裸露基岩人造基床与挑梁相结合的稳桩方法技术

本发明专利技术公开了一种裸露基岩人造基床与挑梁相结合的稳桩方法。该方法包括如下步骤：(1)人造基床的结构设计；(2)人造基床抛投及成型；(3)钢套筒沉放；(4)群桩的稳桩施工。通过对几种稳桩技术进行比较，经设计计算，并利用单桩稳定物理模型试验，验证了人造基床技术的适用性，同时针对工程进行了人造基床的设计和施工，成功解决了离岸深水浅覆盖层条件下的稳桩问题以及码头前沿水深受限制的问题。另外，通过对码头前排桩采用挑梁稳桩的施工工艺，从而尽量减少人造基床对码头前沿水深的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及港口建筑施工
，特别涉及一种。
技术介绍
现有技术着重在离岸深水浅覆盖层条件下，嵌岩桩的桩套筒在施工期没有足够的入土深度，而离岸深水环境下的潮流都较大，因此套筒自身的稳定成为决定施工进度、安全和施工质量重要的因素，因此有必要研究并提出合理的稳桩措施。配合工程施工的开展，课题组首先针对目前国内外常用的几种稳桩措施进行比较，从中选择人造基床作为工程实际采用的稳桩方法，然后通过模型试验和理论计算的结果，提出人造基床设计的大致参数范围，并按照规范的相关要求进行人造基床设计，最后通过对人造基床抛填施工方法的调整和改进，实现了工程的单桩和群众的稳桩目的，保证了工程的顺利安全开展。目前国内常用的主要稳桩技术有混凝土套箱稳桩技术、导管架技术等，这几种方法各有利弊，适合于不同的施工环境。混凝土套箱稳桩技术国内某试桩工程采用了混凝土套箱稳桩技术，稳桩套箱外形尺度8. 5 X 16 X 7m，单个套箱混凝土方量约U6m3，约重320t。每个套箱内需利用导管水下填砂约1200m3，工程量大。该方案取得了成功，同时也暴露了几个问题，如水下潜水工程量大、需大型浮吊安装套箱、套箱水下定位困难、工期长、施工难度大、工程造价较高等；并且在施工时还需要另外搭设施工平台。导管架技术该技术是用钢管制作成一个导管支架并能浮于水上，一般为每3个排架范围制作一榀导管架。每榀钢导管支架由双层水平横向撑和竖向导管组成，钢导管支架整体成型后可浮放在水中，制作完成后，用起重船将钢导管支架吊放在水中浮运到现场安装。钢导管支架现场定位后，与已沉定位钢管桩之间采用型钢电焊联结进行限位加固，用起重船将钢支撑桩插入钢导管架的竖向导管内，并支撑在基床上，然后乘高潮或用起重船将导管架吊起后，将竖向导管与支撑桩锁死，形成水上工作平台，最后在钢导管支架的上下层横向支撑管之间设置两层导向架，吊打嵌岩桩套管。该方案在某工程中得到成功应用，主要解决了在松散块石层上搭设平台的难题，并且导管架也可以作为施工平台的支撑结构。 但是，该方案需大型浮吊，工艺复杂，用钢量大，造价较高。人造基床技术即在嵌岩桩区域抛设袋装砂和袋装碎石层形成人工覆盖层来满足施工期的稳桩需求。在裸露的岩基上施工嵌岩桩，采用人造基床的方式是一种很好的思路。 对于高低不平的基岩可采用水下炸礁的办法将基岩炸平，也可根据当时的地质、地貌的特点，用袋装砂或者袋装混凝土在水下围一圈潜提，中间抛填砂或细石，顶部用袋装砂封顶， 以防水流将潜提内的砂子掏空。抛砂层的厚度与稳定钢护筒有关，如采用钢护筒作为钻孔平台的支撑，则应根据水流、波浪、靠船力等外荷载进行设计，并按施工期单桩稳定、汛期的平台整体稳定进行计算。本课题研究过程中依托的宝钢马迹山港区卸船码头工程施工中，就是以钢护筒作为钻孔平台的支撑。人造基床稳桩方法具有工艺简单、施工方便、成本造价低等优点。但是在岩基落差较大时，较难保证人工基床的坡度。
技术实现思路
