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游艇码头钢管定位桩纠万博外围网偏施工技术探
发布日期:2019-01-30 18:06

  三亚鹿回头游艇码头项目后续施工时,由于不可避免的滑坡,原浮码头定位桩发生较大倾斜,超过了抱箍与定位桩设计的间隙,栈桥和码头连接为整体,码头随之平移,造成所有抱箍与定位桩挤靠紧密,产生很大的摩擦力,栈桥、码头浮箱不能整体随水位变化通过抱箍上下浮动,不能正常使用。采用高压水枪配合高压空气冲刷、掏空桩倾斜反方向桩周泥土,桩顶端施加反倾斜方向水平拉力,将桩扶正。桩周围泥土固结后,定位桩满足使用要求。

  由于施工定位控制、外力作用等原因,直桩的垂直度设计有要求,当垂直度超过一定限度,会影响结构的使用和安全。三亚鹿回头游艇码头后续项目施工时,由于不可避免的滑坡,原浮码头定位桩发生较大倾斜,抱箍不能按设计要求自由上下滑动,浮码头不能正常使用。根据工程量的大小、施工条件,合理选用高压水枪切割桩周围泥土、高压空气上循环浮运松散泥土、桩顶端施加反倾斜方向水平拉力,将桩扶正。桩周围泥土固结后,达到设计要求。此工艺简单易行,效率高,成本低。

  三亚鹿回头广场游船游艇码头工程项目工程位于三亚市鹿回头广场西侧,临春河入海口处,其中护岸起点位于榆亚路跨河桥(潮见桥)东侧桥头处。工程规模包含两部分:浮体码头及护岸结构。

  本工程浮体码头工程包含:河道清淤约72000方,海上定位钢管桩37根,单根桩长17m。游艇码头泊位22个,系船柱20个,2M*12M活动引桥4座。码头结构:铝合金浮体码头结构。浮体及码头主要由浮箱、受力铝合金结构及塑木面板组成,堤岸与码头之间使用活动引桥连接,引桥与护岸处铰接,在浮桥处滑动连接,浮码头各结构采用高强螺栓连接。浮码头分别使用钢导轨、桩和撑杆定位,与钢导轨、定位桩之间采用滑动连接。详见护岸结构断面图1:

  三亚鹿回头广场游船游艇码头定位为三亚市的一个码头运营地点,为了尽快投入运营使用,建设单位要求现场先进行河道清淤及浮体码头部分的施工,便于尽快投入运营。所以施工现场就按照建设单位的要求进行相应施工。

  护岸结构基础部分需要打设钢筋混凝土板桩474根,最大长度18m,最小长度17m,混凝土强度等级为C45,桩侧及桩尖为凹凸槽结构。万博外围网结合现场实际情况,通过方案比选,选用柴油锤式打桩机进行护岸部分的沉桩工作。由于板桩沉桩过程中的振动挤土效应,对岸坡影响很大,20米范围内震动感强烈,坡肩后10米左右范围内水平面出现裂缝、下沉,出现滑坡现象。

  坡脚附近的原浮码头栈桥定位桩在滑坡影响范围内的,由于深度小,没有被断,判定滑动面以下的桩在滑坡土体水平分力的作用下产生倾斜。定位桩离坡脚距离的远近不同,倾斜的程度也不同,距离最近的D5桩,垂直度最大达到4.5%。桩顶位置偏移超过300mm。垂直度观测资料见表1:

  D8定位桩D9定位桩D10定位桩D11定位桩D12定位桩D13定位桩D14定位桩

  由于栈桥和码头连接为整体,栈桥定位桩偏移量超过了设计的间隙,码头随之平移,造成所有抱箍与定位桩挤靠紧密,产生很大的摩擦力,栈桥、码头浮箱不能整体随水位变化通过抱箍上下浮动,低水位时栈桥、码头浮箱悬挂在空中,变形严重,不能使用,不得已临时拆除抱箍与浮箱的连接,调整栈桥定位桩垂直度后再安装。见图2、图3、图4。

  由于定位桩已沉桩1年以上,桩周泥土固结稳定,根据经验,抗拔力很大,现场用75吨吊机试拔,不能成功,需要150吨以上的起重船。重新沉桩,需要进场打桩船及附属锚艇、交通船等,现场水域狭窄,游船通行频繁,干扰大,效率低。大量的船机设备进场,定位桩只有14根进行处理,高昂的调遣费造成摊销过高。

  岸上设地锚,通过倒链在桩顶施加反倾斜方向水平拉力,同时将反倾斜方向桩周围的固结土部分扰动、掏空,减小桩拉直过程中的被动土压力造成的阻力,施加较小的水平力,将桩调正,连续张拉5天以上,桩周泥土因拉动造成的扰动固结消除后,放张,定位桩稳定,调正工作完成。

