管线桥试桩技术方案.doc

南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 1 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHCPHC 管桩海上试桩施工方案及试验方案管桩海上试桩施工方案及试验方案 编制 审核 审批 试验单位 江苏省港航工程质量检测中心试验单位 江苏省港航工程质量检测中心 施施工工单单位位 中中交交二二航航局局 江苏江苏南南通通港港洋洋口口港港区区陆陆岛岛通通道道管管线线桥桥工程工程部部 2009 年 02 月 26 日 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 2 目目 录录 1 1 概 概 述述 4 4 2 2 工程地质条件 工程地质条件 4 4 2 12 1 地基土分布特征地基土分布特征 4 2 22 2 地基土容许承载力地基土容许承载力 6 2 32 3 桩基参数桩基参数 7 2 42 4 不良地质作用不良地质作用 8 2 52 5 潮水位条件潮水位条件 8 3 3 编制依据 编制依据 8 8 4 4 试验目的及要求 试验目的及要求 9 9 4 14 1 试验目的试验目的 9 4 24 2 试桩要求试桩要求 9 4 2 14 2 1 桩型选择桩型选择 9 4 2 24 2 2 桩的防腐处理桩的防腐处理 10 4 2 34 2 3 试桩数量试桩数量 11 4 2 44 2 4 试桩要求试桩要求 11 5 5 试桩水上沉桩 试桩水上沉桩 1212 5 15 1 PHCPHC 管桩制作及运输管桩制作及运输 12 5 1 15 1 1 PHCPHC 管桩制作管桩制作 12 5 1 25 1 2 PHCPHC 管桩运输管桩运输 12 5 25 2 沉桩施工沉桩施工 12 5 2 15 2 1 试桩平面布置及沉桩顺序试桩平面布置及沉桩顺序 12 5 2 25 2 2 沉桩测量沉桩测量 14 5 2 35 2 3 基桩施打基桩施打 15 5 2 45 2 4 沉桩要求沉桩要求 18 6 6 试验实施方案 试验实施方案 1919 6 16 1 测试原理测试原理 19 6 26 2 测试方法测试方法 20 6 36 3 成果分析成果分析 20 7 7 试验主要内容及最终报告格式与内容 试验主要内容及最终报告格式与内容 2222 7 17 1 试验主要内容试验主要内容 22 7 27 2 试验最终报告格式及内容试验最终报告格式及内容 22 8 8 拟投入仪器设备 拟投入仪器设备 2323 9 9 试验进度安排 试验进度安排 2424 9 19 1 休止期要求休止期要求 24 9 29 2 试验进度安排试验进度安排 24 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 3 1010 质量保证措施 质量保证措施 2525 10 110 1 组织机构组织机构 25 10 210 2 施工组织机构施工组织机构 27 1111 施工安全保证措施 施工安全保证措施 2727 11 111 1 安全管理目标安全管理目标 27 11 211 2 安全保证体系安全保证体系 28 11 2 111 2 1 安全保证体系安全保证体系 28 11 2 211 2 2 安全管理措施安全管理措施 29 11 311 3 安全应急预案及保证措施安全应急预案及保证措施 30 11 3 111 3 1 组织机构组织机构 30 11 3 211 3 2 应急预案保证措施应急预案保证措施 31 1212 环境保护措施 文明施工措施 环境保护措施 文明施工措施 3535 12 112 1 环境保护措施环境保护措施 35 12 212 2 文明施工措施文明施工措施 36 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 4 1 概 概 述述 陆岛通道管线桥工程位于烂沙洋南侧的西太阳沙至岸滩围垦区之间水域 工程区西距小洋港约 30km 东南距吕泗港约 50km 西南距如东县城约 32km 工程位于已经竣工的陆岛通道工程黄海大桥西侧约 230 米处 本工程的范围是管线桥 建设总长度 10764 2m 主桥设计桥面高程为 15 8m 当地理论最低潮面 下同 引桥高程为 15 8m 16 2m 桥梁全宽 13 0m 其中检修车道 5 0m 净宽 4 0m 管廊带宽 7 8m 检修车道与管廊带之 间设有 0 2m 结构间隙 深水区相邻两个桥墩中心距为 43m 桥墩采用 1000PHC 管桩基础 桩顶 现浇墩台和背墙 本合同段试桩施工共计有 1000PHC 管桩 22 根 分布在主桥区域 3 个墩台 PHC 管桩长度分别为 57 65 71m 2 工程地质条件 工程地质条件 2 1 地基土分布特征地基土分布特征 施工区域内各土层分布较有规律 在勘察深度范围内自上而下主要有 粉砂 1淤泥质土夹粉砂 2粉土 3粉砂 粉质粘土 1粉质粘土 2粉细砂 由于勘察区域较狭长 现按地层变化情况将其分为三个区域 即AK1 AK40区 AK41 AK71区和AK72 AK131区 其中AK41 AK71区和AK72 AK131区为挤压桩区 分别进行描述如下 1 AK41 AK71区 粉砂 灰色 灰褐色 松散状为主 局部稍密 中密状 间粉土薄层 含多量 云母碎片 偶见碎贝壳 土质不均匀 该层主要出露在钻孔表层 