澳门大学钢管桩围护专项方案

1、编制依据1、澳门大学横琴校区专用过海隧道工程围护结构施工图；2、澳门大学横琴校区专用过海隧道工程施工组织设计；3、以往超长钢管桩施工或相似类型土建项目中的施工经验和技术;4、国内各设计、施工规范及标准：《工程结构可靠度设计统一标准》(GB50153-2008)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)(2006年版)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009)《基坑工程设计规程》上海(DG/TJ08-61-2010)《地基基础设计规范》上海(DGJ08-11-2010)5、澳门相关规范：《地工技术规章》47/96/M2、编制范i澳门大学新校区海底专用隧道海中段围护钢管桩施工专项方案编制的范围为：K0+790〜K1+030段钢管桩围护，主要包括围护钢管桩的设计要求、施工以及钢栈桥的施工。3、工程概况3.1、工程简介澳门大学横琴校区过海隧道工程采用在十字门水道一次修筑两道围堰将中间海水抽干后，干作业一次施工海中明挖隧道段。海中段隧道长530m，其中里程桩号为K0+790〜K1+030段采用钢管桩围护，该段围护长240m。基坑开挖宽度约32m，围护钢管桩段常水位水深4.85〜0.3m，穿越的地质主要为淤泥和粘土层。3.2、水文、自然、地质概况3.2.1、水文条件隧道所跨十字门水道宽约500m,水深约0.7〜3.8m,每年5~10月份为雨季，大气降水充沛，水位会明显上升，而在冬季，降雨减少，地下水位随之下降，年变化幅度为2.50〜3.20m。根据现场实测，施工常水位：±0.00m。3.2.2、自然环境1、气候珠海市地处北回归线以南，冬夏季风交替明显，全年气温较高，偶有阵寒，但冬无严寒，夏不酷热；年日温差较小，属南亚热带海洋性季风气候。夏季5〜6月是雨季的前汛期。珠海市高空处于西太平洋副热带高压脊的西北侧，常受高空低压槽影响，多雷暴、骤雨等强对流天气，雨量增多。从7〜10月中旬为台风盛行期。受热带天气系统影响，每年在南海和西太平洋形成的热带气旋（热带低压、台风的总称），有时会袭击和影响珠海市，常因台风暴雨而成灾。7〜9月，是一年中相对酷热期，高空常受副热带高压的控制，多晴朗天气，温度高、日照多、蒸发大。2、风由于受不同天气系统和地形的影响，珠海市风向具有随季风变化的基本特征。春季多东南风和东南偏东风；夏季南风和西南风居多；秋季东北风和东北偏东风为主；冬季北风和东北风最多。常年盛行东南风和东北风。台风是危害最大的灾害性天气。珠海市濒临南海，除1〜4月外，其他月份均可能受西太平洋和南海台风的影响。影响全市的台风，不仅次数多，季节长，且强度较大。台风袭击时，所经之处往往出现狂风暴雨、巨浪和暴潮。一年中受台风影响最多的是7、8、9月。有80%的初次台风出现在6月中旬至7月底；终末台风多在10月上半月。3.2.3、地质概况根据钻探显示，场地内第四系覆盖层地层岩性有人工素填土、细砂、第四系海陆交互沉积淤泥、第四系冲积粘土、淤泥质粘土、细中砂、中粗砂、砾砂及第四系残积砂质粘性土。下伏基岩为燕山晚期花岗岩，全风化花岗岩、强风化花岗岩、中〜微风化花岗岩等。钢管桩长39m〜49m，穿越的地层如图3-1所示：3.3、确保本工程顺利实施的关键本工程工期紧，任务重，其中土方约62万方、钢支撑约1.7万吨、砼约23.2万方，确保本工程顺利、及时完成的关键是保证便道的畅通。为确保本工程的顺利进行，考虑到目前围堰内水文地质情况，一般的便道填筑不足以承受大型机械的重量，软基处理的时间又较长。