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1、钢板桩围堰在海上施工的实践摘要:介绍京唐港10万吨级泊位钢板桩围堰施工工艺，并对钢板桩围堰在海上施工的经验进行简要阐述。关键词:京唐港；钢板桩围堰；施工钢板桩围堰工程，是京唐港31#、32#10万吨级泊位建设中使用的一项重要技术，在京唐港的建港史上尚属首次。下面就钢板桩围堰在京唐港海上施工实践做一简要介绍。1 工程简介京唐港31#、32# 为10万吨级通用散货泊位，为全遮帘桩式地下连续墙板桩码头。位于一号港池南侧，原东挡砂堤西侧。32#泊位前沿距原海岸线挡浪墙400m。码头前墙与挡浪墙之间为平均水深-2.0米的海域，该区域码头施工场地及堆场区全部由回填造陆而成，为避免回填砂向外扩散造成航道淤积
2、，需在距码头前墙25m处修建挡砂围堰。经过方案比选，原采用大袋砂围堰方案，该方案具有造价低、施工进度快的特点，但在实际施工过程中，发现由于该区域海象条件比较恶劣，涌浪较大，大袋砂围堰很难形成。经与设计单位充分研究讨论，改为钢板桩围堰。钢板桩平面布置如图1，31#泊位钢板桩围堰位于西岸，总长345m，32#泊位围堰自西岸与31#泊位围堰衔接处拐点开始，向东延伸，总长572m，钢板桩轴线距前墙轴线25m，它们之间是钢管桩列轴线，钢管桩列轴线距钢板桩轴线8m。按工程总进度安排，钢板桩围堰（含钢管桩）在码头结构全部完成后拔出，然后开挖港池形成码头岸线。钢板桩围堰平面布置钢板桩围堰结构为节省工程造价，钢
3、板桩围堰设计成较简单的结构形式，断面结构如图2，即外海侧为钢板桩围堰，内侧为钢管锚碇桩，锚锭桩间距为2m,钢板桩与钢管桩用140 槽钢联结做拉杆，钢板桩外侧不设导梁，只在钢板桩内侧焊接一道140槽钢作围柃。钢板桩采用拉森型，长度12m，设计入土深度6m，顶标高+4.0m；锚锭桩采用250、壁厚 mm的钢管，长度12m，设计入土深度8m，顶标高+2.0m。 2 钢板桩围堰施工工艺2.1 钢板桩围堰施工总流程施工准备（含接桩、锁口浇油膏、自制施工工具等） 施工基线布设 钢板桩、钢管桩轴线控制点布置 船机设备就位 第一段钢管桩打设（50m） 第一段钢板桩打设（50m） 第一段拉杆焊接（50m） 第二
4、段钢管桩打设（50m） 第二段钢板桩打设（50m） 第二段拉杆焊接（50m） 重复上述步骤至打设完工 围囹焊接 清理现场2.2 施工工艺简介2.2.1. 施工准备：2.2.1.1接桩、制桩及桩上画尺寸线钢管桩和钢板桩桩长设计要求都是大于12m, 实际拥有的钢管桩和钢板桩有一些是旧桩，桩长不够，需要接桩，接桩场地设在出桩码头，一是场地平整能保证接桩平直，二是码头上电源齐全施工方便；制桩则是制作楔形桩和异型桩，楔形桩用于调整钢板桩围堰轴线方向的垂直度，异型桩主要指转角桩，用于钢板桩转角处的连接；桩上画尺寸线则是为了打桩时控制桩顶标高，因为打桩时桩顶无法立水准尺，只能看桩顶与海平面的相对标高，根据钢
