水上沉PHC管桩施工方案优选.docx
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水上沉PHC管桩施工方案优选
泰州港高港港区永安作业区三期码头工程
水上沉PHC管桩专项施工方案
编制：
审核：
批准：
编制单位:
中海工程建设总局泰州项目部
编制日期:
二〇一一年四月
一、工程概述
本工程为高桩梁板码头结构，码头前平台桩基为直径1000mm的PHC管桩，共计280根；码头后平台、引桥部分桩基及变电所平台桩基为直径800mm的PHC管桩，其中后平台133根，引桥和变电所平台35根；PHC管桩数量总计448根。
根据业主的要求，沉桩施工要在年月日开始，因而所有准备工作都必须提前完成。
我单位与三航浦东预制厂签有长期合作协议，保持着良好稳固的合作关系，能够确保施工用桩的及时供应；我局的租用的打桩船（海和桩1，架高75m）。
刚于上月底结束施工任务，目前位于下游过船港区施工，能保证于开工前进驻现场投入施工。
二、地质情况
拟建工程位于江苏省泰州市永安洲镇，其东面为疏港道路，西面紧邻长江。
拟建场地陆域大堤外侧，原为长江滩地，现已吹填成陆，陆域地形整体相对较平坦，大堤外侧标高相对较高，内侧相对较低，场地标高一般为+6.8～+4.6m，局部有水沟和池塘分布，在H－H剖面YZ2～Y14孔区段北侧、I－I剖面TM4～YZ11孔区段北侧水沟分布较广，场地较空旷，大部分区域目前发育有较茂盛的杂草和芦苇，靠近江边有施工机械堆放；拟建场地水域整体呈现由近岸侧向远岸侧倾斜的趋势，在拟建码头前后沿泥面相对较平坦，标高一般为-12.1～-14.9m，拟建码头水域西侧紧靠长江航道。
根据揭露的各土层成因类型、埋藏深度、空间分布发育规律、物理力学性质指标、标准贯入击数、静力触探比贯入阻力及其工程地质特征，划分为6个地基土层及其亚层，各地基土层的特征分述如下：
Ⅰ0杂填土
杂色，湿，松散。
以粘性土为主，混建筑碎砖和碎石。
该土层零星分布在拟建场地陆域表部，仅见于钻孔BG2、BG5、TM5、YZ4，层厚一般为0.5～1.4m。
Ⅰ1冲填土
灰黄～灰色，湿～饱和，松散。
吹填形成，以细砂为主，砂质较纯，颗粒均匀，含云母碎片。
该层在拟建场地陆域长江大堤外侧分布较广、内侧呈零星分布，主要分布在浅表部，顶板标高一般为+6.8～+3.9m，层厚一般为0.7～2.6m，局部为4.5～6.8m，实测标贯击数一般为4～9击。
该层土质不均匀，静力触探比贯入阻力Ps值为2.53MPa（BG5）～3.42MPa（TM1），加权平均值为2.83MPa。
Ⅰ2素填土
灰黄色，湿～饱和，松散，以粘性土为主，局部近淤泥质粘性土，含植物根茎和少量碎石。
该层在拟建场地陆域分布较广，主要分布在大堤内侧浅表部，层厚一般为0.6～2.1m，该层土质不均匀，静力触探比贯入阻力Ps值为0.83MPa（BG3）～1.80MPa（BG4），加权平均值为1.45MPa。
Ⅱ灰黄色粉质粘土
饱和，软塑～可塑偏软。
土质较均，切面较光滑，局部含氧化铁锈斑，夹少量块状粉土。
摇震无反应，干强度中等，韧性中等。
该层在拟建区域仅零星分布，顶板标高一般为+5.2～+3.4m，层厚较薄，一般为0.6～2.9m。
Ⅲ1灰～灰黄色淤泥质粉质粘土
饱和，流塑。
土质不均，切面较光滑，局部较粗糙，摇震见反应，干强度中等，韧性中等。
夹粉砂薄层，单层厚度为0.2～0.4cm，局部夹层较多，为淤泥质粉质粘土夹砂，局部土质软，近淤泥。
该层在拟建区域分布广泛，在陆域顶板标高一般为+3.1～-0.4m，在水域顶板标高一般为-13.0～-14.7m，陆域层厚一般为3.2～10.9m，水域层厚一般为0.5～2.4m。
实测标贯击数一般为1～2击，静力触探比贯入阻力Ps值为0.61MPa。
Ⅲ2灰色粉砂
饱和，松散。
