职务任职资格评审答辩论文201.docx

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职务任职资格评审答辩论文201

2014年度申报专业技术职务任职资格

评审答辩论文

题目：

TSC+PHC组合斜桩海上施工质量

控制方法的选择和应用

作者姓名：

张宇龙

单位：

北京四达贝克斯工程监理有限公司

申报职称：

高级工程师　

专业：

土建专业

二Ο一四年四月十六日

TSC+PHC组合斜桩海上施工质量控制方法的选择和应用

张宇龙

北京四达贝克斯工程监理有限公司方家山项目部，浙江省，海盐县

摘要：

TSC+PHC组合斜桩海上工程在核电工程中的应用，目的是服务于排水隧道顶升管支撑墩台的支撑。

由于该工程所处的位置位于我国著名的钱塘江入海口，自然条件非常恶劣，潮差大，水深、流急、水浑，泥砂含量高，水下能见度为零，风浪变化快，是我国海上施工海况最差的海域之一。

桩的正下方是正在施工的排水隧道，桩基与隧道边缘的最小距离只有3.44m。

并且施工工期非常紧张。

该组合斜桩工程在潮汐、海浪、台风、工期和施工工艺等多种因素下导致施工技术难度增大，存在较大质量隐患，如果不能制定出合理的控制方法，一旦出现事故将造成不可估量的损失。

本文根据该工程的特点，为减小施工中的质量隐患，杜绝事故的发生，结合排水隧道支撑防护桩在海上施工对施工工艺进行了描述，针对打桩船、沉桩定位方法、沉桩时机、减小沉桩对排水隧道影响、桩基防腐技术等重点、难点进行了分析，选择了切实可行的质量控制方法，并在施工中得到了很好的应用，确保了工程质量。

可为同类工程提供一定的借鉴经验。

关键字：

组合斜桩、海上施工、施工工艺、质量控制方法、选择和应用

SelectingandapplyingTSC+PHCcombinationobliquepilesconstructionqualitycontrolmethodsatsea

zhangyulong

BeijingStarbecsEngineeringManagementCo.,Ltd.FangjiashanProjectDepartment,Haiyan,ZhejiangProvince

Abstract:

TSC+PHCcombinationobliquepilesoffshoreengineeringifsappliedinthenuclearstation,thepurposeistoservethedrainagetunneljackingpipesupportthepiersbolster.SincethisprojectlocatedinChina’sfamousQiantangRiverestuary,wherethenaturalconditionsareveryharsh,tidalrangeislarge,thewaterisdeep,rushandmuddy,withhighsiltcontent,zerovisibilityunderwater,quicklychangingstormallthesemakeitoneoftheworstseastateinChina.BeneaththePilesisthedrainagetunnelwhichisunderconstruction,theminimumedgedistanceofthepileandthetunnelisonly3.44m.Withtightconstructionschedule,duetoavarietyoffactorssuchastides,waves,typhoons,durationandconstructionprocess,thetechnicaldifficultyincreasesalotforcombinationofinclinedpilingproject,ifnoreasonablemethodswillbetake,oncetheaccidentoccursitwillcauseimmeasurableloss.Accordingtothecharacteristicsoftheproject,aimingatreducingconstructionqualityproblemsandpreventingaccidents,thisarticlecombinedwithconstructiontechnologyofdrainagetunnelsupportintheoffshoreconstructionofprotectivepile,describedthemethodsofpilingboatandpilepositioning,timingpile,reducetheimpactonthedrainagetunnelpile,pilecorrosiontechnology,watertreatmentandotherfolderspileandpileheadetc,thisarticleanalysisthekeyanddifficultparts,chooseapracticalqualitycontrolmethods,andhasbeenwellappliedintheconstruction,toensurethequalityoftheproject.Canprovidecertainreferenceforthesimilarengineeringexperience.

