码头灌注桩施工方案.doc
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1、一、概述1.1 工程概况本工程LNG码头栈桥共有1600mm的灌注桩共36根,分布在第1a、1b、DT1、DT3、排架及补偿平台PT2处,排架灌注桩的横向间距(桩中对桩中)为3.3m、补偿平台为7.7m,桩顶设计标高为+8.54+10.1m,桩底设计标高为-38.25-33.46m,桩长4247m不等。灌注桩钢护筒内直径为1.6 m,壁厚为14mm,材质选用Q235B,钢护筒外侧一定长度采用环氧玻璃鳞片防腐。灌注桩混凝土采用C45高性能混凝土,混凝土总方量为2910.57m3;钢筋为普通钢筋,总量为658.7t。灌注桩要求入土深度不小于18m,且桩端进入中、微风化花岗层不小于4.5m,无中风化
2、花岗岩层时进入微风化花岗岩层不小于3.0m。1.2 编制依据1)港口工程桩基规范(JTJ254-98)2)高桩码头设计与施工规范(JTJ291-98)3)港口工程质量检验评定标准(JTJ221-98)4)港口工程质量检验评定标准局部修订(JTJ221-98)5)水运工程混凝土施工规范(JTJ268-96)6)港口工程灌注桩设计与施工规程(JTJ248-2001)7)相关图纸及文件。1.3 自然条件本工程位于秀屿与龙虎屿之间海域。设计高水位为7.35m,设计低水位为 0.78m;年均气温20.3,年均降水量1300.8mm。常风向以NE向,频率28.9%,每年79月受台风影响,年均2次。该海区潮
3、汐类型属正规半日潮。设计高潮位+7.35m,设计低潮位+0.78m。潮流为沿海岸线走向的往复流,落潮流速大于涨潮流速,最大流速为1.85m/s。1.4 工程地质淤泥;流塑,N=0.1击(01击),属软弱土。全区连续分布,层顶标高:-17.96-0.33m,平均为-8.53m;层厚:2.0010.20m,平均为5.35m。1淤泥混砂(贝壳):流塑,N=1. 7击(12击),属软弱土。该层不连续分布,层顶标高:-21.84-2.41m,平均为-8.58m;层厚:0.803.80m,平均为2.16m。2砂混淤泥:松散,N=3.0击,属软弱土。该层呈透镜体状分布,层顶标高:-4.61m;层厚:2.80
4、m。粉质粘土粘土:可塑硬塑,N=11.1击(517击),属中软土中硬土。该层不连续分布,层顶标高:-14.34-6.53m,平均为-10.64m;层厚:0.906.10m,平均为3.18m。1残积土:可塑,N=11.8击(8-14击),属中软土。该层不连续分布,层顶标高:-20.90-7.41m,平均为-13.81m;层厚:1.804.90m,平均为3.83m。2残积土:硬塑,N=21.9击(15-30击),属中硬土。该层较连续分布,层顶标高:-23.96-17.89m,平均为-19.95m;层厚:1.206.20m,平均为2.81m。全风化花岗岩:呈坚硬土状,N=39.0击(32-49击),
5、属中硬土。该层连续分布,层顶标高:-25.42-19.09m,平均为-22.34m;层厚:0.507.10m,平均为3.12m。强风化花岗岩:呈坚硬土状,局部呈半岩半土状,N50击,属坚硬土,具有较高的承载能力,可做为构筑物的基础持力层。该层连续分布,层顶标高:-31.32-12.31m,平均为-24.41m;层厚:2.607.30m,平均为4.53m。1微风化花岗岩:岩质坚硬,具有高的承载能力,仅呈透镜体状分布。层顶标高:-23.93m;层厚:0.60m。中风化花岗岩:岩质坚硬,具有高的承载能力,为区内良好的基础持力层。层顶标高:-29.04-25.29m,平均为-27.15m;层厚:0.9