分布比较连续 厚度 1 2 5 8 米不等 平均标贯击数 N 7 5 击 上述第一大层分布底高程为 0 33 4 70 米 1淤泥质土夹粉砂 灰褐色 灰色 主层为淤泥质粉质粘土 淤泥质粘土 粉 质粘土 层厚 1 5cm 不等 软塑状 中塑性 土质不均 夹层为粉砂或粉土 层厚 为 0 1 2cm 不等 层厚比 3 1 8 1 该层分布较连续 厚度 1 6 9 5 米不等 平 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 5 均标贯击数 N 2 8 击 在部分钻孔中该层位处表现为淤泥质土与粉砂互层 淤泥质土 灰褐色 灰色 软塑状 中塑性 层厚 0 4 3 0cm 不等 粉砂 灰褐色 灰色 松散状 层厚 0 2 2 0cm 不等 层厚比 1 1 3 1 平均标贯击数 N 3 0 击 2粉土 灰色 灰褐色 稍密 中密状 局部密实状 土质不均 夹粉砂和粘 性土薄层 砂质含量较高 该层分布比较连续 厚度0 9 15 0米不等 平均标贯击 数N 13 8击 该区域部分钻孔中在 2粉土和 3粉砂之间存在粉质粘土夹层 灰色 灰褐色 可塑 硬塑状 夹有粉土及粉砂薄层 平均标贯击数N 7 5击 3粉砂 灰色 青灰色 稍密 中密状 局部密实状 夹粉土及粘性土薄层 该层分布连续 厚度2 2 28 5米不等 平均标贯击数N 27 1击 部分钻孔中在该层位处揭示有粉土夹层 灰色 灰褐色 密实状 局部中密状 土质不均 砂质含量较高 平均标贯击数N 25 3击 上述第二大层分布底高程为 27 47 50 55米 1粉质粘土 灰色 灰褐色 可塑 硬塑状 中塑性 局部夹有粉土及粉砂薄 层 土质不均匀 该层仅在AK43和AK44号钻孔中有分布 平均标贯击数N 9 8击 分 布底高程为 52 57 53 35米 2粉细砂 灰色 灰褐色 青灰色 中密 密实状 局部夹粉土及粉质粘土薄 层 该层分布连续 所有钻孔均未穿透该层 平均标贯击数N 40 2击 2 AK72 AK131区 粉砂 灰色 灰褐色 松散 稍密状为主 局部中密状 间粉土薄层 含多量 云母碎片 偶见碎贝壳 土质不均匀 该层主要出露在钻孔表层 分布比较连续 厚度 2 8 12 8 米不等 仅在 AK104 AK113 号钻孔中缺失 平均标贯击数 N 10 5 击 上述第一大层分布底高程为 1 62 11 32 米 1淤泥质土夹粉砂 灰褐色 灰色 主层为淤泥质粉质粘土 淤泥质粘土 粉 质粘土 层厚 1 5cm 不等 软塑状 中塑性 土质不均 夹层为粉砂或粉土 层厚 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 6 为 0 1 2cm 不等 层厚比 3 1 6 1 该层分布比较连续 厚度 0 9 8 0 米不等 平均标贯击数 N 4 8 击 在部分钻孔中该层位处表现为淤泥质土与粉砂互层 淤泥质土 灰褐色 灰色 软塑状 中塑性 层厚 0 5 3 0cm 不等 粉砂 灰褐色 灰色 松散状 层厚 0 2 2 0cm 不等 层厚比 1 1 3 1 平均标贯击数 N 5 5 击 2粉土 灰色 灰褐色 稍密 中密状 局部密实状 土质不均 夹粉砂和粘 性土薄层 砂质含量较高 该层断续分布 厚度1 5 8 0米不等 平均标贯击数 N 13 7击 该区域部分钻孔中在 2粉土和 3粉砂之间存在粉质粘土夹层 灰色 灰褐色 可塑 硬塑状 夹有粉土及粉砂薄层 平均标贯击数N 8 8击 3粉砂 灰色 青灰色 稍密 中密状 局部密实状 夹粉土及粘性土薄层 该土层分布连续 厚度1 0 34 2米不等 平均标贯击数N 25 0击 部分钻孔中在该层位处揭示有粉土夹层 灰色 灰褐色 稍密 密实状 土质 不均 混有多量粉砂 平均标贯击数N 17 3击 上述第二大层分布底高程为 21 22 48 15米 1粉质粘土 灰色 灰褐色 青灰色 可塑 硬塑状 中塑性 局部夹有粉土 及粉砂薄层 土质不均匀 该层分布较连续 一般厚度在1 3 34 5米不等 平均标 贯击数N 11 3击 分布底高程为 29 75 55 75米 部分钻孔中在 1粉质粘土和 2粉细砂之间分布有粉土夹层 灰色 灰褐色 密实状 局部中密状 混有多量粉砂 平均标贯击数N 28 9击 2粉细砂 灰色 灰褐色 青灰色 中密 密实状 局部夹粉土及粉质粘土薄 层 该层分布连续 所有钻孔均未穿透该层 平均标贯击数N 42 9击 2 2 地基土容许承载力地基土容许承载力 依据土的物理 力学性质指标 标贯试验 公式计算及地区经验 对距黄 海大桥 230m 间距的方案综合提供地基土容许承载力值 相应各土层地基土容许 承载力建议值 详见下表 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 7 地基土容许承载力 f kPa 层号土名 AK1 AK40 区AK41 AK71 区AK72 AK131 区 粉砂 10090110 1 淤泥质土夹粉砂 707070 2 粉土 120120120 夹层粉质粘土 120110100 夹层粉质粘土夹粉砂 130 3 粉砂 180180170 夹层粉土 160140 粉质粘土 160 1 粉质粘土 110120120 夹层粉土 180170 2 粉细砂 240230240 2 3 桩基参数桩基参数 按照设计要求 本报告对预制混凝土挤土桩依据 港口工程桩基规范 JTJ254 98 分别提供桩的极限侧摩阻力 桩的极限端阻力标准值及其桩侧水 