Keywords:

Combinationobliquepiles,marineconstruction,theconstruction

technology,qualitycontrolmethods,selectionandapplication

前言：

本工程位于我国著名的钱塘江口，自然条件非常恶劣，潮差大、水深、流急、水浑、泥砂含量高、水下能见度低、风浪变化快，是我国海上施工海况最差的海域之一。

该区域属于半日型潮区，以涌潮明显潮差大为特征，最大潮差8.19m，平均潮差5.65m。

TSC+PHC组合斜桩是服务于排水隧道10个顶升管墩台的支撑作用，每个支撑墩下设4根直径1200mm的组合桩，共40根，其中上部28m采用TSC新型薄壁钢管混凝土管桩（Ⅰ型、壁厚12mm）、下部18m采用PHC桩（C型），桩斜度为4.5:

1，每根桩焊接两块牺牲阳极块。

排水隧道长约1085.032m，外径为Φ8.1m，沉桩距离排水隧道最近距离只有3.44m，施工难度非常大。

所选技术控制方法的合理性、可行性将直接影响到本工程和正在施工隧道的质量、安全，如出现事故将造成不可挽回的巨大损失。

本人作为工程监理，对该工程的重点、难点进行了深入的分析，针对施工方案中的不足提出了合理的修改意见，制定了可行的施工质量控制措施。

并对整个施工过程进行控制，确保了工程质量。

管桩剖面图

管桩平面示意图

1.TSC+PHC组合斜桩海上施工主要工艺的质量控制

海上沉桩施工工艺流程图

1.1桩的运输

桩自身的完整性是保证施工质量的根本，装船时采用多点支垫堆放，垫木均匀放置并适当布置通楞，上下层垫木应在同一垂直面，垫木顶面在同一平面上，使桩堆放平稳，再用钢丝绳和紧桩器将桩固定在甲板上，防止因风浪影响发生桩倾倒。

装船时严禁破坏桩的防腐层，桩的堆放采用等腰梯形，堆放层数不超过3层，使驳船保持平稳。

确保桩头在桩船的主钩方向，桩尖在桩船的副钩方向。

牺牲阳极在吊装前按照设计要求位置进行焊接。

1.2打桩船的定位

打桩船按照沉桩顺序进行抛锚定位，所有锚索不能影响打桩施工，移船后锚索不能影响已沉好的桩，同时应方便运桩船送桩。

沉桩施工过程中打桩船是倒退移位的，打桩船抛锚定位后，通过松紧各锚索来调整和旋转打桩船的方向。

一个区域沉桩结束后，如果锚索长度足够时，可直接通过松紧锚索移动打桩船。

如果锚索长度不足，则需要重新抛锚定位。

杜绝在所有锚索拉紧的情况下移船。

1.3立桩入龙口

吊装前必须按照要求在桩上画线将吊点位置标识清楚。

沉桩前用水砣测水深，把水位、水深形成记录。

打桩船紧靠运输船，桩架往前倾斜，使吊索垂直于桩。

管桩采用四点吊，下吊索长度（包括捆绑长度）取0.5～0.6倍桩长。

吊桩时桩身可采用绳扣捆绑或夹具夹持，其吊点位置距离设计位置允许偏差为±200mm。

起吊过程注意观察管桩两端不能碰到仓壁，打桩船吊起桩身至适当高度（如超越驳船上所有锚机、封舱架等障碍物）后，慢速升主钩，降副钩立桩，同时将桩架收回至前倾3°，打开上、下背板，再将桩架变幅至后倾5°，使桩进入龙口，关上、下背板、解副钩吊索。