6、01.90m,平均为1.50m。二、施工工艺流程三、施工方法3.1总体施工方法灌注桩施工采用水上搭平台冲孔的施工方法。钢护筒及施工平台中直径为1m的支承桩由打桩船施打,施工平台中直径为0.5m的支承桩由设置在方驳上的50吨履带吊吊着振动锤施打。第1a、1b排架灌注桩在工作平台及靠船墩的沉箱安装完成后再进行施工作业,钢护筒及施工平台的支承桩由设置在方驳上的50吨履带吊吊着振动锤施打。冲孔机选用GKS-10A快速双筒卷扬机,冲锤重4.5吨,泥浆循环采用3PN离心式泥浆泵和6PS离心式砂泵,最后清孔采用7kg/6m3空压机进行抽浆法清孔。钢筋笼在岸上制作,通过方驳及设置在上面的履带吊进行运输和安装。
7、混凝土采用陆上搅拌,由搅拌车运到现场,再通过地泵进行浇注的工艺。3.2 护筒制作、防腐与打设3.2.1 制作、防腐钢护筒采用=14mm厚的钢板制作,材料采用Q235B。第611排架位置根据灌注桩地质钻孔资料可知:强风化岩面标高为-23.5-27.5m不等,根据设计要求,钢护筒要沉放至强风化岩面且伸入横梁(墩台)底部100mm,因此钢护筒的长度从3236m不等。钢护筒制作工艺流程如下:板材裁剪 板材卷圆 接缝焊接 成型后二次卷圆 接长 除锈 防腐处理 运至出运码头 接长 接缝防腐处理 验收板材裁剪:按照钢护筒的尺寸向钢板厂订做25.0m 、14的Q235B钢板,在进行卷圆前对四周按规定开坡口。板
8、材卷圆:调整卷板机,使卷出的圆筒的内径为1.6m。接缝焊接:卷圆完成后,采用自动焊接设备按照先内后外的原则对焊缝进行焊接。成型后二次卷圆:将焊接完成的钢护筒成放到卷板机上进行二次卷圆,保证钢护筒的圆度。护筒接长:每节护筒经检查符合要求后,将两节钢护筒放在驳接导向支架上,通过调整导向支架使两节钢护筒的垂直度一致并良好搭接。焊接采用自动焊。钢护筒在厂家(福州腾泰建筑管道工程有限公司)分节制作,并进行喷砂除锈和防腐处理。每节长度从812m不等;分节制作好的钢护筒用平板车运至出运码头(位于福建省港口工程公司预制场),在码头后方接长并对接缝作防腐处理后由门机吊上平板驳。防腐蚀涂料环氧玻璃鳞片,由专业生产
9、厂家派专人在现场指导环氧玻璃鳞片的喷涂。钢板加工前对其表面进行除锈。钢板表面采用喷砂(铁矿砂)除锈,所有磨料必须干燥、无杂质且符合除锈要求。喷砂除锈后表面清洁度应符合GB/T8923-1988涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级中的Sa2.5。钢护筒加工成型后焊缝处及其它丢漆处表面采用电动工具除锈,除锈后表面清洁度应符合CB3230-1985船体二次除锈评定等级中的St3。钢护筒除锈涂装质量应符合CB/T3513-1993船舶除锈涂装质量验收技术要求中的有关规定。表面无漏涂、气孔、裂纹以及明显的流挂、刷痕和起皱。钢护筒焊缝处在涂防锈底漆之前,应确认焊缝检查合格并达到除锈等级标准。钢护筒底口用14m
10、m厚、300mm宽钢板作一圈加强箍,以防止护筒在施打过程中变形。3.2.2 钢护筒沉放和施工平台支承桩的施打钢护筒用驳船运至施工现场,支承桩通过陆运至施工现场,在陆上拼装;钢护筒由“粤工桩六”直接将钢护筒打至强风化岩面,施工平台与施工便道直径为37.7cm的支承桩由设置在1000吨平板驳上的50吨履带吊吊着振动锤(功率为90千瓦)施打,施工平台中直径为1m的支承桩由“粤工桩六”施打。桩位平面位置采用一台经纬仪和一台全站仪前方交汇控制,垂直度由经纬仪同时控制。护筒沉放时要求位置偏差不大于10cm,垂直度不大于1%。1、 “粤工桩六”施打钢护筒和钢管桩的控制方法1)钢护筒施打的控制方法钢护筒用D1
11、00锤开第一档施打,每振锤击5次,要求每振的贯入度不小于5 cm,当每振的贯入度接近或达到5 cm时马上停止锤击。垂直度由设置在岸上的全站仪控制。2)钢管桩施打的控制方法钢管桩用D100锤开第三档施打,收锤标准是最后一阵(10击)平均每击贯入度不大于3mm。垂直度由设置在岸上的全站仪控制。2、测量控制桩位控制全站仪3、测量仪器仪器名称型号规格出厂编号测量精度测量范围全站仪拓普康GTS-332NOP197223km经纬仪威特T225155421.5km4、桩位坐标计算附后:灌注桩桩位坐标表3.3 施工平台3.3.1施工平台施工施工平台布设总体原则:必须保证有足够刚度,有一定的工作面,便于操作与施