平抗力系数的比例系数m 现对新方案完成钻孔按 AK41 AK71 区和 AK72 AK131 区分别提供桩基参数建议值 详见下表 AK41 AK71 区 预制混凝土挤土桩 JTJ254 98 土的状态及标 贯击数 层号土名 ILe 土层 深度 桩的极 限侧阻 力标准 值 qf kPa 桩的极 限端阻 力标准 值 qR kP a 桩侧土水 平抗力系 数的比例 系数m MN m4 粉细砂松散状 N 7 5 2 1305 1 淤泥质土 夹粉砂 1 371 106 8134 2 粉土 0 750 8912 1448 夹层粉质粘土 0 980 9513 4326 3 粉砂中密状 N 27 1 23 58036009 夹层粉土 0 7734 56010 2 粉细砂 中密 密实状 N 40 2 47 9130660020 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 8 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 9 AK72 AK131 区 预制混凝土挤土桩 JTJ254 98 土的状态及标 贯击数 层号土名 ILe 土层 深度 桩的极 限侧阻 力标准 值 qf kPa 桩的极 限端阻 力标准 值 qR kP a 桩侧土水 平抗力系 数的比例 系数m MN m4 粉细砂 松散 稍密状 N 10 5 4 1305 1 淤泥质土 夹粉砂 1 281 107 6134 2 粉土 0 930 8713 9428 夹层粉质粘土 1 070 98 15 7 236 3 粉砂中密状 N 25 0 21 57536009 夹层粉土 0 990 8825 85510 1 粉质粘土 0 900 9431 44215006 夹层粉土 0 780 8536 26010 2 粉细砂 中密 密实状 N 42 9 50 9130660020 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 10 2 4 不良地质作用不良地质作用 浅水主桥段不良地质主要为液化土和软土 具有含水量高 压缩性高 抗剪强度低 透水性差 触变性强 工程力学指标差等特点 为特殊性土层 深水主桥段不良地质主要为饱和粉土 砂土液化和软土 具有高含水 量 高压缩性 低强度 工程地质性能差 为特殊性土层 2 5 潮水位条件潮水位条件 该区域平均低潮潮位 1 46m 最高高潮位 8 42m 最低低潮位 0 21m 最大潮差 8 08m 最小潮差 1 79m 平均潮差 4 7m 3 编制依据 编制依据 1 中交第四航务工程勘察设计院有限公司 PHC 管桩试沉桩及高应变动测 试验技术要求 2 港口工程桩基规范 JTJ254 98 3 港口工程基桩动力检测规程 JTJ 249 2001 4 水运工程测量规范 JTJ203 2001 5 港口工程荷载规范 JTJ215 98 6 港口工程桩基规范 JTJ254 98 7 建筑桩基技术规范 JGJ94 94 8 中交第一航务工程勘察设计院有限公司 南通港洋口港区陆岛通道管线 桥工程地质勘察 9 交通部交水发 2004 247 号文 沿海港工概预算编制规定 及 沿海港 口水工建筑及装卸机械设备安装工程船舶机械艘 台 班费用定额 10 国家发展计划委员会和建设部颁布的 工程勘察设计收费标准 2002 年修订版 11 江苏省建筑与装饰工程计价表 2003 苏建定 2003 73 号文 4 试验目的及要求 试验目的及要求 4 1 试验目的试验目的 中交第四航务工程勘察设计院有限公司 PHC 管桩试沉桩及高应变动测试 验技术要求 的有关要求 试验目的如下 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 11 1 确定合理的预制桩桩长及桩靴长度 与黄海大桥沉桩施工情况进行分 析对比 确定合理的停锤控制标准 2 确定桩的承载力 与洋口港区陆岛通道工程黄海大桥基桩质量检测报 告 静载 试验结果进行分析对比 并提出各主要土层的承载力指标或设计参 数 3 检验能否穿过桩端设计标高以上的硬土层 确定桩端进入持力层深度 4 通过对打桩应力及桩身完整性监测为沉桩工艺和锤击设备选择提供依 据 4 2 试桩要求试桩要求 按设计单位要求 结合 港口工程桩基规范 JTJ254 98 规定 初步确 定进行高应变检测 试验桩均为工程使用桩 4 2 1 桩型桩型选择选择 桩型选用 C 型 1000 PHC 管桩 混凝土强度等级为 C80 1 C 型 1000 PHC 管桩的技术性能要求 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 12 C 型 1000 PHC 管桩技术性能要求表 主筋 壁厚 mm 直径 mm 数量 根 Dp mm 混凝土 有效预 压应力 Mpa 抗裂 弯距 kN m 极限 弯距 kN m 单位 重量 t m 主筋截面 含钢率 13012 64088010 911612322 0 92 4 1 41 附注 上述数据引自 预应力混凝土管桩 03SG409 针对本工程 为了验证 PHC 管桩的耐久性和抗捶击性 选用的预制管桩除 满足 预应力混凝土管桩 03SG409 的技术性能要求外 设计还提出如下要求 A 所有管桩桩身螺旋箍筋间距均按 50mm 控制 B 靠近横梁的最上一节管桩桩长不小于 30m 