CN115012396A - 一种密排桩沉桩施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种密排桩沉桩施工工艺，涉及桩基施工技术领域，能够保证防波提和码头主体桩基安全。包括：密排桩沉桩在风浪较小时施工；控制密排桩定位时的扭角偏差；记录前一根沉桩完成后的扭角偏差，根据扭角偏差进行碰桩验算并调整下一根沉桩的扭角；选用抗风浪较好的大型打桩船对密排桩沉桩施工。针对密排桩施工受浪影响而造成沉桩平面位置、斜率、扭角的误差、沉桩难度较大问题，既能避免涌浪回流对基底造成严重冲刷；还能对沉桩精度控制、平面扭角控制、旋转控制；沉桩后形成挡水墙通过临时加固和永久加固措施避免受风浪力影响保证密排桩结构安全。
Description
技术领域
本公开涉及桩基施工领域，尤其涉及一种密排桩沉桩施工工艺。
背景技术
现有工程项目多采用透空式防波堤解决既要防浪、又要透流的问题。透空式防波堤造价低廉，结构型式简单，对地基的适应性强。现有的透空式防波堤多以密排桩和高桩平台相结合的方式来挡浪，平台设置挡浪板，兼做码头使用，密排桩设置于码头下方，低水位时，密排桩单独挡浪，高水位时，高桩平台挡浪板和密排桩共同挡浪。
但是，以带肋板密排桩单独作为防波堤尚属首次应用，密排桩不仅属于码头主体桩基，同时具备防波堤消波挡浪的作用。为保证防波提和码头主体桩基安全，密排桩沉桩施工变得至关重要。
发明内容
本发明的实施例提供一种密排桩沉桩施工工艺，针对密排桩施工受浪影响而造成沉桩平面位置、斜率、扭角的误差、沉桩难度较大问题，既能避免涌浪回流对基底造成严重冲刷；还能对沉桩精度控制、平面扭角控制、旋转控制；沉桩后形成挡水墙通过临时加固和永久加固措施避免受风浪力影响保证密排桩结构安全。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种密排桩沉桩施工工艺，包括：
密排桩沉桩在风浪较小时施工；
控制密排桩定位时的扭角偏差；
记录前一根沉桩完成后的扭角偏差，根据扭角偏差进行碰桩验算并调整下一根沉桩的扭角；
选用抗风浪较好的大型打桩船对密排桩沉桩施工。
在一种可能的实现方式中，控制密排桩定位选用GPS和实控结合的定位技术；
GPS定位技术和全站仪实时观测校准，提高沉桩定位精度；
在密排桩安装测斜仪，实时测量密排桩的桩身斜度，以控制密排桩的桩身斜率满足设计及规范要求。
在一种可能的实现方式中，所述GPS定位技术和全站仪实时观测校准，包括：
相邻两根桩肋板旋转发生碰撞时的角度控制；
相邻两根桩发生碰撞时桩偏位控制；
相邻两根桩斜率偏差发生肋板碰撞时斜率偏差角度控制；
相邻两根桩扭角偏差导致桩底碰桩时扭角偏差控制。
在一种可能的实现方式中，所述控制密排桩定位时的扭角偏差，包括：
根据密排桩的结构、扭角、斜率、平面位置结合打桩船的性能、现场地质和风浪等条件进行沉桩施工控制
采用GPS和实控结合的定位技术，通过GPS定位技术和全站仪实时观测校准，提高沉桩定位精度，满足高标准要求的桩位偏差控制。
采用自动补偿斜率控制技术，通过安装测斜仪，实时测量桩身斜度，以控制桩身斜率满足设计及规范要求。
通过BIM技术沉桩进行模拟验算，以验证密排桩沉桩可行性，同时对加固方案进行模拟操作，以验证加固措施的可实施性。
通过临时快速桩基加固技术，保证沉桩结束后桩基结构安全。
在一种可能的实现方式中，所述BIM技术沉桩进行模拟验算，包括：
BIM技术沉桩进行模拟验算，以验证密排桩沉桩可行性；
BIM技术进行3D建模分析对大管桩斜率、扭角等参数进行了相应调整，理论上不再发生碰桩；
对沉桩进行模拟，其中两根桩之间净距≤0.6m的共135根，其中两根桩之间净距最小处0.21m。
在一种可能的实现方式中，斜顶桩接近3.5：1，不同工况、船机性能等条件影响施工；
实际施工时斜率等偏差导致碰桩，对部分桩采取下桩时增加提前量或落后量的措施，设计桩参数数据的基础上在规范允许偏差范围内微调桩参数，最终确定沉桩施工桩参数。
在一种可能的实现方式中，还包括：