砂质较纯，颗粒较均匀，局部夹粘性土薄层。
局部粉土含量高为砂质粉土。
该层主要分布在拟建场地陆域，在水域零星分布，陆域顶板标高一般为+2.9～-7.5m，水域顶板标高分别为-11.3和-13.5m，层厚一般为1.7～3.5m，局部较厚，约4.5～10.0m。
实测标贯击数一般为5～10击，静力触探比贯入阻力Ps值为3.26MPa。
Ⅲ3灰色淤泥质粉质粘土
饱和，流塑。
土质不均，切面较粗糙，夹粉砂薄层，局部近淤泥质粉质粘土夹粉砂，摇震见反应，干强度中等，韧性中等。
该层在勘察区仅零星分布于钻孔K12和K13。
顶板标高一般为-18.4和-16.4m，层厚均为2.6m。
实测标贯击数一般为1～2击。
灰色粉细砂
饱和，稍密～中密，砂质较纯，颗粒均匀，夹少量粘性土薄层。
局部夹层较多，为粉细砂夹粉质粘土。
该层在拟建勘察区分布稳定，顶板标高在陆域相对较高，一般为-1.9～-10.8m，水域相对较低一般为-12.1～-18.4m，层厚一般为6.1～18.7m。
实测标贯击数一般为10～23击，静力触探比贯入阻力Ps值为5.52MPa。
t灰色粉质粘土
饱和，软塑～可塑。
土质不均，切面较粗，夹粉砂薄层，局部粉细砂夹层较多且较厚，近粉质粘土夹粉砂，摇震无反应，干强度中等，韧性中等。
该层在拟建场地陆域呈零星分布，在水域仅见于钻孔K2，以透镜体状分布于
中，顶板标高一般为-8.9～-18.5m，层厚为0.7～3.2m。
静力触探比贯入阻力Ps值为2.28MPa。
1灰色粉质粘土
局部近灰黄色，饱和，软塑～可塑。
土质不均，切面较粗糙，摇震无见反应，干强度中等，韧性中等，局部含灰白色泥质结核。
夹较多粉砂薄层，局部近互层状，摇震无反应，干强度中等，韧性中等。
该层在勘察区分布不均匀，在水域主要分布在南侧，该层顶板标高一般为-17.8～-30.4m，层厚一般为0.5～8.5m。
实测标贯击数一般为7～11击，静力触探比贯入阻力Ps值为1.99MPa。
2灰色粉细砂
饱和，中密～密实。
砂质较纯，颗粒较均匀，含云母和少量贝壳碎片，局部粉性重，近砂质粉土。
该层在拟建区域分布稳定，且较发育，陆域顶板标高一般为-13.7～-26.6m，水域顶板标高一般为-26.6～-32.8m，厚度在陆域部分孔未揭穿，已揭穿层厚一般为8.8～26.8m。
实测标贯击数一般为20～45击，静力触探比贯入阻力Ps值为10.67MPa。
2t灰色粉质粘土
饱和，软塑～可塑偏软。
土质不均，切面较粗糙，夹粉砂或粉土薄层，摇震无反应，干强度中等，韧性中等。
该层在拟建场地陆域以透镜体状零星分布于
2中，仅见于钻孔K16、K19和TM3，顶板标高一般为-23.7～-25.9m，层厚为1.2～3.0m。
1灰黄～灰白色中粗砂含砾
饱和，密实。
砂质较纯，颗粒不匀，混圆砾和砾砂，局部混粉细砂，局部为角砾，最大粒径约1～2cm。
该层仅在水域钻孔有揭示，主要分布在拟建码头北侧和南侧，顶板标高一般为-46.0～-59.8m，局部厚度未揭穿。
该层实测标贯击数一般为>50击。
2灰色中细砂
饱和，密实。
砂质较纯，颗粒较均，偶混少量砾石，粒径最大约2cm，局部混粉细砂。
该层在水域和拟建引桥区域分布稳定，顶板标高一般为-42.7～-47.9m，大部分孔厚度未揭穿。
该层实测标贯击数一般为43～>50击。
以上各土层的分布发育规律详见工程地质剖面图（编号4－1～4－17）、静力触探测试成果图表（编号5－1～5－8）、钻孔柱状图（编号6－1～6－17）。
2.3地基土的物理力学性质指标
本报告提供的各土层的物理力学性质指标均采用电算法进行数理统计计算求得。
直剪试验的C、Φ值是根据各级荷载下的平均抗剪强度（τ值）按最小二乘法的原理回归求得。
三轴不固结不排水压缩试验CU、ΦU值是在各级不同围压下以（б1+б3）/2为圆心、以（б1－б3）/2为半径所绘制的摩尔圆包络线确定的。
