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淺析高樁碼頭大直徑鋼管樁工藝

2018-11-08   來源:   點擊數:90次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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 中國無縫管網從權威人士處獲悉:不銹鋼無縫鋼管與碳鋼無縫鋼管的區別,主要是指不銹鋼與碳鋼在設計規則上的差異,也就是說這兩種鋼的設計規則不可通用。27simn無縫管這幾點差異總結如下:
不銹鋼的設計規則不能用于碳鋼是因為不銹鋼與碳鋼之間有著3個根本的區別:
其一、冷加工時不銹鋼產生加工硬化,27simn無縫管  
例如,彎曲時具有各向異性,即:橫向和縱向性能不同。
可以利用由冷加工而增高的強度,不過如果與總面積相比彎曲面積較小而忽略不計這種增加時,強度增高可以在一定程度上提高安全系數。
其二、應力/應變曲線形狀不同,不銹鋼的彈性極限大約是屈服應力的50%,就標準中所規定的最小值而論,該屈服應力值低于中碳鋼的屈服應力值。
其三、不銹鋼沒有屈服點,通常以ó0.2來表示該屈服應力被認為是當量值。
施工區的地質情況為:27simn無縫管施工區勘探深度內揭露的土層自上而下主要為:淤泥、淤泥質黏土、中砂混淤泥、中砂、粉質黏土、碎石混黏性土、殘積黏性土、砂礫性黏性土、全風化花崗巖、強風化花崗巖、中風化花崗巖。
 
  設備改造
 
  該工程單樁最重約58t,最長46m,最大樁徑φ2600mm,根據現場的水深情況,“粵工樁8”打樁船樁架高度超過93.5m,打樁長度達80m 水深,“粵工樁8”最大起吊能力120t,最大施打樁徑φ2000mm,需改造后方可滿足φ2600mm 樁的施打要求。
 
  樁中心距離確定及材料選擇根據φ2600m m 鋼管樁直徑,考慮到樁錘、替打、背板以及樁錘起落架一整套設備在施工作業中能較為精確定位,并有利于樁工的解扣作業,將樁錘、替打以及背板的中心點的縱軸線與樁架龍口外平面的直線距離選為1600mm;因樁錘整體外移,須對樁錘起落架的導向腳相應加長,為滿足起落架在起落樁錘有足夠的支承強度和剛度,將其導向腳做成衡架鋼結構形式與起落架連接。同時,因樁錘整體外移,樁錘導向腳也相應被加長;因其懸臂太長,對導向腳的材質與加工精度也必須要有較高的要求,其鉗口的材料采用35# 鋼優質鍛件,加工精度須達6.3 級以上;
 
  中國無縫管網從權威人士處獲悉:以樁架龍口外平面為基準面,要求樁錘、替打以及背板的中心點在同一縱軸線上,因此,四個樁錘導向腳的制作精度與強度尤為重要,導向腳本體采用優質結構鋼—錳16 鋼,其焊接焊條采用低氫碳鋼焊條—T H427,對焊條直徑、焊接電流以及坡口、焊腳寬度也有較為嚴格的要求;焊接成型后,整體退火處理,以消除焊接應力。此外,替打及背板的導向鉗口均采用35#鋼優質鍛件,其制作工藝與機械加工精度均有相應嚴格的技術要求;替打承力主板以及替打鋼墊板均采用35# 鍛鋼加工成型,保證足夠的強度與剛度,同時也能較好地傳遞樁錘的錘擊能量,以滿足施工要求。
 
  因為該工程須施打直徑為φ1200mm、φ1600mm、φ1800mm、φ2200m m 以及φ2600m m 五種規格的鋼管樁,為減少更換打樁配套設備的頻率,提高施工效率,施打各種規格的鋼管樁所用的替打、背板以及樁錘導向腳,均以其中心點的縱軸線與樁架龍口外平面的直線距離均采用1600m m 的基準尺寸制作而成。
 
  在施工過程中,施打各種規格的樁時,都是使用同一套樁錘導向腳和樁錘起落架。
 
  設備改造難點及解決方法“粵工樁8”打樁船原來一直采用樁錘起落架的形式吊重起落樁錘,優點在于:當錘擊樁頂后出現幅度較大的滑樁時,不但可以避免扯斷吊錘鋼絲繩險情的發生;而且,當施打坡比較大的仰樁時,還可以省去人工推鋼絲繩的工序,減少人力勞動,提高施工效率。但是此次須施打直徑為φ2600m m 的鋼管樁,其替打本體、替打鋼墊板以及墊替打的鋼絲繩的重量總和近20t,而樁錘本體、樁錘導向腳以及樁錘起落架的重量總和超過41t。
 
  如果采用以往樁錘和替打一體吊重的形式起落樁錘,可能會超出相關配套設備的機械負荷和強度極限。因為樁錘起落架的定滑輪組的轉軸直徑為φ100m m,而且因其只配套兩個滑輪,如果使用該定滑輪組直接吊起重量超過61t 的樁錘和替打,加上摩擦系數,勢必會超出該定滑輪組的強度極限。此外,吊錘卷揚機的額定負載為120k N,如果使用該卷揚機直接吊重起落樁錘和替打,也已超出了該卷揚機的機械負荷。另外,不僅樁錘提錘檔塊的強度無法滿足同時起落樁錘和替打的重量;而且,如果使用2×150k N 雙滾筒卷揚機同時吊重起落樁錘和替打,就只能使用飛機架的形式來吊重,不僅要專門訂做配套設備,而且吊錘鋼絲繩和吊鉤鋼絲繩在同一平行線上,稍有浪涌,就會造成機械事故。綜合考慮了以上因素,在施打φ2600m m 鋼管樁過程中,決定采用樁錘與替打分開吊重起落的形式來施工作業,即不用120K N 卷揚機吊重起落樁錘,而用2×150k N 雙滾筒卷揚機來吊重起落替打,以保證施工安?strong>?
 