沉桩时先施打每个结构段密排钢管桩的端部；
密排桩有2个轴线，先施打岸侧密排桩，再施打海侧密排桩；
采用隔桩跳打的方式，既减小累计误差，保证两端的密排桩均在导梁或墩台内部，同时根据前一根桩的沉桩情况及时调整后续桩长。
在一种可能的实现方式中，密排桩沉桩施工结束后，将斜顶桩及密排桩的部分桩顶割除；
斜顶桩之间焊接槽钢；
吊入安装整体型支架，形成稳定结构。
在本公开中，至少具有如下技术效果或优点：
本发明的实施例针对密排桩施工受浪影响而造成沉桩平面位置、斜率、扭角的误差、沉桩难度较大问题，既能避免涌浪回流对基底造成严重冲刷；还能对沉桩精度控制、平面扭角控制、旋转控制；沉桩后形成挡水墙通过临时加固和永久加固措施避免受风浪力影响保证密排桩结构安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本公开的一些实施例提供的密排桩沉桩施工工艺流程图；
图2为相邻两根密排桩的肋板旋转发生碰撞时的角度控制示意图；
图3为相邻两根桩发生碰撞时桩偏位控制示意图；
图4为相邻两根桩斜率偏差发生肋板碰撞时斜率偏差角度控制示意图一；
图5为相邻两根桩斜率偏差发生肋板碰撞时斜率偏差角度控制示意图二；
图6为整体型钢支架的结构示意图；
图7为双拼槽钢示意图；
图8为整体型钢支架安装于斜顶桩示意图；
附图标记：1-钢管桩；2-第一肋板；3-第二肋板；4-整体型钢支架；41-H型钢；42-双拼槽钢；5-斜顶桩。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本公开进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本公开的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本公开的保护范围之内。
密排桩采用斜桩以利用其轴向承载能力，密排桩为Ф1200mm钢管桩，共有406根，桩长43m至67m，均为朝海侧的斜桩斜率7：1，平面扭角零度，分布在两条轴线上，轴线间距25cm，相邻两根桩的间距为40cm，最小处为36.4cm。此外，密排桩每根桩的两侧在离桩顶1.15米到18.15米范围内需焊接长30cm的肋板，则相邻桩之间肋板相距只有14.67cm，沉桩精度要求非常高，上部通过纵向连续布置导梁与码头结合为整体，导梁下方另布置Φ1200mm钢管桩(防波堤部分为Φ1600mm钢管桩)，作为承受波浪力的斜顶桩，间距为3.5m，斜率3.5：1。由于码头北侧为密排桩，桩心位置距北侧后沿线1.5m，挡板宽0.5m，桩直径1.2m，则挡板与桩间距仅有0.4m，间距小，安装难度大。
本公开的实施例提供一种密排桩沉桩施工工艺，请参阅图1，包括：密排桩沉桩在风浪较小时施工；控制密排桩定位时的扭角偏差；记录前一根沉桩完成后的扭角偏差，根据扭角偏差进行碰桩验算并调整下一根沉桩的扭角；选用抗风浪较好的大型打桩船对密排桩沉桩施工。
本公开的实施例通过GPS和实控结合的定位技术研究，精确定位；通过自动补偿斜率控制技术研究，快速校准斜率；通过BIM技术在碰桩验算及沉桩、加固过程中的模拟操作；通过临时快速桩基加固技术研究，提高加固效率；通过永久加固施工工艺研究，确保结构安全稳定性。
本公开实施例的密排桩沉桩施工完成的桩构造包括2N个密排桩本体，N≥2；2N个密排桩本体分成第一组密排桩和第二组密排桩，第一组密排桩由N个密排桩本体组成，第二组密排桩也由N个密排桩本体组成；第一组密排桩分布在第一轴线上，第二组密排桩分布在第二轴线上，第一轴线与第二轴线平行，第一轴线与第二轴线的距离小于密排桩本体的1/5直径。