为防止绳扣和桩角破坏，吊点处宜用麻袋或木块等衬垫。

吊桩时应使各吊点同时受力徐徐起落减少震动防止桩身裂损。

四点吊装图

1.4桩的测量定位：

沉桩定位测量采用GPS测量系统，并配合陆基全站仪交汇测量检查方法进行。

根据桩位平面坐标和船上GPS测量所得数据以及通过观察架上测量仪所得角度，再根据预先输入的平面扭角（方位角），得出桩位偏差情况。

打桩船通过调整平衡车，左、右舱压水调整或锚索进行调整，管桩通过桩架进行调整，使桩位达到预定位置、姿态。

1.5沉桩：

1.5.1自重沉桩

当桩身扭角、坡比、桩位均符合要求时，主钩下桩，下桩时跟踪观测随时掌握桩位和坡比变化，根据实际情况，采取措施确保扭角、坡比和桩位符合要求。

管桩通过自重下沉入龙口，即使出现偏位，也只能微调船位和龙口，以免过大调桩使装断裂。

1.5.2套替打、压锤：

桩身靠自重下沉稳定后，复测桩位，确认符合要求后解主吊钩吊索、放下替打，接近桩顶时，暂停、观察桩顶与替打的桩帽是否对正，如有偏差应移船或变幅桩架使之对正，再放下替打。

压锤时，密切注意桩位变化，调整好桩位继续压锤。

替打顶应设置锤垫（锤垫由硬木制成），桩顶设置有适当弹性的桩垫。

桩垫要求厚薄均匀，尺寸尽量与桩顶断面相同。

桩垫采用纸垫，锤击前厚度为40cm。

1.5.3锤击沉桩：

压锤后待桩稳定，调整龙口与桩身平行，使桩、替打、锤三者的中心线在同一轴线，避免产生偏心锤击。

测量工复测桩位无误后方可锤击。

锤击过程中应注意滑桩、桩头破碎、桩的贯入度是否已达设计要求。

沉桩以高程为控制，以贯入度为校核。

当沉桩贯入度较小而达不到设计桩顶高程时，最后10击平均贯入度达到5mm-10mm/击时可停锤。

在锤击过程中全程测量观测，在锤击沉桩开始后，不可移船或发生走锚现象，以免造成断桩，即使桩位有所变化，也应采取“保桩不保位”的办法处理。

桩位达到设计要求位置后，停锤起锤移船后完成沉桩一个循环。

1.6水上夹桩

为防止在风浪、水流以及斜桩自重的作用下桩管倾斜偏位，沉桩后及时采取措施夹桩，将孤立的桩管进行连接形成整体，并配置醒目的警示标志。

夹桩材料采用槽钢，将桩沿纵横向“井”字和斜向进行固定，确保桩的稳定。

1.7桩头处理

当打桩后桩顶高程较高时、应将多余高度凿去，其修凿后的高程允许偏差为+10mm。

若因打桩，修凿发生桩顶角损裂，掉角，应把松动砼凿除并将桩位的平台底标高局部降低，使桩顶完整的包在墩体内，砼修凿后留出的钢筋当作锚筋（长度为30d）一并浇筑在平台内。

2.施工重点难点质量控制措施的选择和应用

2.1海上桩基施工方案的选择和应用

海上桩基施工方案一般有两种：

一是搭设海上平台，二是采用驳船打桩。

由于该工程施工工期紧张、两排桩基中下部有隧道，同时根据该工程斜桩的桩径、桩长、施工现场的自然条件，否定了搭设海上平台的方案，进而选择了打桩船进行整根斜管桩沉桩的方案。

该工程选择了“三航桩8”打桩船施工，该船总长55m，船宽22m，型深4m，总吨位1429，净吨位428，吃水深度1.9-2.2m，桩架高度71。

同时该船上配备了GPS全球定位系统，定位误差低于6mm。

桩锤选用D-100型柴油锤沉桩，打桩应力控制在5.5mpa以内。

“三航桩8”在该工程的整个施工过程中，不论是起重能力、桩架高度、桩的精确定位、沉桩，甚至是在6级大风条件下的工作能力均满足施工的需要，既保证了施工质量，又节省了施工时间。