统计结果表明，部分土层的个别指标由于土质不均或子样个数少，代表性不足，其它主要土层的物理力学性质指标的变异系数基本在正常范围内，可作为设计依据。
本报告提供的各土层的标准贯入击数均为野外实测值。
大于50击的标贯击数，分子为标贯击数，分母为贯入尺寸。
各土层的标贯击数基本上反映了相应土层的强度特征，可作为地基土的强度指标使用。
本报告提供的静力触探比贯入阻力Ps平均值是以层厚为权的加权平均值。
静力触探试验成果详见静力触探测试成果图表（编号5－1～5－8）和静力触探Ps值统计表（编号8－1）。
本报告提供的直剪固快C、Φ值为峰值。
各地基土层平均e－p曲线是根据各级荷载下的平均孔隙比绘制而成的（编号2－1～2－2）。
地基土层中砂土经颗粒分析试验，颗粒组成百分数见表5。
砂土颗粒组成百分数（%）表5
土层
序号
土层名称
砂粒
粉粒
粘粒
>0.25
（mm）
0.25～0.075
（mm）
0.075～0.05
（mm）
0.05～0.005
（mm）
<0.005
（mm）
Ⅰ1
冲填土
91.7
2.3
4.0
2.0
Ⅲ2
灰色粉砂
65.5
10.0
20.6
3.9
灰色粉细砂
80.5
6.7
10.4
2.4
Ⅴ2
灰色粉细砂
73.0
7.1
16.9
3.0
1
灰黄～灰白色中粗砂含砾
81.8
10.1
4.3
2.8
1.0
2
灰色中细砂
39.1
48.4
3.8
7.2
1.5
各子样的物理力学性质指标详见土工试验成果总表（编号7－1～7－47）。
各土层的物理力学性质指标详见土的物理力学性质指标汇总表（编号1－1）。
现根据国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）和行业标准《港口岩土工程勘察规范》（JTS133－1－2010），并参照其它有关规范，结合浅部各土层的物理力学性质指标、标贯击数、静力触探比贯入阻力Ps值及其工程地质特征等，综合确定浅部各土层的地基承载力，详见表6。
浅部地基土承载力估算表表6
土层名称
固结快剪
标准值
压缩
模量
Es0.1～0.2
（MPa）
静探比贯入阻力Ps值
（MPa）
标准
贯入
击数
（N）
地基土
承载力
特征值
fak（kPa）
Фk（°）
Ck（kPa）
Ⅰ1冲填土
38.0
1.0
2.83
4～9
75
Ⅰ2素填土
1.45
65
灰黄色粉质粘土
22.0
15.0
3.7
70
1灰～灰黄色淤泥质粉质粘土
22.5
11.0
3.4
0.61
1～2
55
2灰色粉砂
36.0
1.5
8.9
3.26
5～10
100
3灰色淤泥质粉质粘土
1～2
60
Ⅳ灰色粉细砂
37.0
1.5
9.6
5.52
10～23
130
三、施工总体安排
沉桩施工先从靠近已建梅兰化工码头上游部位开始沉桩，从下游向上游阶梯状推进；到引桥段自岸向江心施工；随后继续码头沉桩。
靠近上游海企码头，位置因已有钢管桩及系缆墩，上游施工时需谨慎移船。
依据我单位在永安作业区的施工经验，沉桩的工作效率能达到平均6-7根/天，本工程共有448根φ800PHC管桩，大约需85天，考虑到施工准备已留有富余时间，计划年月日左右完成。
四、工程量
本工程PHC砼管桩委托专业预制厂家生产。
PHC桩部位及数量详见下表。
序号
部位
桩基类型
单位
工程量
单根桩长（m）
备注
1
码头平台
φ1000mm
根
280
45~49
φ800mm
根
133
40~43
2
变电所平台
φ800mm，墩桩
根
12
40~41
3
引桥
φ800mm，墩桩
根
23
36~43
合计
根
448
基桩检测按设计要求：
（1）分别于码头前、后平台各选取1根基桩做试桩检测（初、复打）；
（2）对PHC管桩不少于总数的2%进行高应变动力检测；
