,锁扣将自行压紧。大管桩起吊到一定高度,上部和中部吊点的大钩回收,下部吊点的大钩放松,进行立桩,锤、替打同步上升,立桩完毕,调整桩架的倾斜度和替打高度,使上口嵌入替打,将下部吊点的大钩解除,移船就位,要避免桩滚动和碰撞,吊桩采用四点吊。
3.4立桩入笼口
立桩过程与移船吊桩相同,立桩完毕调整桩架的倾斜度和替打高度,使上口嵌入替打,并将连接下部吊点的大钩解除,再用抱桩器固定桩,按设计沉桩角度调整打桩架。
3.5锤击施工
打桩船调整好自身位置和桩架垂直度后压锤和替打,观测桩的偏位、扭角和垂直度,确定各项数据达到要求时,开始锤击。打桩初时,轻起锤,小落距,观察桩身、桩架、桩锤等中心轴线一致后,转入正常施打。锤击沉桩过程中,保持连续重锤低击。
3.6临时夹桩
为确保施工期内预应力桩在土坡变形、水流、风浪影响下不引起倾斜、偏位和折裂,沉桩部分完毕后,马上进行临时夹桩,采用槽钢对拉的方式,将两个桩顶连成一体,最后整个桩形成整体,桩区设置明显标志及红灯,防止撞桩。
4沉桩质量控制
本工程沉桩以标高控制为主,贯入度作为校核。
双控制分项如下:
(1)最后10击锤达到要求收锤标准,同时桩尖达到设计标高时,为理想收锤,可终止打桩;
(2)当最后10击锤达到设计收锤标准,但桩尖未达到设计标高时,应继续20~30击,平均贯入度不大于3mm/击、且桩尖距离设计标高不超过2m。可收锤终桩
(3)当桩尖达到设计标高而贯入度未达到校核值时,应继续沉桩至贯入度达到或接近控制标准时,可收锤终桩。
5沉桩质量评价
该工程共沉PHC桩101根,直桩桩顶偏位均<100㎜;斜桩桩顶偏位均<150㎜;桩的纵轴线倾斜度偏差<1%,由南京大学工程检测有限公司进行了高应变和低应变检测,结果均合格。根据沉桩记录,101根PHC桩的沉桩质量符合沉桩质量控制要求、桩身完整、符合设计要求。
6沉桩注意事项
沉桩前先对沉桩区域进行探摸和地形测量,以保沉桩安全。
沉桩偏位应严格控制,注意码头前沿桩及叉桩,及时对参加沉桩施工人员进行技术交底,测量资料都必须经施工技术负责人校核,并经常对沉桩进行校核,确保沉桩正位率。
沉桩时严格控制桩身、桩锤、替打在同一轴线上,防止产生偏心锤击。
沉桩控制严格遵照设计及有关规范要求,沉桩过程若发现异常,立即停锤,及时分析研究,采取有效措施后方继续沉桩。
施工期间,定期进行位移观测,如实做好记录。
7总结
PHC管桩的应用受地质条件影响较大,随着桩锤功能的不断增大,一般将桩打入良好持力层,这对提高单桩极限承载力是极为有利的,合理确定沉桩贯入度收锤标准,是确保工程质量的重要保证。
参考文献
[1]《预应力混凝土管桩基础技术规程》(DBJ/T15-22-98)
[2]《PHC桩施工技术》(楼伟中、周雄杰中国科技信息)2005年第10期。
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