为便于对比和指导后续制桩 设计要求本次每组试桩中的一半数量的管桩 其最上一节桩身混凝土内 应添加钢纤维增加抗裂性 掺量为 50Kg m3 C 适当控制每节管桩的预制长度 确保每根桩接头不超过 2 个 2 C 型 1000 PHC 管桩的拼接要求 C 型 1000 PHC 桩的拼接采用端板焊接 焊接工艺应在预制厂完成 严禁 工地现场接桩 焊缝处的强度指标应大于桩本身的强度指标 焊接工艺应符合 下列规定 A 上下端板应除污 除锈 坡口处呈现金属光泽 方可施焊 B 选用焊条直径应能满足焊透坡口根部的要求 根部打底应选用 3 2mm 焊条 其余部分可选用 4 5mm 焊条 C 焊接时电流强度应与所使用的焊机和焊条相匹配 应分层 对称 均匀 连续施焊 根部必须焊透 焊接道数不得少于 4 道 每道焊接接头应超 前引弧 注意焊接始端和终端的焊口处理 表面加强焊缝高度宜为 1 2mm 力求平滑 焊接后应进行外观检查 焊缝不得有凹痕 咬边 焊瘤 夹渣 裂缝等表面缺陷 发现缺陷时应返修 但同一条焊缝返修 次数不得超过 2 次 4 2 2 桩的防腐处理桩的防腐处理 PHC 管桩混凝土 28 天龄期时其抗氯离子渗透性要求 4 0 10 12 m2 s 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 13 本工程使用的 PHC 管桩要求整桩在工厂完成拼接 不得在工地现场接桩 为保证整桩的受力性能和接头的耐久性 靠近墩帽的最上一节管桩长度不 小于 30m 以保证所有管桩接头均位于水下区 或泥下区 PHC 管桩帽梁底至局部冲刷线并考虑 3m 富裕的长度范围设计要求进行涂层 防腐表面处理 考虑施工偏差 每根管桩按涂抹最上一节 30m 长度计算 添加 了钢纤维的管桩要求对添加部分桩身作防腐 且涂抹长度不小于 30m 表面涂层的技术性能要求应满足 海港工程混凝土防腐蚀技术规程 JTJ275 2000 的规定 采用涂层防腐的设计使用年限为 20 年 管桩接头防腐标准应满足 海港工程钢结构防腐蚀技术规程 JTJ230 89 的设计使用年限 20 年的要求 防腐材料可参照黄海大桥采用 AC 铝合金涂层形 式 4 2 3 试桩数量试桩数量 本次试验桩分为三组 均为 C 型 1000 PHC 桩 共 22 根 每组试桩中一 半桩数桩底焊接长 600mm 的开口型钢桩靴 另一半试桩中桩底焊接长 3000mm 的 开口型钢桩靴 钢桩靴壁厚均为 18mm 桩靴记入桩长长度 第一组 第五十标准段第一个桥墩 K6 071 35 对应钻孔号 AK75 6 根 试验桩 试验桩垂直长度 70m 桩尖标高为 58 00m 采用当地理论最低潮面起 算 下同 桩顶标高 12 00m 斜度均为 6 1 第二组 第六十三标准段第三个桥墩 K7 834 35 对应钻孔号 AK97 8 根试验桩 试验桩垂直长度 56m 桩尖标高为 44 00m 桩顶标高 12 00m 斜 度均为 6 1 第三组 第七十七标准段第三个桥墩 K9 640 35 对应钻孔号 AK120 8 根试验桩 试验桩垂直长度 64m 桩尖标高为 52 00m 桩顶标高 12 00m 斜 度均为 6 1 4 2 4 试桩要求试桩要求 试验方法采用实测曲线拟合法 试沉桩应严格执行 港口工程技术规范 中对试桩的设备 操作 记 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 14 录 成果分析等方面的规定 以下仅提出试桩的特殊要求 1 试打过程中 应按桩端进入的土层逐一进行测试 当持力层较厚时 应在同一土层中进行多次测试 2 桩端持力层应根据试打桩结果的承载力与贯入度关系 结合场地工程 地质勘察资料综合判定 3 判定的承载力值应小于或等于试打桩时测得的桩侧和桩端静土阻力值 之和与桩在地基土中的时间效应系数的乘积 并应进行复打校核 为方便施工 同时满足检测对比精度要求 复打可选择每个墩的最后一排桩进行 复打至初 打的休止时间不应少于 7d 4 打桩应力监测包括桩身锤击拉应力和锤击压应力两部分 桩身锤击拉 应力宜在预计桩端进入软土层或桩端穿过硬土层进入软夹层时测试 桩身锤击 压应力宜在桩端进入硬土层或桩周土阻力较大时测试 5 试桩 试桩水上沉桩水上沉桩 5 1 PHCPHC 管桩制作及运输管桩制作及运输 5 1 1 PHC 管桩制作管桩制作 本工程 1000mmPHC 管桩在专业预制厂制作 拼接及涂刷防护涂层出厂 前严格按程序检验 并出具合格证书和各项检验指标 进场后在监理工程师的 指导下进行验收 桩基制作应根据现场的沉桩顺序进行制作 保证制作顺序与 沉桩顺序一致 以免出现现场无桩可打的情况 5 1 2 PHC 管桩运输管桩运输 PHC 管桩采用专用运桩船从预制厂 上海 运输至施工现场 在 PHC 管 桩达到出厂要求后 根据项目部提供的落驳图 将桩吊运上驳 落驳图由项目 部根据现场沉桩顺序绘制 遵循先打的后装后打的先装原则进行装船 叠放不 超过 4 层 装船时 桩下采取多点木枋支垫 木枋顶面必须呈一条直线 桩身两侧用 锲形木块塞紧 再用钢丝绳和紧张器将桩固定在甲板上 操作时严禁破坏 PHC 管桩防护涂层 运至现场后运桩船靠在预先定位好的定位船 5 2 沉桩施工沉桩施工 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 15 5 2 1 试桩平面布置及沉桩顺序试桩平面布置及沉桩顺序 1 