（3）对PHC管桩不少于总数的10%进行低应变检测。
五、PHC管桩的运输
PHC管桩由三航上海浦东预制厂加工生产，并提供完整的产品出厂质量合格证书，待我公司技术人员、监理、业主验收合格后方可进场。
PHC管桩的运输采用2000t～3000t不等的驳船分批运输，驳船上配备符合要求的锚系设施。
严格按照装船通知单规定的顺序装驳，做到先用的后装船，后用的先装船。
驳船装桩工艺为：
A：
按照4点吊吊点位置并内插加密设置桩底通长木楞，楞木顶面置需抄平在同一平面上，木楞上铺设保护物品（如土工布、毛毯、棉被等）；
B：
按照既定次序装桩，边装桩边设置桩身之两侧支垫楔形木块（同样设置保护物品）；
C：
吊装第二层及以上层时，同样按照AB分项质量要求；
D：
吊装完成进行两侧刚性封船和顶部柔性封船，两侧刚性封船结构由型钢立柱和支撑形成，最小间距同水平通楞，结构与边桩之间用大木楔备紧，然后用钢丝绳及紧张器将桩固定在运桩驳船的甲板上。
吊装用索具设置保护物品，避免破坏桩身。
装驳后拖运前，应由安检部门进行安全检查后方可进行拖运至施工现场，并按要求下锚驻位。
其他要求：
吊装、立桩入笼时都要尽可能减小碰撞与摩擦，以保护桩身完整性。
运桩方案可根据船型做适当修改，但必须保证方驳运桩时刚性支撑必须到达最顶层桩的中线，各层设置通楞，桩间留有吊桩用的缝隙（可每层设一个）。
验收：
PHC管桩以整桩验收，交验时提供有关验收资料和出厂合格证。
六、沉桩前准备
（1）详细分析地质勘探资料，分析研究钻孔柱状图、地质剖面图、各土层的贯入击数（N值）、土的物理力学指标和颗粒组成，对沉桩区域的地质分布状况有深透的了解。
（2）打桩船拟用海和桩1号打桩船（桩架75m），桩锤选用D138柴油锤。
（3）编排沉桩顺序，并在基桩平面图上，用硬纸制的与图同比例的打桩船模型，作模拟驻位沉桩，以检查所选用打桩船（船宽、龙口外伸距离）能否沉全部基桩。
七、沉桩施工测量
①平面位置控制：
采用GPS定位，岸上采用全站仪复核。
②高程控制：
采用GPS和全站仪控制。
③平面扭角控制：
船上设一台经纬仪控制桩的平面扭角。
④倾斜度控制：
桩架仰俯控制桩的斜度。
⑤放样角：
电脑计算，手算校核。
八、沉桩工艺
移船取桩→吊、立桩入龙口移船就位→调平船、调整龙口的垂直度或斜度→定位、收紧缆绳→桩自沉→测桩偏位，调整船和龙口→压上锤和替打→测桩偏位、调整船和龙口→小冲程锤击沉桩→正常锤击沉桩→满足沉桩控制条件，停止锤击→估测桩偏位→起吊锤和替打→估测桩偏位→移船取桩。
九、定位下桩要点
①在斜坡上定位下桩，不论是直桩还是俯、仰斜桩均会向坡下滑移，为减小因滑移而增大的偏位，应根据地基上的软硬程度，适当偏向坡顶方向定位下沉（俗称提前量）；
②定位因6根缆绳不可能处于对称位置，总是一个方向误差小，一个方向误差大，很难完全正位下桩，因此在松、紧缆定位时应使对保证上部主要构件安装质量和减小碰桩可能性等有利的方向的定位误差较小。
③施工前对打桩船的锚机、锚缆进行检验以满足施工要求。
打桩船抛全方位锚，锚缆由常规6根增加到8根，锚缆适当加长，满足船舶定位的需要。
打桩船正对涨潮流方向一次抛锚驻位，施打完一组基桩。
十、沉桩施工操作技术要点
①打桩前认真核对船位及桩的规格型号，并检查桩身外观质量。
②锤、替打和桩三者始终在同一直线上，避免偏击。
调立管桩采用四点吊，其吊点之间的距离按照规范要求进行操作，同时满足设计要求。
③自沉或压上锤和替打后，为纠正偏位，只能“微”调船位和龙口，以免因过大的调整而将桩断裂。
④落潮时，应随潮水的涨、落适时松、紧缆绳，以保持船位不变和防止个别锚缆受力过大。
⑤沉桩尽量选择流速、风浪较小的时候进行，原则上流速大于2m/s、风速大于6级、波高H>1.2m时停止沉桩。
⑥安排专人收听气象、风浪预报，以便及时转移避风，事先对所有传播的锚缆、锚机、锚重进行检查，必要时进行局部改造和增加备用数量。