5、管桩顶标高为+2.0m的情况，尺寸线由桩顶按20cm一道颜色下画2m，便于打桩时观察。2.2.1.2 钢板桩清理、锁口浇油膏钢板桩浇油膏主要有两个作用，一是润滑作用,防止锁口锈蚀保证顺利插桩和拔桩，二是止水、止砂防止填土流失。油膏是经高温熬制的混合沥青膏，比例为沥青：黄油：滑石粉：锯末=3:2:1:0.25;浇油膏前要用特制的钢钎把钢板桩锁口内的杂物、粘土等清除，用高压气泵吹净，以使油膏与钢板桩粘合紧密。2.2.1.3 自制施工工具制作自制施工工具主要是钢管桩支立架和钢板桩施工挂篮。钢管桩支立架是为支立钢管桩而自行设计的，结构型式如图3。 图3钢管桩支立架架ba 施工时把带封盖的圆管套在已打好
6、的钢管桩上。在没有封盖的圆管中插入待打的钢管桩，夹好锤后将钢管桩从管中拔出吊到指定位置打桩。cba图4 钢板桩施工挂篮钢板桩施工挂篮主要是为了钢板桩打设时上面站人插桩，结构型式如图4：施工时把挂篮开口一端挂在已打完的钢板桩上，封口端伸出已打完的钢板桩端头（悬挂一半、伸出一半，各约2m），施工人员站在挂篮两侧插桩，为防止人站在悬臂端时后端翘起，先把后端用钢丝绳与相近的已打完的钢板桩上的切割孔系牢（为尽量减少在钢板桩上割孔，利用吊装孔），打完3-4根钢板桩重新调整一次挂篮位置。2.2.2施工基线布设控制网由现场施工基线点引测，为方便使用经纬仪直观控制钢板桩轴线走向，分别在31#、32#泊位围堰钢板
7、桩轴线延长线上布设控制点；水中交点处由在陆上的控制点处支立两台经纬仪交会立标志杆，为方便施工船舶驻位，顺轴线方向在水中每200m 抛设一个浮鼓。2.3.3 打桩船驻位方法钢板桩轴线 方驳 浮鼓图5 打桩船驻位方法 50t吊车如图5所示，打桩船驻位采用顺钢板桩轴线方向，船首停放吊机为打桩位，施工过程中船舶向后退行。2.2.4 打桩2.2.4.1钢管桩打设(1)钢管桩支立因为方驳上只能停放一台吊车，第一根钢管桩是无法使用定位架支立，也不能使用辅助吊车立桩，因此我们在船帮上焊接了一个简易立桩架进行第一根钢管桩的立桩。因为海上涌浪较大，船舶难以驻位，刚立好的桩在没有夹好时锤头就歪了，同时也存在很大的安
8、全隐患，这种方法只能作为第一根钢管桩立桩使用。第一根钢管桩打完后就可以利用它并借助立桩架进行其它钢管桩的打设，这种方法既快捷又安全，施工中船舶后退时也把立桩架吊着往后倒个，重复使用。(2)钢管桩沉桩在立桩架立好桩后，吊车松扣摘钩安装吊锤，施工中使用90千瓦电动打拔锤，该锤自重6.8t,夹头重3t,起锤震动时激振力可达57t,最大振幅1.2cm,夹头是固定直径圆夹头，和400钢管桩匹配,属液压夹头,夹桩时必须保证夹桩力达到10t以后才能从桩架往外吊桩，然后吊桩就位，纵向轴线用经纬仪指挥，距离用自制的卡尺量测，定好位后就可以启动振动锤沉桩了。沉桩时应采用三部沉桩法，即下沉1-2m桩位基本固定时暂不
9、下沉，再测一遍桩点是否准确，如有误差将桩拔出进行调整，如基本准确继续下沉至桩长一半(6m)左右再停止下沉，用经纬仪检查桩的垂直度，不大于1/100时继续下沉至设计标高。2.2.4.2钢板桩打设(1)钢板桩支立首根钢板桩支立采用与首根钢管桩支立一样的方法，其余的钢板桩可以直接吊桩用人工插入锁口，人工插入锁口时前6根钢板桩无法使用站人挂篮，只能站在小船上扶桩就位，因为海浪较大，小船颠簸不易操作，有一定危险，所以打完6根钢板桩能悬挂挂篮后就使用挂篮站人插桩。(2)钢板桩沉桩钢板桩夹桩使用专用液压钢板桩夹头，液压箱可以和钢管桩液压箱通用。钢板桩沉桩时要注意控制纵横两个方向的垂直度 ，一般情况下，吊车钩