2.2沉桩定位方案的选择和应用

由于该工程自然条复杂，管桩有4.5:

1的斜度，扭角为10°，双排桩中下方有正在施工的排水隧道，且桩与隧道的最近距离只有3.44m，管桩定位的准确性尤为重要。

由于GPS定位误差较大，且设备有可能出现误差，但打桩船的自身位置必须通过自带的GPS进行定位，所以沉桩定位测量采用GPS打桩定位系统和全站仪陆基前方交汇校核配合定位。

2.2.1全站仪陆基桩位测量

使用两台全站仪采用前方交汇法交汇出桩位，同时利用全站仪无棱镜三角高程测量方法，检查桩体顶端与底端的标高，换算出桩体入水角度，以上方法结合，即可实现桩体的平面位置及三维姿态控制，经各方向观测员校核无误后开始压锤施打。

2.2.2海上GPS桩位测量

海上打桩定位系统采用分段控制的形式，首先在打桩船适当位置安装三台GPS接收机对船体进行定位，以RTK方式工作，实时测出打桩船上两固定点相对于基站的坐标，同时根据检测的船体横摇和纵倾值，经过计算处理，得出理论上水平船位坐标和方位角；在其基础上，以船体作为已知参照物，用安装在打桩船纵向中轴线和桩架左转轴前方的两台激光测距仪对桩身位置进行测定，因激光测距仪与GPS接收机的位置是关联的，通过激光测距仪和船体与桩架的几何关系，推算出桩位坐标和方位，从而达到由GPS对桩身的控制目的。

海上GPS打桩定位系统的计算机操作界面能同时以图象及数字的形式反映出施打桩的设计位置及主要桩参数，包括设计的桩中心坐标、桩顶标高、平面扭角、倾斜度、打桩的实时位置及打桩船的预定位置和当前位置。

通过前方交会和GPS打桩定位系统二种方法配合定位，该工程所有桩在施工过程中均未出现偏位情况，质量控制方法切实可行。

2.3沉桩时机控制方法的选择和应用

海上斜桩施工工期非常紧张，40根桩必须要在20天的时间内完成。

但是影响沉桩施工的因素有很多。

一、该施工区域自然环境恶劣，最大潮差8.19m，平均潮差5.65m，且是半日潮每天有两次涨潮，在高潮位时，风大浪急，打桩船不稳定，只能选在平潮位时沉桩施工，夜晚又不能进行施工，造成每天沉桩施工时间有限。

二、打桩船比较大又没有动力，只能靠收紧放松锚索和起锚船配合才能移动船身，移船花费的时间较长。

三、桩距正在施工的隧道很近，打桩对现有隧道安全及质量影响极大，所以不能在较近区域内连续打桩，设计提出每次潮水只能打一根桩。

针对上述情况制定出如下措施：

第一，加强天气和潮位的收集预报工作，准确掌握每天的涨落潮时间，在潮水高度满足沉桩施工前将打桩船调整至较准确位置，尽量减少调船时间，增加沉桩时间。

第二，合理安排打桩顺序，尽量使用速度较快的锚缆调整船位的方法，加快调船时间。

第三，为保证现有隧道的安全和质量，采用跳打法，即打完一个平台的桩后，跳过1～2个平台再打桩，这样既避免在一个较为集中的区域连续对隧道造成较大的影响，又可以在一个平潮期多打1～2根桩达到加快沉桩施工的目的。

通过所选质量控制方法的应用，既节省了施工时间、又保证了工程质量，达到了预期的效果。

2.4沉桩施工对隧道影响的控制方法的选择和应用

桩基施工前，海底排水隧道盾构管片刚施工完毕，衬砌尚未施工，沉桩与隧道的最近距离只有3.44m。

桩基施工有可能对隧道产生较大的不利影响，沉桩过程中周围泥土的挤压、锤击的震动有可能引起隧道的变形导致出现质量和安全事故。

为保证隧道结构的安全质量，为此在桩基施工前对隧道内10处顶升管范围采取了相应的自动化监控措施，以便了解隧道的沉降及位移情况，并在隧道受沉桩施工影响最近的管片上布设打桩震动监测点，对可能发生的事故提供及时、准确的预报，预防隧道受损并及时采取控制措施。