  准备工作→倒链施加拉力→高压水枪切土,高压空气浮运松土→调整倒链拉力,测量控制定位桩垂直度调整到设计要求,停止高压水枪→静置5天后放张,完成调整工作。

  为了扶正定位钢管桩,主要采用在定位桩倾斜背面清除及扰动土体,以解除作用在定位桩上的主动土压力,依靠钢管桩自身的弹性恢复力,使其达到垂直的效果。由于不能完全解除主动土压力,桩身的弹性恢复力也有限,故而需要在桩顶施加反倾斜方向水平拉力。由于桩周泥土已固结稳定,用水平力将桩整体拉直,土内桩体需克服极大的被动土压力。为了确保钢管桩不出现“S”形,倒链最大拉力不超过20吨,桩在泥面位置的弯矩不超过160t.m,即不超过钢管的极限承载力。

  以5号定位桩为例进行典型施工。采用支撑挡墙模板的混凝土锚定块作倒链的锚定桩,用现场的75t履带吊倒运锚定块就位,倒链跟地锚、定位桩顶部采用钢丝绳连接,高压水泵、空压机就位接电,高压水管、空气管连接,高压水喷头和高压空气喷头组合成一体。高压空气出口在上方200mm左右。向5号定位桩顶部逐渐施加水平力,同时开启高压水泵和空压机,强行清除桩周反倾斜方向的泥土,测量人员及时进行定位桩垂直度的测量计算。当定位桩垂直度达到设计要求时,保持倒链拉力,同时在桩周回填砂。回填砂的厚度不低于原泥面高度,然后将振捣棒插入定位桩周围的回填砂中进行振动密实,加强桩周砂土的固结力。

  根据现场实际经验,保持斜拉钢丝绳张拉状态小于3天时,定位桩容易回弹倾斜,垂直度超过1%的设计要求。但张拉5天后放张桩身的垂直度趋于稳定。施工方法详见图5:

  人工拉倒链,施加预定的10t拉力,这时钢管桩悬臂部分产生挠度,测量挠度的数值,作为最后调整时的回弹参数。可反复张拉、放松几次,保证挠度的准确性。最后施加10t拉力,进行下一步工作。

  组合喷头绑扎在镀锌管上,长度满足作业人员站在浮箱(临时拆除的浮栈桥)喷头能达到定位桩的低标高。作业人员站在浮箱上,将镀锌管连同喷头垂直插入桩反倾斜方向装的外壁附近。

  同时开启高压水泵和空压机,高压水开始切割固结土,由于流量小,不能将松土循环浮运出,高压空气辅助完成循环浮运的工作。喷头回有反冲力上浮,人工下压镀锌管,保持喷头在泥面,提高切割效率。调整喷头位置,分层切割桩反倾斜方向桩周固结土,分层厚度200mm左右。详见图6:

  当桩后固结土冲切、掏空到一定深度,桩身受的被动土压力阻力和倒链施加的水平拉力达到平衡临界,调整倒链拉力,测量控制定位桩垂直度调整到设计要求。拉紧倒链,保持预定的10t拉力,期间需要连续高压水枪切土,高压空气浮运松土工作,测量桩垂直度情况,当桩顶反向偏位等于实测的挠度值时,关停高压水泵和空压机。然后将振捣棒插入定位桩周围的回填砂中进行振动密实,加强桩周砂土的固结力,在斜拉钢丝绳的作用下稳定桩身的垂直度。详见图7:

  由于桩身还存在拉力和阻力的作用,桩周围的土被扰动,未固结前桩位会发生变化。静置5天后,撤除倒链拉力,钢管桩悬臂部分回弹至自由状态,测量桩的垂直度,如不合格,重新上述工序,直至垂直度满足要求的1%以内。

  钢管定位桩纠偏施工自始至终,人员、设备安全无事故,无环境污染隐患。需调整的13根栈桥定位桩用20天的时间全部调整完成,浮码头重新安装后,使用正常。连续定期观测3个月,根据记录的沉降位移观测记录表,所有纠偏的定位桩倾斜率都在设计规定允许范围之内,没有影响浮桥的正常使用,达到了预期目的。

  针对两种施工方案,从机械、单价、相关措施费及工期等方面考虑,评估对比见表3。

  从工期上看,方案二比方案一长3个月,但是大部分时间是纠偏后的测量观测时间,不影响后续施工。

  从成本上看,方案二比方案一节约成本140万元。同时,混凝土锚定块和倒链在后期工程中可以重复利用,成本可以进一步减少。

  本工程由于岸坡沉桩过程中的振动挤土效应,出现下沉、滑坡现象。导致浮码头栈桥定位桩在滑坡土体水平分力的作用下产生倾斜。若不及时对定位桩进行纠偏,大有愈演愈烈之势,直接影响到浮码头的正常使用。通过对常规工艺进行整合运用,采用桩顶施加拉力、高压水切割钢管桩周围固结土、高压空气辅助循环浮运松土的工艺解决了定位桩倾斜问题。

  本项目定位桩纠偏施工方案,工艺简单易行,体现了因地制宜的原则。没有影响航道通航及码头的正常运营,安全性得到保证,节省了施工成本,满足了设计要求,赢得了业主肯定。对同时有岸坡、水上施工,工期紧张的类似项目也有一定的借鉴作用。