试桩桩位布置及坐标根据设计要求确定 如下图所示 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 16 2 沉桩顺序 考虑试桩需做大应变复打 复打至初打的休止时间不应少于 7d 运桩时短 桩在运桩驳上层 因此墩台与墩台之间沉桩穿插进行 沉桩顺序如下 序号沉桩顺序序号沉桩顺序 1 190 墩 B1 18 149 墩 A2 2 190 墩 B2 19 149 墩 A3 3 190 墩 B3 20 149 墩 A4 4 190 墩 B4 21 149 墩 A5 5 190 墩 B5 22 149 墩 A6 6 190 墩 B6 23 190 墩 B5 复打 7 190 墩 B7 24 190 墩 B6 复打 8 190 墩 B8 25 190 墩 B7 复打 9 232 墩 C1 26 190 墩 B8 复打 10 232 墩 C2 27 232 墩 C5 复打 11 232 墩 C3 28 232 墩 C6 复打 12 232 墩 C4 29 232 墩 C7 复打 13 232 墩 C5 30 232 墩 C8 复打 14 232 墩 C6 31 149 墩 A4 复打 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 17 15 232 墩 C7 32 149 墩 A5 复打 16 232 墩 C8 33 149 墩 A6 复打 17 149 墩 A1 5 2 2 沉桩测量沉桩测量 为保证沉桩质量和进度 基桩施打时测量控制采用 GPS 定位系统 该系统 应用于管线桥沉桩施工中 具有不受风浪 天气 视线能见度 的影响 测量 精度高和定位速度快等优势 施工测量控制流程 业主提交测量控制点 控制点校核 设置 GPS 基站 求解 GPS 的转换参数 校核转换参数 沉桩 GPS 测量定位方法 首先 在航工桩 7 上精确测定主工作点与三 GPS 架设 点的相对位置 再根据桩身斜率 桩心距 桩顶高程及桩位设计坐标 如下图 所示 便可得出桩位相对于主工作点的平面位置 进行沉桩施工 C 主工作点 H0 X0 Y0 HA Xa Ya 主工作点 俯视图 正视图 GPSGPS 测量定位示意图测量定位示意图 沉桩高程控制 以 GPS 沉桩定位系统为主 陆上布设经纬仪校核 对整个 沉桩过程进行双控 5 2 3 基桩施打基桩施打 1 桩船设备选型 基桩施工采用航工桩 7 打桩船配 D138 柴油锤进行 桩船及桩锤性能见下 表 桩船技术性能表 船体尺寸 m 吃水 m 船名 长宽深首尾平均 桩锤 型号 龙口 型式 桩架 高度 俯仰角度 打桩 长度 桩 7 55 2254 02 02 42 2D128 外 79 4 18 5 18 5 67m 水深 主工作点 GPS 桩 船 GPS2 GPS3 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 18 桩锤性能表 锤型 锤重 t 活塞重量 t 总长 m 冲击次数 min 最大爆发力 kn 每锤打击能量 Kn m D1282712 87 636 453600426 5 D1382813 87 636 453900459 8 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 19 2 沉桩工艺 沉桩施工工艺流程图 3 替打设计 替打处于桩锤与管桩之间 将桩锤的冲击能量均匀传递到桩头上 替打设 计的合理与否将直接影响到管桩顶部是否容易破裂和沉桩质量 根据管线桥管桩长 风浪大 潮差大 对桩船稳定性影响大的特点 替打 设计上端为圆筒型与桩锤联结 圆筒内放置钢丝绳衬垫 具体结构为交错放置 三层直径 20 30mm 的钢丝绳 三层钢丝绳中间用两块钢板分隔 上部为一厚 板 替打中段设计成圆锥形 筒身上开 2 个直径 50mm 的圆孔供沉桩时排气用 使桩锤的冲击能量能均匀往下传递 替打下段成一圆柱段 根据不同的打桩船 设计替打与桩架的联接方式 替打基本结构如图所示 制桩 运桩驳就位 桩检验 划线 标高及贯入度双控 桩船就位 下桩 压锤 测量定位 立桩 桩船移位吊桩 锤击沉桩 起锤 桩位复核 移船起吊下一根桩 施工准备 测量 控制网布设 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 20 替打结构示意图 单位 mm 4 桩的起吊 就位 桩的最大长度 试桩工程中单桩最长约为 71m 我局航工桩 7 打桩长度为 67m 水深 满足 施工要求 吊桩 入龙口 吊桩时主副钩必须同步平缓起动 均衡受力 桩吊离驳船一定高度后打桩 船才能移船 到足够水深处立桩入龙口 防止立桩过程中桩尖插入泥中导致蹩 桩 根据航工桩 7 起重作业要求 吊桩时 桩架前倾角度应小于 9 桩锤置于 架子下部 起桩后 回桩架 达到 4 时 可以提锤至架顶 进龙口时 应先用上部抱桩器抱桩 桩顶进替打罩后 继续回桩架 桩尖 进背板 至桩完全立起 5 沉桩 基桩施打遵循 重锤轻打 标高控制等的原则进行 移船 定位 在 GPS 定位系统的指导下 慢速移船就位 为确保安全 移船就位时应注 意各绞车均匀收放 切忌急绞急停 以使船体和桩平稳就位 定位时 要注意各缆的受力情况 特别是打斜桩 扭角桩时 主要受力缆 要带上劲 以免打桩过程中的移位 跑车现象 PHC桩 桩 锤 锤 垫 导向板 