本工程的基坑开挖、结构施工等需要大量的重型施工机械进出施工现场，为保证在整个隧道主体施工过程中的交通畅通，故需要采取较为坚固且无须经常维修的施工栈桥方案。考虑到在施工期间，包括土方开挖出运、钢支撑安装以及混凝土施工等作业会同时利用该施工栈桥作为施工通道，故拟在主体两侧各设一条施工栈桥。施工栈桥在围堰抽水以前的标高设置在+1.5,抽水以后在满足施工车辆行驶的前提下，对栈桥标高进行调整，尽量地贴近冠梁面，以更好的方便施工作业。根据本工程机械作业时的实际情况，栈桥宽度定为13m，相关机械作业宽度示意图见图3-2、栈桥平面布置图见图3-3、栈桥立面图见图3-4。图3-4：栈桥立面图3.4、钢管桩设计情况围护用钢管采用①1300mm壁厚19mm钢管，钢管桩由工厂生产，整桩制作、

施工。钢管桩设计情况见表3-1：表3-1：钢管桩设计情况表里程段路线长度m常水位水深m钢管桩径m根数单根桩长m单根桩重t桩顶标高m桩底标高m桩底地质K0+790-K0+820301.42~2.841.304039.0023.71-1.60-40.60进入中粗砂13mK0+820-K0+850302.84~4.651.304045.0027.36-3.60-48.60进入砾砂1.3mK0+850-K0+880304.65~4.741.304047.0028.58-4.60-51.60进入砾砂3.5mK0+880-K0+910304.74~3.761.304047.0028.58-3.60-50.60进入砾砂1.6mK0+910-K0+940303.76~2.831.304049.0029.79-2.60-51.60进入淤泥质粘土7.8mK0+940-K0+970302.83~1.331.304047.0028.58-2.10-49.10进入砾砂4.2mK0+970-K1+000301.33~0.671.304047.0028.58-0.75-47.75进入砾砂0.4mK1+000-K1+030300.67~0.401.304045.5027.66-0.75-46.25进入砾砂0.3m3.5、主要工程数量围护钢管桩主要工程数量见表3-2：表3-2：围护钢管桩主要工程数量表项目名称数量61.3m钢管桩320根/14660m/8913T4、施工方法4.1、作业顺序安排钢栈桥桩基采用打桩船施工，海中段围护钢管桩拟在栈桥搭建到约100米时，在栈桥上安装导向架，采用200T履带吊配大型液压振动锤，每5根为一组采取跳打方式施工，先施工1号桩和5号桩，然后施工3号桩，最后施工2号桩和4号桩。钢管桩施工根据栈桥施工顺序，由隧道小里程向大里程方向推进。4.2、栈桥桩基施工根据目前围堰施工进度情况和栈桥桩基施工精度要求，栈桥桩基拟采用打桩船，这样可充分发挥我公司在水上作业的优势，提高栈桥施工效率、加快施工进度。钢管桩由运桩驳船运输，通过北侧围堰预留的约50m缺口进入施工现场。打桩船施工的主要工序为：打桩船驻位f运桩方驳驻位f吊桩f移船就位f立桩入龙口f关闭下背板f戴替打f调整龙口垂直度f测量定位f桩自沉f微调偏位f压锤f解开吊索f打开背板f锤击打桩f打桩记录f停止锤击f起吊锤和替打f测桩偏位，作业流程见图4-1。图4-1：钢管桩作业流程龙门挺后倾桩入龙门挺卡背板，抱桩，关闭抱桩器套替打前后倾龙门挺，调节钢管桩至垂直横放上吊点，打开抱箍器，插桩上吊点起桩横放上吊点，打开抱箍器，插桩上吊点起桩GPS测量，移船定位测量复核，监理工程师检验压锤稳桩启动起落架锤击沉桩标高、贯入度测量停锤，起替打打桩船移船、取下根桩1、船舶抛锚定位打桩船驶至施工点附近，采用4个5t重的海军锚抛锚定位，每个锚上设立浮漂，抛锚艇配合作业。