水上灌注桩施工平台

华润水泥〔福州〕码头工程灌注桩施工平台专项方案审定：福建省港口工程二O一二年十二月一、编制依据1、《华润水泥(福州)码头工程岩土工程勘察报告》；2、《华润水泥(福州)码头工程施工图》；3、《华润水泥(福州)码头工程施工组织设计》；4、《港口工程灌注桩设计与施工规程》JTJ248-2001、《港口工程嵌岩桩设计与施工规程》JTJ285-2000。二、工程概况本工程码头平台长300m，宽18m，共分4段，每段长度75m。码头结构型式为高桩梁板式结构，桩基为Ø1800嵌岩灌注桩，共32个排架，排架间距10m〔每伸缩缝两侧排架间距5m〕。每个排架布置3根灌注桩，总桩数96根。桩顶标高〔罗零〕。1～13排架设计要求桩端嵌入中风化岩层9m，14～32排架设计要求桩端嵌入中~微风化岩层m。三、工程地质1、地形、地貌拟建场地位于福州马尾港区的闽江下游北岸打石坑与松门之间，处于陆域向闽江水域过渡地带，场地以拟撤除码头平台北侧石砌驳岸为界，西北部为陆地，东南部为闽江主航道。水域区地势总体上西北高东南低，从陆域向水域倾斜，地形相对较陡，呈水下阶梯状；陆域区地势较平坦，南侧为现有已建驳岸护坡。拟建场地土层除上部存在新近填土外，以海陆交互相沉积物(Qmc)为主，下部为燕山晚期花岗岩(γ52(3)d)风化带。场地地貌单元属闽江下游北岸一级阶地。2、工程地质①场地岩土层特征根据地面地质调查，钻探揭露和试验等资料综合分析，场地地基土层自上而下详细表达如下：新近填土：根据组成成分不同，可分为三个亚层：淤泥混砂：深灰色，流塑，饱和。具有粘性，捻面有砂感，有光泽，干强度与韧性中等，摇震反响慢，含有少量腐殖质，略有臭味。砂以细砂为主，局部夹杂粉砂，粒径大于的颗粒含量占18.8～48.0%。该层仅在BW3、BW6孔地段分布。分布厚度2.60～5.80m，层顶高程为0.94～，为近期冲填形成。填块石：灰黄色、青灰色，稍密~中密，湿～饱和。为人工堆填，堆填时间大于3年。粒径大于200mm块石含量占60～70%，块石粒径一般为200～500mm，呈棱角状，排列无规律，母岩成分为中风化花岗岩，充填物主要为碎石及少量粘性土。在BW1孔孔深0～0.3m为混凝土顶板，孔深0.30～0.60m为中砂垫层；BW5孔孔深0.00～0.80m为杂填土。本层在所有钻孔均有揭露，分布厚度1.00～7.80m，层顶埋深0.00～5.80，层顶高程7.08～-6.88。中砂：褐黄色，饱和，稍密～中密。以褐黄色中砂为主，该层顶部和底局部布薄层灰色砂混淤泥。粒径大于的颗粒含量大于90%，标准贯入试验实测击数N(下同)=13-20击，平均击数eq\o(\s\up14(—),N)(下同)=17.3击。该层仅分布在BW3、BW6孔地段，该钻孔地段北侧曾为砂料堆场，堆有大量砂料，因驳岸滑塌，造成砂料滑塌堆积而成，分布厚度7.20～9.90m，层顶埋深为3.80～6.80m，层顶高程为-2.86～。海陆交互相层：根据土层成分，可分为二个亚层：淤泥混砂：深灰色，流塑为主，局部软塑，饱和。含有少量腐殖质，略有臭味，捻面粗糙有砂感，有光泽，干强度与韧性中等，摇震反响慢。含有50%左右细砂、粉砂，根据颗分成果：粒径d=0.5～2mm颗粒平均含量占0.9%，d=0.25～0.5mm颗粒平均含量占7.6%，d=0.075～0.25mm颗粒平均含量占42.4%，d=0.075～0.005mm颗粒平均含量占29.2%,d＜颗粒平均含量占19.9%。该层在BW1、BW2、BW4、BW5孔地段分布。