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 21 下桩 解扣 下桩时要缓慢操作 不可急放急刹 检查背板是否蹩桩 以免在下桩时因 船上浮而使桩或背板损坏 要及时微调桩架 使架 桩始终保持平衡 因吊桩的绳扣及卸扣较重 操作人员在解扣时要特别小心 必要时多用辅 助的绳 钩等工具 沉桩 开锤前检查桩顶与替打底面是否密合 保证两者的垂直 替打垫层是否均 匀 替打和锤的竖直对中要保证 以免发生偏心锤击 因地质条件较差 沉桩时可能溜桩 故在基桩入龙口后 将付钩系在桩身 的主钩上方 以防止及控制其发生较大的溜桩 锤击中还应注意观察 桩身是否摇晃 替打及桩锤是否有异常以及桩身及 替打透气孔的畅通等现象并及时处理 复打桩主要为了进行桩的检测 一阵不少于 10 击 沉桩中按设计要求做好 全过程记录 作为以后施工参照 6 第一次打桩与复打桩的间隔时间符合设计及规范要求 5 2 4 沉桩要求沉桩要求 1 沉桩应严格执行 港口工程桩基规范 中对沉桩设备 操作 记录 成果分析等规定 2 桩垫要求 可以是木垫 钢丝绳垫 硬纸等缓冲材料 桩垫要求厚薄 均匀 尺寸应与桩顶截面相同 采用纸垫时 桩垫锤击后的厚度宜为 10cm 20cm 采用木垫时 锤击后的厚度宜为 5cm 10cm 采用其他材料做 桩垫 其锤击后的厚度可根据经验或试验确定 3 本工程沉桩以贯入度控制为主 设计标高校核 4 由于采用的桩锤不同其停锤控制标准亦不同 以下停锤控制标准参考 了黄海大桥捶击沉桩控制标准 桩锤为 D128 型 具体如下 A 当贯入度小于等于 6mm 柴油锤以二档锤击沉桩 30 锤的平均贯入度 且桩底标高与设计标高的距离 1 5m 时 即可停锤 B 当贯入度小于等于 6mm 柴油锤以二档锤击沉桩 30 击的平均贯入度 而桩底未达到设计标高 设计标高的距离 1 5m 且 3m 时 需继续 锤击 50 锤 贯入度仍小于等于 6mm 时方可停锤 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 22 C 当贯入度小于等于 4mm 柴油锤以二档锤击沉桩 30 击的平均贯入度 而桩底未达到设计标高 距离设计标高 3m 且锤击数超过 1800 锤时 应及时报给监理 业主及设计院研究解决 D 当桩底已达到设计标高 而贯入度大于 6mm 柴油锤以二档锤击沉桩 30 击的平均贯入度 时 需停止锤击 并将停锤时的平均贯入度 柴 油锤以二档锤击沉桩 30 击的平均贯入度 及时报给监理 业主及设 计院 E 当沉桩过程出现异常情况时 立即停止沉桩 并及时报给监理 业主及 设计院 5 因为采用的桩锤型号不是 D128 型 所以会同设计 监理通过试沉桩 试验确定停锤控制标准 6 沉桩完毕后 应及时夹桩 并对高出设计标高的桩进行切割截桩 应 采用切割机等对桩顶撞击力小的切除方法 切除后的桩顶标高允许偏差为 10mm 30mm 7 沉桩应在船舶允许作业工况下进行 8 水上沉桩桩顶偏位最大允许偏差不超过 300mm 桩的纵轴线倾斜度 偏差不宜大于 1 9 沉桩完成后应及时测定处于自由状态下的桩顶偏位 并记录 如偏位 值超过规定值应及时与设计联系 在夹桩铺底后 应再次测定桩顶偏位 并以 此作为竣工偏位的最终数值 在夹桩时严禁拉桩 10 夹桩后 安排人员对泥面以上桩的外观进行检查 对检查中发现的 桩身裂纹应作拍照和记录 6 试验实施方案 试验实施方案 6 1 测试原理测试原理 高应变动力测试就是在桩顶沿轴向施加一冲击力 使桩产生足够的贯入度 实测由此产生的桩身质点应力和加速度的响应 通过波动理论分析 判定单桩 竖向抗压承载力及桩身完整性 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 23 6 2 测试方法测试方法 将二支加速度传感器和二支力传感器分别对称安装在距桩顶以下 2 倍桩径 左右的桩侧表面 锤以自由下落方式锤击桩顶 瞬时冲击产生的加速度信号和 力信号通过桩基动测系统放大和 A D 转换 变成数字信号传给微机 信号经过 计算机软件的处理 故障诊断 双边平均 加速度积分及计算等 后存入磁盘 同时显示实测波形 瞬时冲击桩体受到最大锤击力和最大沉降量 传感器安装示意图 6 3 成果分析成果分析 1 测试信号采集和选取 测试信号采集和选取是确定轴向承载力的关键环节 当锤击信号出现下列 情况其信号不得作为分析计算的依据 力的时程曲线最终未归零 锤击严重偏心 一侧力信号呈现受拉状态 传感器出现故障 测点处桩身混凝土开裂或有明显变形 基桩高应变动力测试示意图 2B B 70 10 76 2 1 6 38 10 混凝土方桩 2D 管桩 70 10 B 76 2 1 6 38 10 H型钢桩 2B 76 2 1 6 38 10 D 加速度传感器 应变式力传感器 加速度传感器 应变式力传感器 加速度传感器 应变式力传感器 加速度传感器 应变式力传感器 应变式力传感器 加速度传感器 加速度传感器 落锤 Hr 70 10 1 2 Hr 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 24 其它信号异常情况 分析计算轴向承载力的信号 宜取锤击能量较大的测次 2 平均波速的确定 当桩底反射信号较明显时 可以根据实测信号的上下行波确定平均波速 当桩底反射信号不明显时 宜根据桩长 混凝土的经验波速和邻近桩的波速值 综合确定 3 单桩承载力的确定 方法一 实测曲线拟合法 