运桩驳船停泊在打桩船附近，保持100m左右间距。打桩船抛八字锚，以保持船身平稳。2、打桩船沉桩起桩：紧松锚缆,将打桩船移至运桩驳船一侧，令两船的中心线保持互相垂直状态;龙门梃前倾，下放吊钩;钢管桩上设有4个吊点，主吊钩吊挂靠近桩顶的前吊点,副吊钩吊其余3个吊点;主副吊钩同步上升，使钢管桩脱离运桩驳船；仍然通过紧松锚缆，让打桩船回至桩位附近，准备立桩。立桩：主吊钩上升，副吊钩下降，逐个解去副吊钩，使钢管桩由水平姿态逐渐转成竖直姿态;龙门梃后倾，使钢管桩与龙门梃滑道保持平行;桩入龙门梃卡背板，抱桩器启动，合拢抱桩并锁定;替打沿龙门梃轨道滑移，套住桩顶。插桩：松紧锚缆，微调船位，使桩到达指定的位置;前后倾斜龙门梃，将钢管桩粗略调整至垂直位置;慢慢放开主吊钩，打开抱桩器，使钢管桩在重力作用下自动插桩;复测桩位，若桩位误差过大,起吊桩，重新定位。锤击沉桩：解除上吊点，桩锤沿龙门梃下滑，压锤稳桩，打开离合器，启动起落架，锤击沉桩。沉桩的开始阶段要重锤轻打，以防溜桩，待贯入度正常后再逐步加大冲击能量。作业要点包括:沉桩前，张紧前后中心锚缆，在替打上垫废钢绳以传递锤击能量;稳桩时，桩在脱离桩帽时会发生少量偏位，应预留适当的偏移量;沉桩时，桩锤、替打、送桩器和桩身宜保持在同一轴线上，替打保持平整;在沉桩过程中，若出现贯入度异常、桩身突然下降、过大倾斜、移位等现象，应立即停锤检查。停锤、移船：钢管桩停锤标准以标高控制为主，贯入度校核，锤击数在试桩时初步确定，在测桩后修正。打桩船施工见图4-2:图4-2:打桩船施工4.3、围护钢管桩施工4.3.1、钢管桩运输、堆放由于钢管桩长度39m~49m，岸上倒运困难，我们将由专业厂家加工的61300mm钢管桩直接用船从未合拢的北围堰缺口处运至现场，直接起吊、施打。钢管桩运输过程堆放按沉桩顺序可采用多层叠放，每层用垫木隔开，各层垫木位于同一垂直面上，高差不得大于10mm，上下层垫木中线在同一垂直线上，允许误差不得大于20mm。管桩的叠放层数不宜超过三层，以保证运输安全和管桩质量。钢管桩起吊、运输和施打过程中须避免因碰撞等原因造成管身变形的损伤，注意在钢管桩沉放前再次检查管节焊缝。4.3.2、钢管桩沉放设备的配置本工程桩基础施工钢管桩采用直径为1300mm、壁厚为19mm的钢管，钢管桩长度为39〜49m，钢护筒单位重为600kg/m，单根最大重量近30t，整桩一次性施工。根据桩基地质条件、钢管桩入泥深度、钢管桩的最大重量及对吊机工作幅度和起升高度的要求，钢管桩沉放主要设备配置如下：200t履带吊液压振动锤导向架移动式悬臂导向架为钢桁架结构，长度12m,高度8m，宽度5m,用200t履带吊吊装移位，施工时锚固在已完成的起始栈桥上，在导向架前端设置2层层距8m的上、下导向装置，导向装置内设置有供钢管桩定位、施沉过程中纠偏、调整的液压千斤顶和锁定装置。此导向架具有如下主要特点：导向架设置上、下两层，均安装平面位置调整装置，调节范围±100mm，确保钢护筒下沉前的精度能达到如下要求：钢管桩平面位置偏差：不大于D/4,且外放值不小于100mm倾斜度不大于：基坑开挖深度的1/250导向架平面位置调整装置具有足够的刚度，下沉过程中可对钢护筒顶口平面位置进行适当调整。导向架上导向打开后可让振动锤顺利通过，下层导向顶面低于钢管桩设计顶标高，确保钢管桩下沉过程中始终有一层导向。履带吊见图4-3,振动锤见图4-4，导向架见图4-5。图4-3：履带吊

