码头工程中的桩基工程施工技术

作者:佚名 来源:网络 2013-01-20 21:08:04 0人评论 1055次浏览 分类:基础工程

随着码头工程建设越来越多,规模越来越大,其桩基施工越来越复杂,有必要对码头桩基工程技术进行总结,能让广大桩基设计及施工技术人员在总体上和细节上都能有效把握。

一、码头工程中桩基类型选择

码头桩基工程是码头工程的基础工程,由于水下地质结构复杂,因此桩基必须能够适应粘土、砂土、粉土等情况。而且在没有覆盖或者覆盖层不足的地质结构上建立稳固的基础。

随着港口建设的不断拓展,深水和外海已经进入了开发的范围,而且停靠的船舶的吨位和装载机械的大型化,对码头基础的要求也越来越高,桩基所承载的船舶、风浪、作业机械、水流冲力等也随之提高,因此选择合适的桩基础就成为了码头工程的重要前提。面对问题可以从以下几个方面出发来进行合理的选择:

1、根据工程情况选择桩基类型

1)地质的概况,在选择桩基前首先应当对工程的总体概况进行了解,主要是地质情况的汇集和分析。其中对整个地质层的不同构成成分进行试验性检测,如:砂质粉土、细沙、中砂、砾砂等,主要是检测其密度、厚度、标贯击数等,以此为施工提供必要的基础数据。 

2)码头的载荷分析,这个指标主要是对码头的用途进行全面的分析,并且获得具体的承载数据,并以此为依据进行桩基的选择。具体需要分析的指标为:堆货载荷、船舶载荷、装载机械载荷、流动机械载荷等,其中堆货载荷为每平米压力;船舶载荷为系缆力、撞击力;装载机械载荷为前部支撑的垂直力、水平力、压力,后支撑的垂直力、水平力、倾覆力矩。流动载荷主要为车辆的类型。

3)码头的结构类型,在选择桩基的过程中还应当了解整个码头的结构设计类型,尤其是整个码头桩位的分布和承载情况,这样就可以在桩基的选择和施工中达到事半功倍的效果,利用合理的桩型和施工方法来提高整个码头基础的施工质量。

4)桩基类型的确定,根据前面的资料和码头桩台位置的地质结构,首先选择的是桩端的持力层,然后再根据中间地质结构的特性来选择合理的桩基类型,还应当考虑到桩体在施工中穿过的岩层的质量情况,以此为依据从钢管桩、预应力桩、钻孔灌注桩等进行选择。

2、针对桩型的特性进行比较和选择

1)钢管桩,这种形式主要是利用直桩和叉桩构成,利用不同直径和长度的钢管桩,结合叉桩的倾斜度,形成横向和纵向的承载利用,已到达支撑码头主体结构的目的。其主要考虑的是桩力和弯矩以及水平移动距离等参数。钢管桩作为码头工程的主要桩基结构形式时,其沉桩容易操作,但造价较高,在不需要较高承载需求的情况下可酌情采用。

2)预应力混凝土桩,这样的桩基形式与钢管桩相似,也是采用几根直桩和几根叉桩共同构成一个承载的平面,其斜度与钢管桩相似,其桩端也能深入至砾砂层或岩面,但是其承载的能力要低于钢管桩。预应力混凝土桩制作复杂,要有专门预制场,沉桩施工难度比钢管桩较大,稍有不慎易发生沉桩断桩现象,但其造价低,承载能力适应一般的码头要求。 

3)钻孔灌注桩,这种桩基形式主要以直桩形式构成承载平面,其可以穿越各种土层,更可以嵌入基岩,这是别的桩型很难做到的,垂直承载能力高,施工设备简单轻便,但需要搭设施工平台,施工周期长,造价高,承受水平荷载能力差。适用于地质条件复杂,覆盖层薄码头工程。

综合来看,码头桩基的施工技术的采用和控制主要是针对的是不同的桩基形式来选择的,而桩基的形式则取决于地质结构和码头的基本功能。

二、码头工程中桩基工程施工技术分析

桩基码头的施工是一个十分复杂的项目,而且施工的质量将关系到整个工程的使用性能。常见的码头桩基工程有以下几种:

1)预制混凝土桩或者钢管桩,这种形式一般采用的是水上打桩船来完成作业,根据具体的桩直径、桩的承载力、地质结构的情况而选择不同的锤形和控制标准,这种成桩的形式为摩擦桩为主。

2)工程设计中还会遇到灌注桩,灌注桩的施工则需要搭建施工平台,并采用机械设备进行成孔作业,主要为回旋钻或者冲击钻。

3)另外,钢管桩性锚杆嵌岩桩也是一种常见的桩基形式,首先利用打桩船进行施工,将预制的钢管打入到土层中,直至基岩面上,然后植入锚杆,最后进行灌浆完成施工。

下面就两种主要的桩基施工形式进行简要的介绍:

1、冲击钻孔桩技术

在码头工程中有一部分的工程是需要将栈桥和海堤进行连接,这里常常利用的是钻孔灌注桩,这样形成的桩基较为牢固,刚性强,可以将桩基和海堤有效的结合起来,形成一个整体性的码头基础,提高整个码头的稳定性。具体的施工步骤如下:

1)钻孔成桩的基本步骤,采用冲击钻机沉放钢护筒,然后对黏土层进行多次冲击成孔,对砂砾土层、乱石层、基岩等进行必要黏土回填,经反复冲击成孔。流程为:钻孔平台搭建、桩位放样、埋设护筒、钻孔、清孔、安放钢筋笼、灌注水下混凝土。

2)施工技术分析

第一,在埋设护筒的时,应保证护筒按照设计标准,一般为8mm钢板制成,护筒的长度应按照实际的土层情况进行选择,一般以不漏浆为控制埋深深度。埋设位置必须严格按照设计要求,为保证护筒的平面位置和垂直度应利用施工平台基础桩设置多层井架固定护筒。

第二,成孔过程,可采用外加循环泥浆冲击成孔。锤头的直径按照桩径进行选择,开始钻孔时需轻拉慢放,保持泥浆不溅出。当成孔到一定的深度后,才能够进行正常的钻孔。在施工中要随时检查护筒底部是否漏浆,必要时加接钢护筒,增加护筒的埋深。另外,冲孔的过程要防止钢护筒边缘卡锤。施工中护筒如果出现破损应及时将其取出并回填硬质的黏土,对损坏的护筒进行处理后重新埋深到位方可重新施工。如冲孔的位置出现了倾斜就应当停止施工,处理的方法是将对成孔进行回填,直至发生倾斜的位置,然后再进行重新的冲击成孔。

第三,清理成孔。清孔的过程一般分为两个阶段,第一次是在成孔后立即进行,利用淘渣筒进行清理,第一次清孔主要是清理泥块和大粒径的沉渣。第二次清孔是在钢筋笼和导管安装到位后进行,二次清孔是利用正循环进行,随着清理时间增加而降低泥浆的密度,直至沉渣符合设计要求。应注意的是不论是那次情况都需要保证孔壁的稳定。

第四,吊装钢筋笼。在吊放钢筋笼时应当注意的是保证垂直和速度控制,做到准确和缓慢以防止破坏孔壁。安装到位后应当利用横筋来固定,保证其位置的相对准确。

第五,混凝土灌注。灌注是钻孔桩的重点工艺技术,在这里应当保证灌注的连续性,利用各种操作技术来防止断桩的出现。因此,应保证导管埋深,混凝土供应连续,提管保持导管的上下移动3-5次,移动的幅度在50cm左右。待灌注至顶部的时候,应控制混凝土灌注量,超灌高度应不小于50cm,以此保证桩头的强度。

2、锚杆嵌岩桩技术

1)锚杆嵌岩桩的施工流程:管桩沉放、搭建设备平台、钻机设备就位、钻取桩孔内覆盖层及清孔、桩孔内安装导向架组合体、注浆封固导向架底部、钻孔及清孔、安装锚杆、注浆、拆除导向架、浇灌桩内混凝土。

2)施工的技术分析

第一,管桩内成孔。施工中采用钻机对管桩内进行取覆盖层施工,如施工中遇到桩靴反卷就应当立即停止钻孔,防止出现后续的事故,并及时进行处理。

第二,管桩清孔。钻进完成后,一般采用气举法进行清孔,该方法为反循环,施工时需注意孔口保护,保证清除的沉渣不能再次进入到孔中。

第三,导向架的安装。导向架是由钢管和导向盘制成,导向架应在施工前制作完成,并将其和钢管连接起来。安装时利用钻机的卷扬设备逐节放入到管桩孔内,直至达到孔底,然后注浆封固导向架底部。

第四,锚杆孔的施工。在施工的前期应当根据地质勘测报告和工程经验来进行锚杆孔的施工,一般采用牙轮钻,其次为合金钻头。标准的基岩锚孔钻进工艺应按照基本参数进行,控制钻压、转速、泵量等。这些参数都应当按照具体的工程实践来进行选取,主要保证的是成孔的稳定。锚孔钻成后也需要进行必要的清孔,清孔的方式可以采用气举反循环进行,直至清理至钻孔深度,如果形成的沉渣过多,则可以利用弹簧钢丝钻头来进行直接取渣。 另外,如在成孔的过程中出现了锚孔坍塌的情况,就应当对锚孔进行水泥净浆封闭处理,待水泥和岩层结合并达到一定的黏合强度后进行二次钻孔。

第五,安装锚杆和注浆。将锚杆用卷扬机吊至导向架的孔口,下到孔内。同时,注浆管也与预装在锚杆上的Φ32注浆管逐节相连,下到孔内。根据锚杆长度,锚杆底端位置放到孔底后,方可进行注浆工序。

第六,锚杆安装完毕,经过检查达到设计标准后,就可以进行管桩内的后续施工。安放浇注导管,进行水下混凝土的浇注。

三、总结

综合来看,码头工程中的桩基施工技术应当根据桩基的类型和施工环境来进行选择和进行。但是无论采用哪种施工技术对钻孔桩都需要严格控制桩基的成孔、清孔、灌注等关键步骤,以此提高成桩的强度和质量。

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