12、工。根据施工现场实际情况,将排架各设一个施工平台,平面尺寸为6m15m,排架设一个施工平台,平面尺寸为10m15m,补偿平台设一个施工平台,平面尺寸为20m20m。除排架施工平台外其他各平台之间通过搭设2m宽的施工便道相连,施工便道作为行人及铺设混凝土泵送管的通道。排架灌注桩的施工平台顶面标高为9.0m,补偿平台灌注桩的施工平台顶面标高为11.0m。施工平台支承桩为500钢管桩,钢管桩间距为4m。钢管桩位布置时避开灌注桩孔位。施工平台横向承重梁为40工字钢,工字钢下5m处用一根140mm槽钢将钢管桩相互连接,槽钢和工字钢之间用一对140mm槽钢做斜撑连接。工字钢上铺设25的双槽钢,槽钢间距约为
13、1m,槽钢上密铺50mm松木板。施工平台四周设有50钢管栏杆和安全网。施工平台所有钢结构之间均为焊接连接,同时设置相应的防横向滑移措施结构。由于、排架桩的入土深度小,为了增加工作平台的整体稳定性,施工平台的支承桩有4根用1000、20的钢管桩沉放,以增加平台的稳定性,这4根钢管桩施打时要求入强风化岩0.51.0 m。3.3.2 施工平台结构计算一、纵梁计算(次梁)1、钻机移动过程中集中荷载(钻机自重):p1=15t/(24)=1.875t均布荷载(槽钢自重):q1=25kg/m0.025 t/m支座反力:NAmax=2.1t NB=1.05t跨中弯距:Mmax=ql2/8+p1l/4=0.02
14、516/8+1.8754/4=1.925tm2、钻机工作状态中p2=(15/2+71.5)/4=4.5t支座反力:NA= p23.7/4+ ql/2=4.21tMmax=4.210.3=1.263tm取Mmax=1.925tm N=4.21t进行验算纵梁选22,WX=233.8cm3 IX=2571.4 cm4 A36.24cm2抗剪强度:maxQSX/(IXb)=4210130.3/(2571. 40.9)=237二、横梁计算(主梁)F1=F2=F3=F4=4.21tI28b自重:q=0.048t/mNA=NB=(44.21+0.0485)/2 =8.54tMmax=ql2/8+NAl/2-
15、F1 (1+2)=8.87t/m横梁选I28b:WX=534cm3 A60.97cm2 IX/SX=24.241抗弯强度:=Mmax/WX=887000/534=1661kg/m2=2150 kg/m2抗剪强度:maxQSX/(IXb)=8540/(24.2411.05)=335 kg/m28.54t故经计算,该平台377钢管桩承载力满足要求。说明:以上计算仅按材料力学初步核定其强度(弯、剪)应力,未按钢结构要求规范计算,型钢的稳定变形应加强。3.4 成孔3.4.1 成孔施工冲机带冲击实心锥,重4.5t,外径1.55m。桩机开始冲孔前要检查冲机操作性能,检查桩锤的锤径、锤齿、锤体型状,并检查大
16、螺杆、大弹簧垫,保护环、钢丝绳及卡扣等能否符合使用要求,根据不同工程的具体特点确定锤齿长度。锤齿不宜过长,一般以56cm为宜,锤齿应向外倾斜,倾斜度以1:5为宜。开始冲孔前应将冲锤悬吊距钢护筒顶0.2m左右处,检查锤体的偏心程度,要求偏差不大于20mm,对明显偏心的冲锤严禁使用。确认冲击正位且无偏心时开始冲孔施工。在冲孔过程中,要针对不同的地质情况,采用不同的冲程高度和不同的泥浆浓度。各类土层中的冲程和泥浆密度选用表序号项目冲程(m)泥浆密度(t/m)备注1粘土1-21.1-1.3或稀泥浆,经常清理钻头上泥块2砂土1-21.3-1.5抛粘土块,勤冲勤掏渣, 3风化岩1-41.2-1.4如岩石层
17、表面不平或倾斜应抛入20-30cm厚块石使之略平,然后低锤快击使其成为一紧密平台,再进行正常冲击,同时加大冲击能量可,勤掏渣冲孔时应随时测定和控制泥浆密度。每冲击1-2m应排渣一次,并及时补浆直至设计深度。排渣的方法用泥浆循环法,将输浆管插入孔底,泥浆在孔内上下流动,将残渣带出孔外。每次清渣后必须视泥浆比重情况,适时加入粘土造浆,也可直接补给泥浆。冲孔过程中,钢丝绳上要设有标记,提升落锤高度要适宜,防止提锤过高击断锤齿,提锤过低进尺慢,工作效率低。松绳不应太少,防止打空锤,也不宜松绳太多,容易偏孔或卡锤。在冲孔时应视地质条件认真控制好泥浆比重,泥浆过浓易斜孔、吸锤,进尺较慢;而泥浆过稀则多沉碴