10、头绳应顺轴线打桩方向相反方向用劲，以免钢板桩向前进方向倾斜，垂直轴线方向则用经纬仪控制。3 施工经验小结3.1 钢板桩围堰的施工方法水上打设钢板桩，传统的施工方法是先打设导向梁和导向架，以控制板桩墙的轴线位置，保证桩的垂直度，减小桩的平面扭曲和提高效率。而本工程要求三个月必须完工，针对本工程为临时围护工程且工期较紧的特点，对多种方案进行了分析比较，若打设导向梁和导向架，投入巨大，工期加长，不可能按期完工。若没有导向梁和导向架的支托，钢板桩轴线和垂直度又很难保证。最终采用了制作挂篮等辅助工具施工作业的方法，人员在其上完成将桩插入锁口、调整方向的工作，而且吊运方便，是一个灵活方便的作业平台，满足了
11、施工要求，大大加快了施工进度，节约了施工成本。3.2钢板桩围堰的效果分析钢板桩围堰在施工中起到了以下作用：(1)、缓解了回填土的波浪淘刷问题，加快了填土的进度，确保了码头工程按期开工。(2)、止水效果明显，在胸墙的开挖施工中，开挖至平均水位以下2m位置上，仅采取15m间距打设一口抽水井即能保证干作业施工。(3)、钢板桩围堰一旦形成整体体系，抵御风浪能力很强，能有效的保证码头的正常施工。3.3 方案的不足与完善作用在板桩墙上的设计荷载有土压力、剩余水压力、波浪力等，但方案验算时只考虑了打桩期间的波浪力和剩余水压力，以至在钢板桩墙与钢管桩锚碇之间只采用了140型槽钢拉杆的简单焊接，由于回填土是在打
12、桩之后，打桩时不存在土压力，打完桩后土体回填到位，在大风浪冲刷下回填土冲刷淤积到钢板桩后对钢板桩产生土压力。以至大风浪过后部分拉杆开焊，钢板桩外倾。由于地质勘查时选点较少，发现在31#、32#泊位钢板桩围堰拐角处，出现较深的淤泥层，按桩顶设计高程4.0m打完后，出现钢板桩在自重及波浪力作用下下沉的现象，我们采取了加大板桩入土深度，加密钢管桩锚碇的方法，板桩顶面标高2.5m，钢管桩间距1.5m。但这样又使波浪越过板桩顶面的几率加大了，淘刷里侧的回填土，影响地连墙施工。图6 围堰加固图由于钢板桩围堰标高的降低以及波浪力在钢板桩处能量的叠加，造成波浪越过板桩顶面并将钢板桩里侧的回填砂涮走，并导致拉杆
13、焊点多处开裂，导墙下面的基层土被海浪带走，影响了码头工程的施工。为此我们按图6所示对钢板桩进行了加固。首先，在锚锭桩之间用槽钢连接起来，拉杆间又加了交叉腹杆，使拉杆、围柃、腹杆及锚锭桩之间背梁形成平面整体框架，框架与钢板桩、锚锭桩又构成整体性更好的空间结构。同时，护坡土工布加挡砂堤砼压顶块形成的围埝，成功地防止了大风浪对回填土的冲刷，还增加了护坦石和四角块护底，保证了钢板桩的安全。在经历后面几场大风及风暴潮后，钢板桩围堰依然稳固安全。钢板桩围堰自打设完成到码头主体结构完成后拆除，共经历了9个月的时间，期间经过大小风暴潮数次的考验，实践证明，京唐港31#、32#泊位采取的钢板桩围堰施工及加固方案是成功的。钢板桩施工方案具有施工速度快，止水效果好，是一种好方法。