 
 
   施工方法施工前準備工作對勘測平面控制網點、水準點和設計圖紙進行必要的交接和復核;測量沉樁區泥面標高;根據樁位平面布置圖,結合工程要求和施工條件,布置沉樁順序,并按順序預制加工,安排基樁運輸及沉樁工作。
 
  拋錨定位碼頭1#、2# 泊位碼頭海側水深在15m 以上,施打碼頭時樁船定位于海側,可直接拋錨(頭中纜除外);碼頭岸側為淤泥質淺灘,沉樁區域離岸較近,不適于拋錨,需埋設地牛帶纜上岸。
 
  根據現場實際情況,在岸上間隔約每100m 設置一個地牛,并用一條50m 的鋼絲繩引出來,沉樁需要時直接帶纜到鋼絲繩上,與地牛相連。4# 引橋樁基所處位置泥面較高,須趕潮水作業,利用高潮水進行沉樁施工,低潮時將樁船退至水深足夠的地方,防止擱淺。
 
  沉樁控制平面控制 水上沉樁的平面測量主要采用在打樁船上安裝的G P S 打樁定位系統,由G P S 進行定位。打樁定位的結果要測定樁身的位置、方位和傾斜度,由于不能將G P S 天線直接安裝在樁身上,因此為實現對樁身的定位和定向,在樁船上安裝了三臺G P S(R T K)接收機(流動站)和一臺傾斜儀以確定船體的位置和姿態,進而可以確定船體上樁的位置,從而實現對樁的定位和定向。
 
  高程控制 高程通過岸上架設水準儀或全站儀進行測量控 制。通過觀測樁身的劃樁刻度,以橫絲作為樁頂標高的觀測基準,通過觀測樁身刻在橫絲上的讀數來推求樁頂標高。必要時可通過觀測水面線處的樁身刻度直接計算樁頂標高。
 
  錘擊數及貫入度的測定 錘擊數采用人工記錄,記數人員用計數器記錄錘擊數,通過測量樁的貫入深度來計算貫入度。在貫入度大的時候,貫入深度一般1m 記錄一次,貫入度小的時候可按20cm、10cm 記錄一次。
 
  沉樁貫入度的控制沉樁使用D -160 柴油錘施工,鋼管樁沉樁以貫入度控制為主,標高控制為校核。
 
  中國無縫管網從權威人士處獲悉:因該工程屬于新建港址,地質情況復雜,要求樁基進入強風化層一定的深度,且除鋼護樁之外,所有的樁都必須做灌注樁(嵌巖樁)。結合現場的地質情況、樁基類型及樁錘性能等情況,且考慮防止鋼套管卷邊,沉樁收錘標準如:D160 錘二檔控制標準,最后一陣10 擊平均貫入度< 10mm / 擊,可停錘;D160錘一檔控制標準,最后一陣10 擊平均貫入度< 8mm/ 擊,可停錘;
 
  當貫入度尚未達到設計要求,但樁端標高比設計標高高30c m以內即可停錘;當沉樁過程中貫入度出現異常突變時,應立即停止錘擊,分析原因并將情況匯報給相關單位研究解?strong>觥?
 
  問題
 
  及處理方法吊環改吊孔原設計方案在距樁頂0.207L 處焊2 個吊環、距樁尖0.207L處焊1 個吊環作為吊樁之用,如果采用焊接吊環為吊點,不僅焊接工作量大,也不利于運輸,更麻煩的還是在施打樁過程中,必須將吊耳割除,影響了施工進度。為此,將吊環改為樁頂處開4 個十字對稱分布直徑80mm 的圓孔,孔的邊距樁頂100mm ;
 
  吊樁時采用35t 卸扣卡住圓孔,樁尖位置采用特制的吊鉤卡住樁尖底部,樁立起來后,底部的吊鉤自動脫落,節省了解扣的時間,加快了施工進度。
 
  垂直度控制該工程大部分樁都需要做灌注樁(嵌巖樁),為避免后期沖孔因樁身傾斜而導致卡錘現象,做好沉樁垂直度控制顯得非常必要。打樁船軸線方向的垂直度可以通過調整樁架來實現,而打樁船左右方向的垂直度則需要通過調整壓艙水的方法來實現。最直接有效的方法是將兩個對稱安裝的主吊鉤盡量松落至水面,調駁船壓載水,使兩個主吊鉤相對于龍口的中軸線較為對稱分布,從而確保所施打鋼管樁的垂直度,以滿足施工工藝的要求。
 
  中國無縫管網從權威人士處獲悉:目前,港口工程樁基不斷朝著樁徑更大、樁長更長的方向發展,對設備及施工工藝的要求也越來越高,因此,通過對該項目樁基工程的總結,可為以后類似工程積累經驗。
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