⑦沉桩记录要详细，同时资料上应具有负责工长或管理人的签名，将当天的沉桩记录的复印件交给监理工程师，沉桩过程中的异常现象均应作详细记录。
⑧沉桩应连续，沉桩过程中应采取重锤轻打以便控制可能发生的溜桩，打桩应力不允许超过桩身的允许应力，以保证桩基结构的完整性。
⑨根据起吊锤和替打前、后估测的桩偏位值，减去定位时偏差和桩（斜桩）悬臂下垂直，估验是否继续沉桩，给后续沉桩提出和警惕。
⑩施工第一根桩时，汇同业主、设计单位、监理组现场观察沉桩过程，并确定停锤标准，作为以后施工的控制停锤标准。
十一、沉桩施工的几点注意事项
本工程以标高控制为主，贯入度作为校核，桩尖达到设计标高最后10击平均贯入度<10mm可以停锤；当桩尖达到设计标高，最后10击平均贯入度大于10mm应及时与项目部联系，再报请业主与设计单位联系。
（1）对桩径1000mmPHC桩，以D-138锤开2档沉桩，在沉桩贯入度较小时改用3档。
当桩顶标高超高1m以内，贯入度达到5mm时，可以停锤；当标高超高1~2m以内，贯入度达到3mm时，可以停锤。
（2）对桩径800mmPHC桩，以D-138锤开2档沉桩。
当桩顶标高超高1m以内，贯入度达到5mm时，可以停锤；当标高超高1~2m以内，贯入度达到3mm时，可以停锤。
打桩前应探清地形、地质情况,清理障碍,防止施工质量事故的发生。
应进行水下地形测量,发现泥面局部陡坡应进行削坡处理防止沉桩过程中发生滑坡。
沉桩时每日一次观察岸坡稳定，防止岸坡出现滑坡塌方。
本工程离岸较近，桩基施工时应对后方驳岸加强观测，一旦发现打桩所引起的冲击能量影响后方的岸坡稳定应立即停止作业，并采取相关措施。
沉桩施工时要控制沉管速率，避免在局部范围内短时间大量沉桩。
PHC管桩沉桩检查项目
序号
项目
规定值或允许偏差
检验方法和频率
1
桩尖高程（mm）或最后贯入度（mm/击）
符合设计要求
查沉桩纪录
2
设计标高处桩顶平面位置（mm）
直桩
100
用GPS定位
斜桩
150
3
倾斜度
直桩
1%
吊线用钢尺量或用测量仪检查,抽查10%,且不小于10根
在施工中应当注意以下问题：
沉桩完成后应及时测定处于自由状态下的桩顶偏位，并记录，如偏位置较大应及时与设计单位联系。
夹桩后，再次测定桩顶偏位，并以此作为竣工偏位的最终数值。
在夹桩时严禁拉桩。
十一、水上夹桩
沉桩完成后,尽快进行夹桩。
十二、水上施工安全措施
（1）打桩船和运桩船应按照提报海事部门的施工作业区域抛设锚缆，并设置浮鼓，锚缆不得互绞。
（2）陆域的地锚的抗拉力应满足使用要求，地锚和缆绳通过的区域应设置明显的安全警示标志，必要时应有专人看守。
沉桩施工前应进行水深测量，并清除水下障碍物。
（3）沉桩作业前应对沉桩设备、安全装置进行检查，并使其处于良好状态。
吊桩绳扣、滑车、索具等应计算后使用。
（4）打桩架上的作业人员应在电梯笼内或作业平台内操作。
电梯笼升降应在回至水平原位并插牢固定销后进行。
（5）打桩船作业时应按照海事规定悬挂相应的旗帜标志，夜间施工和休息时开启相应的灯光标志，提醒过往船舶注意安全。
（6）吊桩入抱桩器或套戴替打时，操作人员必须使用工具，严禁身体任何部位进入替打下方或至于桩与滑道之间。
（6）打桩船作业时应随时观察锚缆附件的情况，注意其他船舶和人员的动态。
移船时锚缆不得绊桩。
如桩顶被水淹没，应设置高出水面的安全警示标志。
（7）立桩时，打桩船应离开运桩驳一定距离，并应缓慢、匀速地升降吊钩。
（8）在可能溜桩的地质条件下打桩应认真分析地质资料，并采取预防溜桩的措施。
（9）沉桩后应及时夹桩并在最外沿的桩顶加设警示灯，防止夜间船舶误入桩群，造成事故。
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