图4-4:振动锤图4-5：导向架4.3.3、钢管桩施工方法本工程利用钢栈桥作为支撑的移动式悬臂导向架进行钢管桩的沉放施工。如何实现钢管桩按设计要求准确沉放到位是本工程钢管桩施工的难点之一。1、施工工艺流程移动式悬臂导向架为钢桁架结构形式。安装时导向架的锚固尾架直接焊于钢栈桥上，并压上配重块，形成牢固的支承体系；导向架的悬臂端设有上下龙口，2个龙口间的垂直间隔为8m，每个龙口设有4个调整液压千斤顶，便于钢管桩的定位和纠偏。沉放钢管桩时，调整上下龙口液压千斤顶夹住钢管桩，形成上下2层的限位导向装置，能够有效的控制钢管桩沉放过程的平面位移和倾斜度。钢管桩下沉施工工艺流程如图4-6所示。图4-6:钢护筒沉放施工工艺流程框图2、导向架安装定位（1）导向架安装定位在导向架下纵梁上标出放样定位点，根据将要施打钢管桩的桩位坐标算出导向架定位点的坐标，将定位点放样到平台上，然后再进行导向架的安装定位，导向架安装精度满足要求后，采用槽钢组焊成U型锚定卡锁定导向架，并与栈桥焊牢，导向架安装见图:4-7。图4-7:栈桥上安装导向架（2）导向架龙口定位千斤顶的调整根据拟沉放钢管桩的中心坐标推算的钢管桩圆周位置，调整上龙口后侧边和左侧边（或右侧边）2个千斤顶端头的滚轮边至钢管桩圆周边的位置后锁定。下龙口与上龙口对应位置的2个千斤顶的端头滚轮调整到对应垂线位置并锁定。下龙口调整千斤顶见图4-8,上龙口调整千斤顶见图4-9。图4-8：下龙口调整千斤顶图4-9：上龙口调整千斤顶3、钢管桩沉放（1）测量定位钢管桩定位采用全站仪定位，下沉过程利用2台全站仪，对垂直度进行监控并随时调整垂直度。（2）钢管桩施工导向架打开上、下龙口锁口梁，吊机将钢管桩吊至导向架龙口内靠紧上下龙口的2个定位千斤顶滚轮，然后关闭锁口梁，再将上、下龙口另2个千斤顶调至贴近钢管桩侧面（留10mm左右间隙）。调整钢管桩平面位置和垂直度，使平面位置满足要求后松钩，钢管桩靠自重下沉。待钢管下沉稳定后，吊机开口吊勾继续下降至脱离钢管桩吊绳。然后吊机吊住振动锤夹紧钢管桩顶上缘中心位置，再次检测钢管桩平面位置和垂直度符合要求后，再启动振动锤沉桩，当振动锤至上导向装置1.5m时停止振动，移走上层导向龙口，使振动锤能继续振动下沉钢管桩至设计标高。振动锤沉放钢管桩见图4-10，钢管桩沉放到位见图4-11。图4-10:振动锤沉放钢管桩图4-11:钢管桩沉放到位4、钢管桩垂直度控制措施钢管桩的垂直度对于保证主体净空有重要意义，因此，在钢管桩施工过程中，应采取有效措施来控制钢管桩的垂直度。钢管桩施工时可以采取下列技术措施来控制垂直度：（1）对钢管桩的底口用60cm高2cm厚的钢板进行外包边，防止钢管桩的底口变形；（2）在钢管桩的施工过程中（包括测量放样，定位安装导向架，钢管桩吊装就位以及钢管桩的沉放），采取措施防止机械碰撞、扰动栈桥；（3）在安装导向架时，应在平台上测定出桩位中心点和导向架中心，使得两者中心重合，定位完成后将导向架固定牢固；（4）沉放钢管桩前，均应测量和校正中心和垂直度。钢管桩吊装焊接时应在相互垂直的两个方向吊线调整其垂直度，以保证钢管桩连接的垂直度，钢管桩连接要牢固可靠。（5）钢管桩应尽量安排在平潮时入土，并复测其中心和垂直度，保证其垂直入土。（6）钢管桩沉放完成后，应复测其中心和垂直度，确定误差。对于误差较大的应采取有效措施来矫正，使其在允许偏差范围内。5、钢管桩的偏位调整沉放到位的钢管桩平面位置和倾斜度出现超偏情况时，可通过牵引和支顶进行调整。调整的方法是以栈桥作为基础支点，通过10七手拉葫芦、滑轮组和钢丝绳组成6倍率近60t的拉力（或千斤顶、型钢）对偏位的钢管桩进行强制牵引（或支顶）纠偏。考虑回弹纠偏量应大于测量偏差量2〜3cm。