分布厚度7.50～12.20m，层顶埋深为6.20～7.80m，层顶高程为0.78～。砂混淤泥：浅灰～深灰色，松散为主，局部稍密，饱和，以细砂为主，局部夹杂粉砂，含有27%左右淤泥，根据颗分成果：粒径d=0.5～2mm颗粒平均含量占2.6%，d=0.25～0.5mm颗粒平均含量占10.6%，d=0.075～0.25mm颗粒平均含量占59.5%，d=0.075～0.005mm颗粒平均含量占15.4%,d＜颗粒平均含量占11.9%。分选性一般，级配较差。N=7～11击，eq\o(\s\up14(—),N)=8.7击。该层在BW1、BW2、BW4、BW5孔地段分布，分布厚度6.40～16.50m，层顶埋深15.00～18.50m，层顶高程为-9.17～。强风化花岗岩：灰黄色、浅灰色，稍硬，岩石组织结构已局部破坏，岩芯呈碎块状，锤击易碎。岩芯采取率约为65～75%。为软岩，岩体破碎，岩体根本质量等级属Ⅴ类。该层仅分布在BW3、BW6孔地段。分布厚度，层顶埋深为13.70～14.00m，层顶高程为-12.76～。中风化花岗岩：浅灰，浅灰白色，致密坚硬。花岗结构，块状构造，岩石主要矿物成分为石英、长石及少量暗色矿物。岩体闭合状节理、裂隙一般发育，岩芯呈短柱~中柱状，锤击声脆，不易击碎，钻探岩芯采取率约为80～95%，岩石质量指标RQD指标为50～65%。岩石饱和单轴抗压强度fr=57.94～77.20MPa，平均值eq\o(\s\up14(—),f)r=67.51MPa，为坚硬岩，岩体较破碎，岩体根本质量分级为Ⅲ级。该层为本次勘察终孔层位，所有钻孔均有揭露而未揭穿，最大揭示厚度，层顶埋深15.20～31.50m，层顶高程-14.26～，局部地段层面起伏变化较大(如BW2~BW5坡度值达58%)。3、地基各岩土层设计计算指标推荐使用值地基各岩土层设计计算指标推荐使用值详见表1。地基各岩土层设计计算指标推荐使用值表表1层号岩土层名称天然容重压缩模量直接剪切承载力设计值桩侧极限摩阻力标准值qf和桩端极限阻力标准值qR固快(1h)粘聚力内摩擦角冲孔灌注桩预制桩rEs1-2CkфkfdqfqRqfqRkN/m3MPakPa度kPakPa①-1淤泥混砂431415①-2填块石2005070①-3中砂1504050②-1淤泥混砂14.820.7831520②-2砂混淤泥1202535③强风化花岗岩550901109000④中风化花岗岩250015010000四、平台设计与施工2～11排架根底需炸礁，裸露，无覆盖层，其他排架根底覆盖层较厚，2～11排架拟将施工平台钢管桩直接搁置在裸露岩面上，以作为钢管桩的持力层。第1排架和13~32排架拟将施工平台钢管桩打入至强风化岩面，以作为钢管桩的持力层〔或入砂混淤泥层8米以上〕。〔一〕下游段平台(107m×17m)1、平台面高程根据灌注桩施工标准，施工平台面标高＝设计高水位5.17＋0.5＝5.67m，结合极端高水位和超高0～0.5m，取灌注桩施工平台为m。〔与拟撤除码头及下游5000t级码头面层高程一致〕2、平台平面布置为了节省投资，平台分两个施工段搭设，组织流水施工。第一段为22～32排架为第一段，第二段为1～15排架。16～21排架桩一半方案在旧码头上直接成孔，另一半在已成孔的灌注桩上搭设平台成孔。平台前沿线距前沿桩中心线6m，平台后沿线距后沿桩中心线也为6m，平台宽度=m×2＋＋m×2＝17m。上游栈桥处搭设10m×20m=200m2平台搭设总面积为5300平米。