第一组密排桩的N个密排桩本体与第二组密排桩的N个密排桩本体交错设置。密排桩本体包括钢管桩1、第一肋板2和第二肋板3，第一肋板2和第二肋板3位于钢管桩1的两侧；第一肋板2的宽度和第二肋板3的宽度均小于钢管桩1直径的2/5。第一轴线上密排桩本体的第二肋板3与第二轴线上密排桩本体的第一肋板2平行。沿第一轴线和第二轴线方向，第一轴线上密排桩本体的第二肋板3与第二轴线上密排桩本体的第一肋板2部分重合。钢管桩1的顶端套设有第一加强环，钢管桩1的底端套设有第二加强环；第一加强环和第二加强环均避开第一肋板2和第二肋板3设置。钢管桩1的周壁设置有至少一组吊耳，吊耳避开第一肋板2和第二肋板3设置。第一肋板2的长度小于钢管桩1长度的1/5；第二肋板3的长度小于钢管桩1长度的1/5；第一肋板2与第二肋板3平齐。第一加强环的外径小于钢管桩1外径的1.1倍；第二加强环的外径小于钢管桩1外径的1.1倍。第一肋板2和第二肋板3位于第一加强环下方。
优选控制密排桩定位选用GPS和实控结合的定位技术；GPS定位技术和全站仪实时观测校准，提高沉桩定位精度；在密排桩安装测斜仪，实时测量密排桩的桩身斜度，以控制密排桩的桩身斜率满足设计及规范要求。
优选所述GPS定位技术和全站仪实时观测校准，包括：相邻两根桩肋板旋转发生碰撞时的角度控制；相邻两根桩发生碰撞时桩偏位控制；相邻两根桩斜率偏差发生肋板碰撞时斜率偏差角度控制；相邻两根桩扭角偏差导致桩底碰桩时扭角偏差控制。
优选所述控制密排桩定位时的扭角偏差，包括：根据密排桩的结构、扭角、斜率、平面位置结合打桩船的性能、现场地质和风浪等条件进行沉桩施工控制；采用GPS和实控结合的定位技术，通过GPS定位技术和全站仪实时观测校准，提高沉桩定位精度，满足高标准要求的桩位偏差控制。采用自动补偿斜率控制技术，通过安装测斜仪，实时测量桩身斜度，以控制桩身斜率满足设计及规范要求。通过BIM技术沉桩进行模拟验算，以验证密排桩沉桩可行性，同时对加固方案进行模拟操作，以验证加固措施的可实施性。通过临时快速桩基加固技术，保证沉桩结束后桩基结构安全。
优选所述BIM技术沉桩进行模拟验算，包括：BIM技术沉桩进行模拟验算，以验证密排桩沉桩可行性；BIM技术进行3D建模分析对大管桩斜率、扭角等参数进行了相应调整，理论上不再发生碰桩；对沉桩进行模拟，其中两根桩之间净距≤0.6m的共135根，其中两根桩之间净距最小处0.21m。优选斜顶桩接近3.5：1，不同工况、船机性能等条件影响施工；实际施工时斜率等偏差导致碰桩，对部分桩采取下桩时增加提前量或落后量的措施，设计桩参数数据的基础上在规范允许偏差范围内微调桩参数，最终确定沉桩施工桩参数。
优选密排桩沉桩施工工艺除了包括：密排桩沉桩在风浪较小时施工；控制密排桩定位时的扭角偏差；记录前一根沉桩完成后的扭角偏差，根据扭角偏差进行碰桩验算并调整下一根沉桩的扭角；选用抗风浪较好的大型打桩船对密排桩沉桩施工之外，还包括：沉桩时先施打每个结构段密排钢管桩1的端部；密排桩有2个轴线，先施打岸侧密排桩，再施打海侧密排桩；采用隔桩跳打的方式，既减小累计误差，保证两端的密排桩均在导梁或墩台内部，同时根据前一根桩的沉桩情况及时调整后续桩长。
优选密排桩沉桩施工结束后，将斜顶桩及密排桩的部分桩顶割除；斜顶桩之间焊接槽钢；吊入安装整体型支架，形成稳定结构。
在本公开实施例中，GPS和实控结合的定位技术具体为：密排桩沉桩采用以GPS定位为主，常规定位为辅的方法。GPS沉桩定位系统采用中交三航局研制的“GPS打桩定位系统”。该系统采用GPS-RTK模式、免棱镜测距仪、测距仪、锤击计数器等先进的定位和传感设备，能直接可靠地确定桩身位置和桩顶标高，所有的定位数据以图像和数字形式显示在打桩船操作室的电脑的屏幕上，能准确地反映出施打桩的设计桩中坐标、桩顶标高、平面扭角、倾斜坡度和当前施打桩的实时位置的桩中坐标偏差、桩顶标高偏差、平面扭角偏差、实时倾斜坡度、实时贯入度等。便于操作人员进行对照比较，调整船体，准确定位。
更进一步的，同时沉桩定位采用岸上一台全站仪进行校核。如果校核无误，就可以下桩。船上设置一台经纬仪控制桩平面扭角，桩的斜率由桩架来控制。提前(或落后)量控制：沉桩定位时根据桩的仰俯、斜率、现场风、浪、地质等具体情况来考虑提前(或落后)量。根据密排桩的结构、扭角、斜率、平面位置结合打桩船的性能、现场地质和风浪等条件进行沉桩施工控制。