为了解决离岸深水浅覆盖层条件下嵌岩桩施工期的稳桩问题。通过对常见几种单桩稳桩技术的比较分析，本专利技术提出了一种。 该方法结合数模和物模计算结果，通过利用人工基床稳桩技术解决单桩的稳桩问题，另外采用挑梁稳桩的施工工艺解决码头前排桩的稳桩问题。该方法具体方案包括如下步骤(1)人造基床的结构设计；(2)人造基床抛投及成型；⑶钢套筒沉放；(4)群桩的稳桩施工。其特征在于，所述步骤(1)中，人造基床的厚度范围为7m 8m，基床设计成三层结构第一层 (底)为袋装碎石混粘土，厚度1. 5m ；第二层(中)为袋装中粗砂，厚度为3. 5m ；第三层 (顶)为护面袋装碎石，厚度为an;基床边坡为1 1.5，码头后沿钢套筒中心线离基床顶边沿距按:3m控制，以保证稳桩足够的侧向约束；同时考虑到码头前沿有水深要求，为避免人造基床抛投后影响码头前沿水深，码头前沿第一排桩采用上下结合的稳桩方案，即桩尖用3 ^!基床约束，桩顶利用挑梁加固。所述步骤( 具体过程为根据人工基床断面结构，层面控制按先抛投厚袋装碎石粘土，再抛投袋装砂，最后抛投护面袋装碎石的顺序进行；平面上采用网格法抛投工艺； 每次抛投前测出漂流量；开体驳要纵横交错抛投，以确保基床有效成型；抛投分层进行，每分层厚度控制在2. Om之内；所述抛投过程中边抛边测，并合理错动船位，以达“削峰填谷” 的目的，直至抛至设计标高为止，以确保基床厚度；每次抛投后，用无验潮水深测量系统进行基床断面测量，潜水配合及时了解基床的变化情况，指导下一步抛投；开体驳抛设基本形成设计断面后，对基床边角及局部不足部分，采用网络吊机船侯缓平潮靠泊定位船，对局部不足区域进行补抛；所述每阶段抛投结束后，利用无验潮水深测量系统测绘出各断面的变化情况。所述步骤(3)具体过程为首先对桩尖进行加强，钢套筒壁厚为20mm，在桩尖 IOOOmm范围内外加一周16mm厚钢板，提高了桩尖的刚度和强度，降低了桩尖卷边的发生概率；其次根据不同地质条件严格控制最终贯入度。对岩面平缓位置，桩尖几乎全断面的进入风化岩层，贯入度按3mm/击控制；岩面坡度较大位置，为了避免局部的边缘因锤击能力过大而卷边，贯入度放宽至5mm/击，为了避免桩尖部分断面没进入岩层而漏浆，利用人造基床底层的袋装碎石粘土护壁护底。所述步骤(4)具体过程为根据海侧桩的稳桩要求，先沉每个排架的岸侧3根或4 根桩，完成3 4个排架后形成钢平台，然后沉海侧桩，利用平台钢梁(挑梁)加固桩顶，完成稳桩。上述方案中，所述步骤O)中为保证钢套筒的沉桩正位率，对桩位处的护面袋装碎石要进行潜水员人工整平。抛投完毕后，潜水员下水，对局部较大的“凸包”或“凹坑”进行人工整平。上述方案中，所述步骤O)中基床验收采用网格法，将整个基床划分为anxaii网格，利用无验潮水深测量系统测绘工前工后标高；验收时每个网格对应工前工后水深确定实际抛填厚度，没有达到基床厚度要求的区域用GPS精确定位后进行补抛，确保整个基床的抛填厚度满足要求。本专利技术方法作为裸露基岩人造基床与挑梁相结合的稳桩技术，通过对几种稳桩技术进行比较，经设计计算，并利用单桩稳定物理模型试验，验证了人造基床技术的适用性， 同时针对工程进行了人造基床的设计和施工，成功解决了离岸深水浅覆盖层条件下的稳桩问题以及码头前沿水深受限制的问题。另外，通过使码头前排桩采用挑梁稳桩的施工工艺， 从而尽量减少人造基床对码头前沿水深的影响。以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本专利技术。附图说明图1为平台稳定分析有限元模型示意图。图2为#19断面的人造基床示意图。图3为断面的人造基床示意图。图4为钢套筒稳定性计算简图。图5为人造基床设计断面图。图6为沉桩顺序图。具体实施例方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。本专利技术方法中为了确保人造基床在离岸深水浅覆盖层条件下单桩稳桩的可行性， 针对码头具有代表性的19#排架和28#排架中的单桩，进行了单桩和群桩的物模试验，并通过数模计算进行理论分析。试验时，波高考虑施工期波高取1. 20m,校核波高取1. 50m ；试验水位取85黄海高程系的设计高水位+2. 2 !和低水位+0. 2m ；水流流速参考现场实际情况取2. Om/s。单桩和群桩的稳定性物本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．