CAPWAP 法 将存储在磁盘上的原始信号回放 利用相关软件进行波形拟合分析 具体 做法是 根据场区地质资料 先假设桩 土模型及参数 以实测速度信号作为 边界条件输入 示解波动方程 反算桩顶的力 如果计算的力曲线与实测的力 波形不符合 则继续调整桩 土模型及参数 再进行拟合计算 直到计算的力 曲线与实测力曲线的吻合程度达到最佳状态为止 最终给出桩的极限承载力 荷载 沉降曲线及土阻力沿桩身分布图 方法二 CASE 法 单桩承载力可按下式计算 2 1 2 1 2211 tVZtFJtVZtFJR ccc cAEZ CLtt 2 12 通常高应变动力检测确定单桩承载力宜优先采用实测曲线拟合法 CASE 法宜根据同一工程中相同类型桩的动 静对比试验确定土的 CASE 阻尼系数 Jc 4 桩身完整性评价 桩身完整性评价可采用 法 其计算公式如下 1 1 2 1 1 x tVZ x tFtVZtF x tVZ x tFRtVZtF 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 25 桩身完整性评价标准如下表所示 值完整性评价 1 0完整桩 0 8 1 0 基本完整桩 0 6 0 8 明显缺陷桩 0 6严重缺陷桩或断桩 7 试验主要内容及最终报告格式与内容 试验主要内容及最终报告格式与内容 7 1 试验主要内容试验主要内容 1 试打过程中 结合各桥墩位置的地质图 每个墩台选择 2 根桩 不同 桩靴各一根 按桩端进入的土层逐一进行测试 当持力层较厚时 适当加密测 试 根据土层分布及试桩要求 将在如下标高处采集数据 第一组 44 0m 48 0m 52 0m 58 0m 第二组 30 0m 34 0m 38 0m 44 0m 第三组 38 0m 42 0m 46 0m 52 0m 2 根据试打桩结果的承载力与贯入度关系 结合场地工程地质勘察资料 综合判定桩端持力层 3 为方便施工同时满足检测对比精度要求 复打选择每个墩的最后一排 桩进行 复打至初打的休止时间不少于 7d 根据初打与复打的测试结果推导出 土体的恢复系数 在判定承载力时 初打结果中考虑土体恢复系数 4 在预计桩端进入软土层或桩端穿过硬土层进入软夹层时测试桩身锤击 拉应力 在桩端进入硬土层或桩周土阻力较大时测试桩身锤击压应力 7 2 试验最终报告格式及内容试验最终报告格式及内容 按照 港口工程桩基动力检测规范 JTJ249 2001 与设计试桩的相关要 求 最终报告的主要内容包括以下内容 1 工程概况 包括委托方名称 工程名称 地点 检测目的 检测依据 检测数量 检测日期 建设单位 施工单位 勘测单位以及设计单位 监理单 位等工程基本信息 2 工程地质概况 桩基设计施工概况 3 打桩机械 桩锤 锤垫类型 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 26 4 受检桩的桩号 桩位和相关施工记录 5 检测原理 仪器与方法 6 锤击数 桩侧静土阻力 桩端静土阻力 桩身锤击压应力 桩身锤击 拉应力和桩锤实际传递给桩的能量与桩入土深度的关系 7 高应变动力测试的主要结果以及对打桩全过程中桩身结构完整性的评 价 8 与检测内容相应的检测结论 9 签署报告单位名称 现场负责人 现场主要测试人员 报告编制人 复核人 审核人 技术负责人 分管副主任与主任 提供报告单位的证书编号 10 附件 主要包括 检测桩位及相应的钻孔柱状图 桩位平面图及桩的施工记录 检测情况 仪器设备及检测过程中出现的异常现象的说明 每根桩的实测曲线 参数取值 检测数据处理 分析方法和检测结果 对于实测曲线拟合法应包括 拟合曲线 拟合质量系数 模拟的静载荷 沉降 曲线 桩身阻抗变化 土阻力沿桩身分布情况 选用的各桩单元的有关参数以 及贯入度的实测值与计算值 8 拟投入仪器设备 拟投入仪器设备 试验仪器采用武汉岩土力学研究所 RSM 24FD 型浮点工程动测仪 该系统由 数据自动采集软件 加速度传感器 应变 传感器 电缆等组成 锤击系统考虑采用 原有打桩船上打桩锤作为检测的锤击设备 RSM 24FD 动测系统主要技术规格如 下表 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 27 RSM 24FD 动测系统技术规格表 主控形式分体机 现场须配笔记本电脑 主控系统笔记本电脑 显示方式笔记本电脑显示屏 采样间隔10us 65536us 连续可调 记录长度0 5k 1k 2k 4k 8k 五档可调 放大倍数1 256 倍 A D 转换精度16 位 浮点放大倍数8 倍 通道数独立 4 道 带 宽10Hz 4000Hz 触发方式通道 外 内触发等九种模式可选 工作温度0 40 数据输出ASCII 码文件 9 试验进度安排 试验进度安排 9 1 休止期要求休止期要求 1 高应变初打至复打试验时间间隔不少于 7d 9 2 试验进度安排试验进度安排 整个试验工作分两个阶段 即试验桩的初 复打 试验数据的分析及试验 报告的编写 试验数据的整理在试验现场进行 按照业主单位的要求 出具中 间试验结果 打桩船计划 3 月 6 日进场 3 月 10 日前 PHC 管桩运至现场 3 月 10 日进 行试桩 3 月底前完成试桩施工 具体的安排如下 1 现场试验工作 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 28 现场试验工作见下表 