施工平台上共布置钻机12台，方案第一排布置2台钻机，第二排布置1台钻机…..以此类推，单数排架布置2台钻机，双数排架布置1台钻机，施工中如遇到特殊情况再作调整。3、平台结构灌注桩施工平台为贝雷片与型钢组合的桁架式结构。主梁、纵梁、分配梁、横撑、斜撑、立柱等节点间的连接均采用焊接，具体结构详见附图。根底采用Ø630×10mm钢管桩，共6个排架，采用“闽宁德工0051”打桩船、配D62桩锤进行沉桩。每个排架布置5根钢管桩〔其中前沿第二轴布置一对叉桩，内侧为6:1，外侧为5:1，以确保施工平台的稳定性及增强施工平台抗倾覆能力〕，桩轴线间距均为和，排架间距不大于20m〔20m间距排架中间再设一道7m宽排架，设2根Ø630直桩；所有在平台上的车辆均规定在平台中间区域作业、行走或停靠〕。钢管桩沉桩后，在高程+5.17m〔主梁底面高程〕处将钢管割除超高局部或接长至该标高，并在钢管顶部割个凹槽，埋设、焊接17m长双拼25b工字钢，作为贝雷梁搁置面。在标高+1.5m处设置20b槽钢横撑、剪刀撑和立柱。平台主梁采用双道贝雷片拼装成断面为1080mm×1500mm的桁架。两道贝雷片采用900mm宽标准支撑架连接。分配梁为25b工字钢铺设在贝雷梁上，间距1m，桩位处间距2.0m。面层铺设25b槽钢，间距。4、施工方法〔1〕施工工艺流程施工准备→吊桩入龙口→测量、定位→沉桩→桩头处理→下一根桩施工〔2〕施打钢管桩1〕钢管桩采用打桩船进行施打，将钢管桩打入河床地层中。钢管桩打入深度根据地质情况而定，主要以入土深度为控制标准，以到达计算承载力的要求。钢管桩由闽宁德工0051打桩船施打。2〕测量定位：本工程沉桩测量定位采取直角交汇法，在驳岸设一台经纬仪，在旧码头或下游5000t级码头设一台经纬仪，在水泥下游水泥库附近设一台经纬仪作为校核。3〕沉桩：打桩前检查钢管桩的垂直度，控制垂直度偏差为0.5％；在打桩过程中控制入土深度。4〕接桩：因考虑到水上接桩施工难度大的问题，尽量减少接桩的次数，因此根据本工程地勘材料进行计算桩长根底上并充裕3m的桩长。沉桩后在进行切割和修整钢管桩顶端变形部位。拟先将12m/根的钢管接成36m的钢管桩，根据施打情况适当调整桩长。5〕桩顶处理：将钢管桩顶端变形部位割除；缺乏标高局部接长至标高；在标高处割个凹槽，埋设、焊接17m长双拼25b工字钢。〔3〕施工中应注意的一些事项1〕施工方案审批：工程部编制的施工方案需报公司总工审批，批准前方可施工。2〕沉桩前，需将12m/根的钢管焊接成需要的长度，并在每根桩的一侧用油漆划上刻度，以便于控制桩的入土深度。3〕沉桩顺序：由上游往下游、内侧往外侧方向施打。4〕沉桩时宜先让桩在自重作用下下沉，待桩身稳定性后，再进行施打。5〕在沉桩时，严格控制桩位及直桩的垂直度。6〕沉桩后需及时将同排架的钢管桩连接成一体。7〕现场人员应认真做好沉桩记录。8〕已成排的桩〔排架〕上需设置一定数量的平安警示灯及标志，防止过往船只碰撞。5、横梁、纵梁、分配梁、面层、横撑、剪刀撑、立柱安装双拼25b工字钢作为横梁，搁置在钢管的顶部凹槽中，并与钢管焊接牢固。纵梁由2道贝雷片用900mm标准支撑片拼装而成，本施工平台共设4道贝雷梁。贝雷梁搁置在横梁上，在横梁上设定位卡，固定贝雷梁。用25b工字钢作为分配梁，分配梁按间距1000mm搁置在贝雷梁上，与贝雷梁之间也需设定位卡。分配梁上铺［25b槽钢，反扣作为桥面面层。面层槽钢与分配梁之间需用点焊焊接。横撑、剪刀撑、立柱均采用［20b槽钢，各个连接节点均需焊接牢固。