4.4、质量要求1、钢管桩验收钢管桩在工厂制造完成后，检查验收时表面不得有气孔、裂纹、弧坑、夹渣等，有焊瘤时需用砂轮打磨，并需补焊，补焊后也需用砂轮打磨。焊缝允许超高不大于3mm，对接焊缝表面各焊道交界处在凹沟时最低点不得低于母材表面。a、钢管桩管节制造完毕后，检查其外型尺寸，应符合：椭圆度：允许0.5%D，且不大于5mm（D为钢管桩外径）；夕卜周长：允许±0.5%C，且不大于10mm（C为钢管桩周长）；管端平面倾斜：允许0.5%D，且不大于4mm（D为钢管桩外径）。b、钢管桩对口拼装时，相邻管节的管径偏差不大于2mm，对口板边高差不大于1mm。c、钢管桩对接焊缝允许偏差：咬边：深度不超过0.5mm，累计总长度不超过焊缝长度的10%；超高：不大于3mm；d、对口接长后，钢管桩外形尺寸的允许偏差：桩长偏差：+300mm，0mm桩轴向弯曲矢高：允许0.1%L，且不大于30mm（L为钢管桩长度）。2、施工要求海中段围护钢管桩沉桩质量应符合表4-1的规定：

表4-1：沉桩允许偏差序号项目允许偏差1桩位（mm）D/4，外放值不小于10cm2桩尖高程（mm）满足设计要求贯入度（mm）满足设计要求3倾斜度不大于基坑开挖深度的1/250注：D为桩径5、主要机械设备及人员配备表本工程拟投入的主要机械设备见表5-1。表5-1：拟投入的主要机械设备表序号设备名称单位数量规格、型号说明1钢管桩运输驳船艘21000T2打桩船艘2粤工桩4用于栈桥钢管桩施工3抛锚艇艘44履带吊台2200t5液压振动锤个11CE44-50，377KW6液压振动锤个1美国APE200-67300KW发电机台2300KW8双层导向架个4自制9电焊机台10本工程拟投入的测量及检测设备见表5-2。表5-2：拟投入的测量及检测设备表序号种类型号数量使用情况1经纬仪2台全新2全站仪COPCOMGTS-3322台全新3超声波测深仪中海达DH-27T1台全新4水准仪AL8-324台全新5各工种人员人20

本工程拟投入的人员配备见表5-2。表5-2：拟投入的人员配备表序号职位数量职称1项目负责人1工程师2技术负责人1工程师3质量责任人1工程师4安全责任人1安全员5现场测量负责人1技工6试验负责人1工程师7技术员4助理工程师8工长2技工9测量工1010试验工811焊工2012船员1613履带吊司机814辅助工206、钢管桩围护施工工期及进度计划安排在钢栈桥搭设一定长度（约100米）后，组织人员、机械、材料进场开始围护钢管桩工程的施工。南北两侧均从K0+790开始，分两个工作面同时进行，按顺序流水作业至K1+030处，全长240米。本钢管桩围护工程计划开工日期暂定为2011年4月16日，按第一批钢管桩加工、出厂约需一个半月考虑，工期计划安排如下：1、横琴岸浅滩段便道的施工横琴岸浅滩段便道里程为k0+680-k0+730，计划于2011年4月26日开始吹填砂施工，于2011年4月30日完成，工期约5天。2、钢栈桥的施工钢栈桥施工里程为k0+730-k1+030，搭设长度为300米，计划于2011年4月26日开工，于2011年6月4日完成，工期约40天。3、钢管桩围护施工南、北侧钢管桩围护拟投入主要机械设备：两台200t履带吊、两个振动锤，每天可打桩4〜6根。每侧钢管桩为160根，围护钢管桩待钢栈桥施工约15天后方具备施工条件，计划于2011年5月11开工，于2011年6月24日完成，工期约45天。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1、编制依据1\o"CurrentDocument"2、编制范围1\o"CurrentDocument"3、工程概况1HYPERLINK"book