裸露基岩人造基床与挑梁相结合的稳桩方法，该方法包括如下步骤：（１）人造基床的结构设计；（２）人造基床抛投及成型；（３）钢套筒沉放；（４）群桩的稳桩施工；其特征在于，所述步骤（１）中，人造基床的厚度范围为７ｍ～８ｍ，基床设计成三层结构：第一层（底）为袋装碎石混粘土，厚度１．５ｍ；第二层（中）为袋装中粗砂，厚度为３．５ｍ；第三层（顶）为护面袋装碎石，厚度为２ｍ；基床边坡为１∶１．５，码头后沿钢套筒中心线离基床顶边沿距按３ｍ控制，以保证稳桩足够的侧向约束；同时考虑到码头前沿有水深要求，为避免人造基床抛投后影响码头前沿水深，码头前沿第一排桩采用上下结合的稳桩方案，即桩尖用３～４ｍ基床约束，桩顶利用挑梁加固；所述步骤（２）具体过程为：根据人工基床断面结构，层面控制按先抛投厚袋装碎石粘土，再抛投袋装砂，最后抛投护面袋装碎石的顺序进行；平面上采用网格法抛投工艺；每次抛投前测出漂流量；开体驳要纵横交错抛投，以确保基床有效成型；抛投分层进行，每分层厚度控制在２．０ｍ之内；所述抛投过程中边抛边测，并合理错动船位，以达“削峰填谷”的目的，直至抛至设计标高为止，以确保基床厚度；每次抛投后，用无验潮水深测量系统进行基床断面测量，潜水配合及时了解基床的变化情况，指导下一步抛投；开体驳抛设基本形成设计断面后，对基床边角及局部不足部分，采用网络吊机船侯缓平潮靠泊定位船，对局部不足区域进行补抛；所述每阶段抛投结束后，利用无验潮水深测量系统测绘出各断面的变化情况；所述步骤（３）具体过程为：首先对桩尖进行加强，钢套筒壁厚为２０ｍｍ，在桩尖１０００ｍｍ范围内外加一周１６ｍｍ厚钢板，提高了桩尖的刚度和强度，降低了桩尖卷边的发生概率；其次根据不同地质条件严格控制最终贯入度。对岩面平缓位置，桩尖几乎全断面的进入风化岩层，贯入度按３ｍｍ／击控制；岩面坡度较大位置，为了避免局部的边缘因锤击能力过大而卷边，贯入度放宽至５ｍｍ／击，为了避免桩尖部分断面没进入岩层而漏浆，利用人造基床底层的袋装碎石粘土护壁护底；所述步骤（４）具体过程为：根据海侧桩的稳桩要求，先沉每个排架的岸侧３根或４根桩，完成３～４个排架后形成钢平台，然后沉海侧桩，利用平台钢梁加固桩顶，完成稳桩。...

【技术特征摘要】
1.裸露基岩人造基床与挑梁相结合的稳桩方法，该方法包括如下步骤(1)人造基床的结构设计；(2)人造基床抛投及成型；(3)钢套筒沉放；(4)群桩的稳桩施工；其特征在于，所述步骤(1)中，人造基床的厚度范围为7m 8m，基床设计成三层结构第一层(底) 为袋装碎石混粘土，厚度1. 5m ；第二层(中)为袋装中粗砂，厚度为3. 5m ；第三层(顶)为护面袋装碎石，厚度为an;基床边坡为1 1.5，码头后沿钢套筒中心线离基床顶边沿距按: 控制，以保证稳桩足够的侧向约束；同时考虑到码头前沿有水深要求，为避免人造基床抛投后影响码头前沿水深，码头前沿第一排桩采用上下结合的稳桩方案，即桩尖用3 ^!基床约束，桩顶利用挑梁加固；所述步骤( 具体过程为根据人工基床断面结构，层面控制按先抛投厚袋装碎石粘土，再抛投袋装砂，最后抛投护面袋装碎石的顺序进行；平面上采用网格法抛投工艺；每次抛投前测出漂流量；开体驳要纵横交错抛投，以确保基床有效成型；抛投分层进行，每分层厚度控制在2. Om之内；所述抛投过程中边抛边测，并合理错动船位，以达“削峰填谷”的目的，直至抛至设计标高为止，以确保基床厚度；每次抛投后，用无验潮水深测量系统进行基床断面测量，潜水配合及时了解基床的变化情况，指导下一步抛投；开体驳抛设基本形成设计断面后，对基床边角及局部不足部分，采用网络吊机船侯缓平潮靠泊定位船，对局部不足区域进行补抛；...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹海卿，曹义国，严建平，管有干，徐明贤，顾华平，陆大伟，刘凌云，张曦，
申请(专利权)人：中交第三航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：31