以上所有施工均由25t汽车吊配合人工完成，施工从旧码头往5000t码头方向逐步前进，施工车辆需在施工平台的中间区域作业、停靠等。6、为增强平台稳定性采取的一些措施先在该平台的上下游固定码头上打设假设干膨胀螺栓，锁上钢板，用型钢将所搭设平台与膨胀螺栓上的钢板焊接在一起。〔二〕上游段平台(143m×17m)上游段施工平台方案分2次搭设，第一次搭设A、B、C区〔详见平面图〕。A区为拟建栈桥处，搭设面积为20m×10m=200m2；B区为第⑤至第⑦轴区域，搭设面积为24m×18m=432m2；C区为旧码头上游侧〔第⒂轴处〕，搭设面积为×18m=200m上游段灌注桩先施工第⑤、⑥、⑦、⒂轴四排桩，这些桩基完成后，将这些桩作为施工平台的桩基使用，再搭设未施工的灌注桩区域平台。搭设这些区域施工平台时，先在已灌注的灌注桩上安放双拼25b工字钢作为主梁，然后将贝雷梁搁在主梁上，上部和横、斜撑施工雷同下游段平台搭设。不同之处还有就是钢管桩的布设，采用悬挑法〔钓鱼法〕。工艺流程为：贝雷梁外伸10m→立起钢管→安放横梁→调整贝雷梁→横撑、斜撑、分配梁、面层安放、焊接→汽车吊前移→下一段施工。该区域的钢管根本直接支承在基岩上，承载力完全满足要求，水平力主要由已灌注的灌注桩承当，另外这个区域的施工平台还将与旧码头和桥台连接，所以该区域的施工平台受力完全满足要求。〔三〕旧码头段平台(50m×17m)该区域码头灌注桩一半在原码头排架的中间，有一半在原码头排架的横梁上，所以该区域灌注桩施工时，在原码头排架中间的桩采取在原码头上直接成孔，这些桩灌注完成后，撤除旧码头，再搭设施工平台。施工平台的搭设方案雷同上游段码头平台搭设。五、平安防护措施1、施工人员必需穿救生衣、戴平安帽，平台配备救生圈，水上配备交通艇监护。2、制定临时用电设备技术措施和电气防火措施，按规定架设施工供电系统。3、电焊机用电要一机一闸一漏电，船舶应遵守船机平安操作规程。4、预留洞口加盖，通道口、平台四周设钢管防护栏杆，栏杆高度，立柱间距3m。5、在平台前沿上、下端部设置防撞警示灯〔夜间能发光〕。6、在平台栏杆上张贴平安标语，设备平安警示牌。7、定期〔每周〕检查贝雷片销钉的保险栓及所有节点螺栓紧固情况。8、在平台上设置变形观测点，定期〔前期隔天，后期每周〕进行沉降位移观测，发现异常暂停施工，查明原因并加固处理。六、结构验算〔下游段施工平台〕1、次梁验算跨度L=5.03m，简支梁。。抗弯截面系数W=423cm3许用应力[σ]=210MPa容许弯矩[M]=210*423=88.83kN·m汽车吊荷载按同时作用在4根次梁上计算，单根次梁25b工字钢所受弯矩。M=240/4*5.03/4+(1.04+0.42)*5.03*5.03/8=80.07kN·m＜[M]=88.83kN·m次梁25b工字钢抗弯强度满足要求。2、主梁验算跨度L=15m，简支梁。钻机荷载及冲击荷载按同时作用在4根跨中次梁上计算。汽车吊荷载通过次梁传递到主梁的集中荷载：240kN/4/2=30kN次梁及铺面槽钢重量通过次梁传递到主梁的集中荷载：贝雷片容许剪力[Q]=550kN贝雷片承受剪力＜平台上部荷载F=〔30+8.89〕*4*2=311.12kN＜容许剪力[Q]=550kN，抗剪满足要求。贝雷片抗弯截面系数W=3650cm3贝雷片许用应力[σ]=210MPa主梁按最不利单道贝雷片受弯验算：贝雷片抗弯强度满足要求。