相邻两根桩肋板旋转发生碰撞时的角度控制请参阅图2，计算∠ABC为肋板碰撞时最大转角，根据图2计算相邻两根桩肋板累计平面偏转角度达7°时发生碰撞。为保证各桩肋板的平面位置，密排桩两侧肋板制作时严格控制轴线位置保证对称性，其次在下桩过程中注意观测桩身的旋转。
相邻两根桩发生碰撞时桩偏位控制请参阅图3，计算BC为碰桩时桩基偏移量，根据图3计算相邻桩基相对位移达147.64mm时肋板发生碰撞。严格控制桩定位时的平面位置偏差；选用抗风浪较好的大型打桩船，在风浪较小时施工。
相邻两根桩斜率偏差发生肋板碰撞时斜率偏差角度控制请参阅图4和图5，桩长按60米计算，斜率7：1。计算104.75/1000÷[3.14*(60-1.15)*2]*360＝0.1度。根据图4计算相邻桩基斜率偏差达0.1度时肋板发生碰撞。重叠肋板边对边间距10.2cm，累计间距斜率可偏差0°17′11.3″，肋板低部碰。严格控制桩定位时的斜率度数；在打桩船上设置倾斜观测仪，实时对打桩船自身的横倾及纵倾进行修正，若发生斜率变化可通过船调整压舱水或桩架进行调整。
相邻两根桩扭角偏差导致桩底碰桩时扭角偏差控制，桩长按60米计算，斜率7：1，桩净距40cm。
根据以上计算，当相邻两根桩扭角偏差累计超2.78度(最小2.64度)时，桩底将会发生碰桩。严格控制桩定位时的扭角偏差；及时记录前一根沉桩完成后的扭角偏差，进行碰桩验算并调整下根桩的扭角；选用抗风浪较好的大型打桩船，在风浪较小时施工。
本公开实施例中自动补偿斜率控制技术如下：由于桩身斜率偏差达0.1°时，肋板可能会发生碰撞，为提高斜率测量准确率，通过安装测斜仪，实时测量桩身斜度，精确至0.1°，同时与桩架上的桩身倾角读数相复核，同时根据两者偏差值比较，以验证其准确性，控制桩身斜率满足设计及规范要求。
BIM技术在碰桩验算及沉桩过程中的模拟操作如下：通过BIM技术沉桩进行模拟验算，以验证密排桩沉桩可行性。通过BIM技术进行3D建模分析对大管桩斜率、扭角等参数进行了相应调整，理论上不再发生碰桩。同时对沉桩进行模拟，经测算分析,其中两根桩之间净距小于等于0.6m的共135根，其中最小处0.21m，碰桩风险很大。斜顶桩3.5：1，但考虑到不同工况、船机性能等条件，实际施工时斜率等偏差导致碰桩，通过对部分桩采取下桩时增加提前量或落后量的措施，在设计桩参数数据的基础上在规范允许偏差范围内微调桩参数，最终确定沉桩施工桩参数，大大降低沉桩过程中的碰桩风险。
密排桩沉桩累计误差较大时，可能出现结构段分界处密排桩超出分段位置的情况。沉桩顺序模拟：沉桩时先施打每个结构段密排钢管桩1的端部，由于密排桩有2个轴线，先施打岸侧密排桩，再施打海侧密排桩，同时采用隔桩跳打的方式，既可以减小累计误差，保证两端的密排桩均在导梁或墩台内部，同时可根据前一根桩的沉桩情况及时调整后续桩长。
临时加固措施如下：由于本实施例位置偏北向及西向海域相对开阔，受风浪影响严重，密排桩沉桩结束后受浪面积大，波浪力影响显著，同时单靠夹桩不一定能经受得住台风考验，故当分段结构具备混凝土浇筑条件时，及时安装挡板，浇筑一层混凝土形成稳定结构。
夹桩方案与整个围囹系统结合考虑。密排桩与斜顶桩沉桩完成后(桩顶标高控制在原设计桩顶标高+0.2m)，将斜顶桩及密排桩部分桩顶割除，请参阅图6、图7和图8，吊入安装长整体型钢支架4，形成稳定结构。斜顶桩之间焊接1道槽钢。
本公开的实施例针对密排桩施工受浪影响而造成沉桩平面位置、斜率、扭角的误差、沉桩难度较大问题，既能避免涌浪回流对基底造成严重冲刷；还能对沉桩精度控制、平面扭角控制、旋转控制；沉桩后形成挡水墙通过临时加固和永久加固措施避免受风浪力影响保证密排桩结构安全。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本公开的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本公开的保护范围，凡未脱离本公开技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本公开的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本公开不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本公开的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本公开。