序号试验步骤时间备注 1 190 墩 B1 B2 B3 B4 桩沉桩 及 B5 B6 B7 B8 桩试桩初打 2 天 2 232 墩 C1 C2 C3 C4 桩沉桩 及 C5 C6 C7 C8 桩试桩初打 3 天 3 149 墩 A1 A2 A3 桩沉桩 及 A4 A5 A6 桩试桩初打 3 天 4190 墩 B5 B6 B7 B8 桩试桩复打2 天 5 232 墩 C5 C6 C7 C8 桩试桩复打 2 天 6 149 墩 A4 A5 A6 桩试桩复打 2 天 7合计14 天 此工期为预定工期 实际工期可能受天 气 风浪 船机性 能等因素而延后 试验方面最终以试 验单位需用的时间 为准 2 中间数据的整理 试验过程中及时整理各类试验资料 数据 按照委托方的要求及时提供试 验中间结果 3 试验数据的分析整理工作 现场试验工作完成后 进行试验数据的分析整理工作 及时编写 出版 提交试验报告 7 天内提供正式报告 10 质量保证措施 质量保证措施 10 1 组织机构组织机构 为确保工程施工质量 确保本工程桩基施工顺利完成和成桩质量 在项目 经理部内部建立一套完整的质量保证体系组织 这套体系能够在工程施工中起 到监督保证及督促作用 监督各个工序 各个环节按操作规程和技术规范操作 做到各项试验检测工作规范有序地进行 质量保证体系网络图如 10 1 图 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 29 全面负责 项目经理 技术分体系 项目总工 生产分体系 项目副经理 技术方案 工程部 产品检验和施工资料 质检部 材料检验 试验室 测量控制 测量组 物资供应保证 物资部 设备保障 船机部 操作保证 工段长 技术优化 工序自检和移交 验收检验 质量体系责任人 质检部 指导 监督 公司质量部门 图 10 1 质量保证体系网络图 沉桩质量是关系到整个管线桥施工质量的关键 在施工过程中 我们要加 强现场管理 严格各项质量控制措施 确保工程质量达到优良 主要采取以下 措施 1 桩打入后 不得利用船体强行纠偏 当桩尖遇到障碍物桩位发生异常 时 应停止下桩 分析原因 采取相适应措施后 方可继续下桩 并做好记录 2 在沉设斜桩时 加强前 后串心缆的力量调节 避免船体纵向移动 造成偏心锤击 3 沉桩过程中出现贯入度反常或桩身位移 应查明原因 方可继续进行 施工 桩运至现场后做好桩的验收 对存在质量问题的桩 必须退回 4 严格根据打桩船的抗风浪能力安排施工时段 密切注意天气预报 在 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 30 大风浪来临之前做好施工船舶的避让工作 5 在斜坡上沉桩 桩定位时向岸侧采取适当提前量 沉桩施工允许偏位 桩型 允许偏位 mm 备注 砼管桩斜桩300 10 2 施工组织机构施工组织机构 11 施工安全保证措施 施工安全保证措施 11 1 安全管理目标安全管理目标 11 1 1 管理方针管理方针 在施工管理中 要始终如一的坚持 安全第一 预防为主 安全管理方针 项目总工 项目副经理 项目副经理 工 程 部 质 检 部 调 度 室 安 机 部 物 资 部 综 合 办 合 约 部 财 务 部 测 量 组 试 验 组 水 上 沉 桩 工 段 试 验 配 合 工 段 项目经理 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 31 以安全促生产 以安全保目标 11 1 2 管理目标管理目标 本工程安全目标 安全零事故 11 2 安全保证体系安全保证体系 11 2 1 安全保证体系安全保证体系 本工程建立的安全保证体系见下图 经理部每月一次安全教育班组每周安全活动 公司安全领导小组 公司安全部门 经理部安全第一责任制 项目部安全领导小组 项目部安全监督部 部门安全责任制 岗位安全责任制 组织保证 公司 安全法规 安全制度 操作规程 与经济收入挂钩的考核制度 安全否决制度 进度考核制度 每月考核与工资奖金挂钩 制度保证 项目经理 安全技术措施计划执行检查 施工组织安全措施 安全技术交底 安全技术培训 技术保证 项目总工 安全 QC 小组活动 安全宣传教育 安全竞赛活动 现场安全防护设施 安全标志 劳保 安全用品 资源保证 专职安全工程 师 安 全 保 证 措 施 体 系 思想保证 项目经理 南通港洋口港区陆岛通道管线桥工程 PHC 管桩海上试桩试验方案 中交二航局 32 安全施工保证体系 11 2 2 安全管理措施安全管理措施 11 2 2 1 施工生产安全管理措施 1 施工安全管理工作必须认真贯彻执行 安全第一 预防为主 的方针和 项目部经理对安全工作负第一责任的方针 分管领导对经理负责 并对安全工 作负直接责任 贯彻 谁管生产 谁管理安全 谁操作 谁保证安全和谁出安 全事故 谁负直接责任 的管理制度和方针 建立项目经理为安全第一责任人的 各级安全生产责任制 班组长为本班组的兼职安全员 对本班组的安全负责 2 施工现场设置专职安全员 1 名 各班组 工段设兼职安全员一名 专 职安全员对所辖作业面和违反安全操作规程的班组 设备和个人按规定实行处 罚 有权对安全工作做出贡献的班组 设备和个人提出安全奖励的建议 专职 安全员向经理和分管安全的副经理及劳安部负责 兼职安全员对班组的施工安 全实施监督 检查和指导 执行专职安全员及班组长的安全指令 安全工作既 向班组负责 也向专职安全员