3、钢管桩压杆稳定验算钢管桩为Ø630×10mm，取最长35m计算，E=210GPa，=200MPa，钢管桩一端固接，一端自由，3*0.01/8=9.354*10-4m4222=0.219，=102，，用欧拉公式计算，临界承载力=3.14*3.14*210*109*9.354*10-4/(2.0*35)2=3.95*105N单桩轴向最大荷载取300kN<临界承载力395kN钢管桩压杆稳定满足要求。4、平台单桩极限承载能力验算汽车吊及砼罐车自重40t，考虑贝雷片、工字钢等其他材料自重及活载，取计算荷载为50t=500kN。取四个支点，考虑4点钢管桩共同受力。所采用的钢管桩为Ø630×10mm钢管桩，深入土层5m(砂混淤泥层)。按经验参数法确定单桩极限承载力：Qd=〔1/rR〕u∑qfiliQd：单桩极限承载力rRμ：桩身载面周长〔m〕qfi：单桩在第i层的极限侧摩阻力标准值kpa灌注桩施工平台打入的钢管进入的土层为砂混淤泥层，参照地质勘察报告，qfi=35kpali：桩身深入土层深度，取5mQd=〔1/1.45〕×3.14×0.63×35×5=239kNQd=239KN＞500/4=125kN故钢管桩竖向承载力满足施工要求。5、抗倾覆验算最不利受力为在工作时，最高潮水位时平台上车辆制动力与风荷载及水流力产生的同向倾覆力矩，取15米一排钢管桩〔5根〕进行整体稳定性分析。该验算暂不考虑叉桩对横向力的分担。平台面标高7m，钢管桩进入泥面标高平均取-20m。〔1〕横向力计算(a)水流力计算式:，取高水位5m,泥面标高-20m其中：P-为流水压力γ-为水的容重，10kN/m3v-为流速,v＝g-为自由落体加速度g＝10m/s2k-为阻水形状系数，取K＝水流力：kN水流力弯矩：*5=36.14*25/3*5=1505k(b)平台受风载面积为平台立面投影面积及平台上的活载面积(活载面积按2.5×13m计)：风载计算式:Wk1zμsW0kN/m2其中：μs为风载体型系数，取1.38(桁架体)μz为风压高度变化系数，取1.17(A类地面)W0kN/m2受风面积应按结构的轮廓面积乘以一个系数，对于桁架系数取0.4。2P=A*Wk1kNk〔c〕车辆行走时产生的制动力主要为顺桥向水平力，砼罐车掉头及汽车吊起吊时可能产生横向制动力，考虑到整个平台为一整体，故该水平制动力由38根钢管桩共同承受，其中有6对叉桩，每根桩的线刚度相同,因此每根钢管桩承受的制动力相等。kN车辆制动力倾覆力：M3=1.32*27=35.5kk〔2〕抗倾覆力在水平力同向力矩作用下，平台有绕外侧钢管桩倾覆趋势，那么平台自身质量抗倾覆力矩半径8.5米，钢管桩抗倾覆力矩半径分别为15.08米，10.05米，叉桩一对取5.03米。工字梁及平台槽钢面及车辆质量：一组贝雷片自重：G2=90*2*15*10/1000=27kN单根钢管桩自重：G3=153*〔27+5〕*10/1000=48.96kN一对叉桩〔内侧6:1，外侧5:1〕自重：G4=kN抗倾覆力矩：[M]=437.35*8.5+〔27+48.96〕*15.08+〔27+48.96〕*10.05+〔27+99.57〕*5.03=6263k假设考虑钢管桩摩阻力及叉桩水平分力，实际抗倾覆力矩将更大。抗倾覆力矩6263kkN.m，那么抗倾覆验算满足要求。经计算，施工平台设计符合要求。七、施工人员安排〔1〕施工管理人员工程经理：范五生工程总工：段寿金安全员：刘伟强、林仕质检员：罗斯鸿施工员：黄冰倩、周智志材料员：刘颖艳预算员：谢茹娟〔2〕施工班组班长：张新国工人：8名八、主要设备表序号设备名称型号数量备注1打桩船D62锤1艘搭设钢管桩2汽车吊25T1辆3电焊机6台4O2、C2H28套5工具车1辆6闽吊61艘撤除平台用九、主要材料进场方案本工程材料主要从福州名成渔业港务名成码头工程周转过来，根本能满足搭设22～32排架所需，缺乏局部提前上报公司，由公司物资部门采购，原那么上确保不因材料衔接不上而窝工、停工。