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本公开的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本公开内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种密排桩沉桩施工工艺，其特征在于，包括：
密排桩沉桩在风浪较小时施工；
控制密排桩定位时的扭角偏差；
记录前一根沉桩完成后的扭角偏差，根据扭角偏差进行碰桩验算并调整下一根沉桩的扭角；
选用抗风浪较好的大型打桩船对密排桩沉桩施工。
2.根据权利要求1所述的密排桩沉桩施工工艺，其特征在于，控制密排桩定位选用GPS和实控结合的定位技术；
GPS定位技术和全站仪实时观测校准，提高沉桩定位精度；
在密排桩安装测斜仪，实时测量密排桩的桩身斜度，以控制密排桩的桩身斜率满足设计及规范要求。
3.根据权利要求2所述的密排桩沉桩施工工艺，其特征在于，所述GPS定位技术和全站仪实时观测校准，包括：
相邻两根桩肋板旋转发生碰撞时的角度控制；
相邻两根桩发生碰撞时桩偏位控制；
相邻两根桩斜率偏差发生肋板碰撞时斜率偏差角度控制；
相邻两根桩扭角偏差导致桩底碰桩时扭角偏差控制。
4.根据权利要求1所述的密排桩沉桩施工工艺，其特征在于，所述控制密排桩定位时的扭角偏差，包括：
根据密排桩的结构、扭角、斜率、平面位置结合打桩船的性能、现场地质和风浪等条件进行沉桩施工控制
采用GPS和实控结合的定位技术，通过GPS定位技术和全站仪实时观测校准，提高沉桩定位精度，满足高标准要求的桩位偏差控制。
采用自动补偿斜率控制技术，通过安装测斜仪，实时测量桩身斜度，以控制桩身斜率满足设计及规范要求。
通过BIM技术沉桩进行模拟验算，以验证密排桩沉桩可行性，同时对加固方案进行模拟操作，以验证加固措施的可实施性。
通过临时快速桩基加固技术，保证沉桩结束后桩基结构安全。
5.根据权利要求4所述的密排桩沉桩施工工艺，其特征在于，所述BIM技术沉桩进行模拟验算，包括：
BIM技术沉桩进行模拟验算，以验证密排桩沉桩可行性；
BIM技术进行3D建模分析对大管桩斜率、扭角等参数进行了相应调整，理论上不再发生碰桩；
对沉桩进行模拟，其中两根桩之间净距≤0.6m的共135根，其中两根桩之间净距最小处0.21m。
6.根据权利要求5所述的密排桩沉桩施工工艺，其特征在于，斜顶桩接近3.5：1，不同工况、船机性能等条件影响施工；
实际施工时斜率等偏差导致碰桩，对部分桩采取下桩时增加提前量或落后量的措施，设计桩参数数据的基础上在规范允许偏差范围内微调桩参数，最终确定沉桩施工桩参数。
7.根据权利要求1所述的密排桩沉桩施工工艺，其特征在于，还包括：
沉桩时先施打每个结构段密排钢管桩的端部；
密排桩有2个轴线，先施打岸侧密排桩，再施打海侧密排桩；
采用隔桩跳打的方式，既减小累计误差，保证两端的密排桩均在导梁或墩台内部，同时根据前一根桩的沉桩情况及时调整后续桩长。
8.根据权利要求1所述的密排桩沉桩施工工艺，其特征在于，密排桩沉桩施工结束后，将斜顶桩及密排桩的部分桩顶割除；
斜顶桩之间焊接槽钢；
吊入安装整体型支架，形成稳定结构。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2022
- 2022-06-20 CN CN202210699855.2A patent/CN115012396A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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