18、,进尺也慢。泥浆的循环系统:岸上设置黏土库,泥浆船上设置制浆池、泥渣池,平台上设置小型(12m3)的泥浆池,钢护筒与泥浆池之间设置溜槽,溢出的泥渣经过溜槽上时大部分由人工铲到平台上,泥浆通过溜槽流到泥浆池,经过沉淀后可以利用的泥浆用吸泥泵抽回正在成孔的钢护筒中,沉渣抽到运渣船上运输到环保部门指定的地方弃倒,严禁将泥浆水、沉渣直接冲到海里。在泥浆循环的过程中要经常测试泥浆的比重,每工作班至少测定一次以上,比重不足要加入粘土自行造浆或直接补给泥浆。当护筒埋设好后,要设置一条排浆沟槽,沟槽截面不得太小,以免泥浆溢出流到海里,使护筒口与指定的泥浆罐相连。同时,在开孔前泥浆应调配合适,如果不合理使用会造
19、成孔内沉渣,影响施工进度。每工作班要23次将冲锤提出孔口清洗检查,并检查锤头,有无断齿,钢丝绳扎口是否松动,大罗杆的磨损程度,大弹簧是否拆断等,发现问题应及时进行解决处理。如换用新焊锤齿的冲锤,应与原冲锤比较锤径大小,若新锤径大于原冲锤,孔内应回填块石进行修孔,以免卡锤。每工作班至少测孔深3次,进入基岩要及时取样,并通知监理工程师等有关部门确认,每次取出的岩样要详细做好记录,并晒干保留作为工程验收依据。交接班应详细交接冲孔情况及注意问题,发现异常情况马上纠正,因故停冲时冲锤要提出孔外以防埋锤,并随即切除电源。冲孔过程中桩机上必须设有记录本,由操作人员做好各项原始记录,一般每2小时记录1次,遇特
20、殊情况每半小时记录1次,终孔后将原始记录一份交给资料员保留作为工程竣工资料,一份报监理。3.4.2 冲孔过程可能遇到问题的处理及预防措施1、卡锤处理在施工过程中当冲孔(主要是护筒底部强风化岩面以下部分)形成梅花形孔、锤偏心过大或不圆容易造成卡锤。一旦卡锤应立即采取措施,进行处理,可用以下方法处理:a.用桩机2#钢丝绳栓住打捞钩,放入孔内勾住锤体保护钢箍,主钢丝绳(1#绳)与2#绳同时一松一紧拉锤,将锤拔出。b.若第一种方法不能将锤拉出,可采用第二种方法:在桩机底盘前方栓上定滑轮,1#绳通过滑轮改变受力方向,与2#绳同时紧拉拔锤,定滑轮可在底盘正前方及左右两边多个角度安放,以便得到最佳拔锤位置。
21、c.可利用起重设备配合桩机同时拔锤,但起重设备应设保护绳,以防发生安全事故。d.若以上三种方法还未能拉上冲锤,可采用爆破法:用空压机气举清除孔内沉渣及沉积泥土,同时做好爆破申报工作,得到上级主管部门批准后才能爆破作业。当孔内泥渣清理干净后,测量绳实测锤头标高确定卡锤位置,按预定位置放入炸药,桩机操作员紧拉1#、2#钢丝绳的同时引爆炸药使桩锤松动,并立即拉上冲锤。随后检查卡锤原因,必要时更换冲锤。继续冲孔时,应回填块石进行修孔,桩锤变形或磨损较大的必须更换。2、卡锤预防措施定期检查锤齿磨损情况,入岩后提锤不能太低,防止出现梅花形孔;偏心过大或不圆的锤不能使用;锤顶弹簧应灵活,损坏及时更换;注意新
22、换锤的直径变化情况,开始冲程不宜过大;卡锤后打捞时注意不要让铁件掉入孔内。3.5 终孔、清孔及验收按设计要求灌注桩的要求进入中、微风化花岗层不小于4.5m,无中风化花岗岩层时进入微风化花岗岩层不小于3.0m;实际成孔标高控制在不低于设计标高500mm之内。当冲孔至强风化岩层时要经常检查石渣情况,当确认冲孔至中风化或微风化花岗岩面时应及时报告监理工程师对岩性进行确认并记录岩面标高,继续冲孔直至底孔标高达到设计要求。当成孔达到设计要求的标高后,按规范对成孔的质量进行检查;孔深应用测绳下挂0.5kg重铁砣测量检查,孔径用钢筋焊成的孔径检查器检查。当桩底标高和孔径符合要求后对孔内进行第一次清渣处理。
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