同时，为保证工程的零星材料供给，配备一辆皮卡车，采购专用。十、进度方案1、灌注桩施工平台拟开工时间为20132、第一段施工〔2013年01月05日~2013、第二段施工〔2013年03月4、每3天搭设施工平台20米长度〔17米宽度〕计，每月有效天数为20天。十一、施工平台结构示意图灌注桩施工平台验收记录表单位工程名称华润水泥〔福州〕码头工程验收部位灌注桩施工平台序号工程验收内容工程部自检意见公司总工室检查意见监理单位检验意见1结构材料规格、质量符合要求钢管桩桩位及桩身垂直度符合要求钢套管支座安装安装符合要求节点连接及焊接符合要求2材料钢管桩Ø426×10mm符合要求贝雷片、销钉、保险栓符合要求25b工字钢符合要求横撑20b槽钢、纵撑20b槽钢符合要求剪刀撑14b槽钢符合要求25b铺面槽钢符合要求3平安防护钢管栏杆符合要求25b铺面槽钢符合要求救生设备配备符合要求桩位洞口平安防护符合要求施工灯光照明及警示灯符合要求工程部验收意见技术负责人：质量检查员：2012年12月日公司总工室验收意见负责人：2012年12月日监理单位验收意见监理工程师：2012年12月日十二、平安保证措施〔一〕贯彻“平安第一，预防为主”的平安生产方针。〔二〕平安检查及核查1、除专职平安员每天进行例行检查外，工程部每周组织一次平安大检查。2、所有不平安的施工条件和操作工程部都将及时纠正。3、工程部协助业主及政府有关部门对工程施工进行平安检查，并根据检查结果及时进行整改。4、工程部平安员填写平安检查记录、整改通知书，并编写平安月报。〔三〕水上施工平安措施1、乘坐交通艇、水上运输材料、水上施工作业，均需穿好救生衣。2、临水作业须穿救生衣，交通艇须核定限载人数，交通艇及工作船要备有救生设备。运输船舶要核定限载，所有船舶均按要求设平安警示标志。3、夜间船机作业要有足够的灯光照明。4、严禁单人水上独立作业，水上作业严禁穿拖鞋，严禁在施工水域内游泳。5、专人收听天气预报，提前做好施工现场及施工船舶的避风防台工作。〔四〕工程平安措施1、加强监测及监测资料分析，防止滑坡等平安事故的发生，必要时采取减载及其他防护措施，确保工程本身的平安。2、及时办理工程、人员的保险，分散降低可能出现的平安事故影响的风险。〔五〕用电与电气设备使用1、所有用电线路均由电工专业人员负责安装，配电系统实行分级配电，每级均配备闸刀和过载漏电保护装置。2、各种用电设备采用“一机一闸制”，必须设置的保护零线单独铺设。另还须做好防雷接地的电气设备必须同时做好重复接地。3、所有电气设备都要设置防雨罩，防止雨天淋湿损害设备和人员触电。4、施工用电设备专人使用，严禁非使用人员擅自使用电气设备。5、所有电气设备操作人员必须熟悉有关操作规程，严格按规定的程序进行操作，作业完成后及时停机拉闸，做到“工完机停电关”。6、定期进行配电线路与设备电气系统检查，及时整改用电隐患，确保用电平安。〔六〕雨季施工措施1、做好物资的防潮及防浸工作。准备足够的薄膜、彩条布。2、雨天停止露天焊接，注意用电平安。3、注意施工现场情况，防止塌方、掉物事故的发生。并对危险地段布置危险标志警告牌，严重的地方派人及时进行处理。4、加强工地排水设施的维护，确保排水顺畅。〔七〕防火1、