同时，桩基施工时根据船舶的性能及桩位布置安排安排打桩顺序，每个顶升管承台周边4根桩依次施工，然后在间隔1个平台施工另外1个平台的桩。

桩船每抛一次锚（6只锚）可工作的范围为左右各50m，前后各20m。

所以安排沉桩顺序时，每次沉桩的范围宜在100m×40m内。

沉桩作业段成阶梯形布置，其前一个作业段不能影响后一个作业段所有桩位的沉桩施工。

应尽可能减少移船次数。

沉桩顺序要保证每一根桩都能按设计桩位、扭角和坡比进行沉桩。

在施工初期发现此组合桩对隧道变形影响较大，最大水平位移达到25.4mm超出设计要求的10mm，并且盾构管片出现裂缝且有150滴/分的渗水现象。

对此提出改变桩型的方案，同时组织参建各方会同设计召开专题会，最终确定对桩型进行了变更：

将未施工的PHC桩改为TSC薄壁钢管桩，钢管壁厚20mm，直径1000mm，沉桩位置桩斜度改为3.5:

1。

打桩顺序改为先打1个平台的远端桩再打近端桩，并且间隔1-2个平台交叉施工，同时防止打桩船撞击已施工的近端桩身。

通过对桩型的改变和斜度的调整，检测数据显示打桩对隧道的影响有了明显的减弱趋势，单次变化量均小于1.5mm，累计值处于稳定阶段，直到施工结束均未超出报警值。

2.5桩防腐措施的选择和应用

该桩的设计使用年限为50年，钢管采用外熔融环氧粉末涂层防腐，厚度800μm进行防腐处理。

同时，设计要求采用牺牲阳极，且要求打完桩后水下焊接。

牺牲阳极寿命为25年，阳极型号选用标准型号AI-3，在直径1200mm的每根桩上安装两块阳极，阳极中心标高为-4.00m，每个支撑结构按各自独立单元将TSC桩进行电连接，并与每个单元的检测端子连接。

由于该区域水下作业点所处的水流速度超过0.1～0.3m/s，水下能见度差，水下焊接效果的可靠性不高，所以在牺牲阳极安装技术方面采用了在复合桩制作完成后，沉桩前将牺牲阳极块安装至TSC桩的相应标高位置，焊接质量均符合设计要求。

由于牺牲阳极的使用寿命较短，后期需要更换或维修，在此种情况下只能采取水下焊接牺牲阳极作业。

采取的方法是趁低潮位，由测量人员定位标高并进行复测，由施工船只吊装牺牲阳极块到现场，焊接人员进行牺牲阳极块的焊接。

3.结论

本工程采用大型打桩船进行斜桩的沉桩施工，在克服了恶劣的自然环境以及附近正在施工隧道的影响后，按期完成了施工内容，质量得到了有效保证，对完成后桩身的完整性、承载力进行检测，结果均符合设计要求。

通过对该组合斜桩海上施工的质量控制，特别是打桩方案、沉桩定位、沉桩时机、减小沉桩对排水隧道影响、桩基防腐技术这些重点难点质量控制方法的应用和结果，证明所选控制方法切实可行，起到了应有的作用，为其他类似工程可提供一定的借鉴经验。

完工的桩基

参考文献

[1]郭生昌，沉桩施工溜桩问题分析及解决措施[A].水运工程,1002-4972（2011）12-0163-04. 

[2]《桩基工程手册》编写委员会.桩基工程手册[M].北京：

中国建筑工业出版社，1995

[3]JTS167-2012港口工程桩基规范