钢护筒施工方案.docx
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钢护筒施工方案
武船双柳基地滑道工程
钢
护
筒
施
工
方
案
编制：
桂佳
审核：
崔成华
中交二航局武船双柳基地滑道
工程项目部
2012年3月
1工程概况
1.1工程简介
1.2地质结构
1.3工程特点及难点
2施工总体部署
3主要施工技术要求、施工程序及方法
3.1主要施工技术要求
3.2主要施工工艺流程
3.3主要施工方法
4主要资源配置计划
4.1主要人员配备计划
4.2主要施工设备、机具计划
4.3主要材料供应计划
5施工进度计划
6质量及安全保证措施
6.1质量保证措施
6.2安全保证措施
7附图
钢护筒施工方案
1工程概况
1.1工程简介
武船双柳基地滑道工程位于武汉市阳逻经济开发区双柳镇长江左岸（汪铺村及王范高蒋村之间），沿江岸线300m。
横向下水滑道长约186.2m（垂直于轨道下水方向），宽196.2m（顺轨道下水方向），其中轨道长195.2m。
共设置32组轨道。
滑道顶部轨道顶标高22.30m，滑道末端轨道顶标高-2.10m。
采用QU100钢轨。
水下灌注桩采用钻孔钢平台施工，钻孔钢平台采用φ2000mm钢护筒（δ=16mm）做支撑，水下钢护筒打设数量为9列，22排（P-X排），共198根，栈桥区域两根桩，合计200根钢护筒，护筒顶标高+22.5m，护筒底标高要求坐落在岩面，最小入土深度不得小于10m，桩帽以下3m~5m。
1.2地质结构
地层主要由粉土、粉质粘土、粉质粘土及粉细砂、细砂、卵石和含砾粉砂岩组成。
勘区地层成因以河流冲积、冲洪积为主，且地层分布不均匀。
地层自地表而下按单元土体分述如下：
①冲填土：
黄褐色，松散状态，主要由粘性土组成，夹少量粉土，主要分布在陆地区域，层厚较薄，局部存在抛石，15号孔抛石厚度为1.5米，16号孔抛石厚度为1.3米，11～14号孔抛石厚度约为0.5米。
层厚0.5～3.50m。
②粉土夹粉质粘土、粉砂：
黄褐～灰色，混砂不均，呈互层状，含云母，含少许腐植物，饱和，埋深在0.00～3.00m之间，层厚1.50～6.20m，强度较差，中等压缩性。
③粉质粘土：
黄褐色，可塑状态，主要在陆地区域，以层状发育，夹有少量粉砂，层顶埋深在1.50～7.80m之间，层厚1.00～7.20m，强度较差，中等压缩性。
④粘土：
黄褐色，以可塑为主，局部为硬塑状态，含少量铁锰质氧化物。
主要在陆地区域，层顶埋深在0.60～10.70m之间，层厚0.90～5.70m，强度一般，中等压缩性。
⑤粉质粘土夹粉土层：
灰色，可塑状态，粉土、粉砂呈薄层状互层状存在，含云母，饱和，稍密状态；层顶埋深在2.60～12.50m之间，层厚0.50～4.80m，强度一般，中等压缩性。
⑥粉砂夹粉土：
青灰色，含云母及石英，局部混少许中粗砂及薄层状粉土，饱和，呈稍密状；层顶埋深在0.00～16.30m之间，层厚1.30～10.80m，分布稳定，强度一般，中等压缩性。
⑦-1粉砂：
褐灰色，含云母及石英，局部混少许中粗砂，饱和，主要受江水扰动呈松散～稍密状态，层顶埋深0-4.0m，层厚2.0～7.00m，主要分布在水域，强度低，高压缩性。
⑦-2细砂：
青灰色，含云母及石英，局部混少许中粗砂，饱和，呈稍-中密状；层顶埋深在0.0～23.80m之间，层厚3.40～16.70m，分布稳定，强度一般，中等压缩性。
⑧细砂：
青灰色，含云母、石英，饱和，密实，局部混中粗砂及园砾石；层顶埋深在5.50～32.00m之间，层厚0.7～15.70m，强度较好，低压缩性。
⑨卵石夹中粗砂：
杂色，粒径2～6cm，含量约30～60%，混有粗砂、砾砂、圆砾、角砾，局部胶结，呈密实状，以薄层状或透镜体状分布,埋深11.3～39.0m之间。
分布不连续，强度较好。
⑩-1强风化含砾粉砂岩：
褐红色，裂隙较发育，已被风化为砂土状、砂卵石土、碎块状，本层分布连续，呈厚层状分布在⑩-2中风化含砾粉砂岩之上，埋深10.4～45.20m之间，层厚0.40～4.70m，强度一般，局部表现为强风化砂砾岩或粉砂岩。
⑩-2中风化含砾粉砂岩：
褐红、灰白色、杂色，该层岩性较杂，局部为泥质粉砂岩或砂砾岩，裂隙较发育，采取岩芯一般呈块状、短柱状，部分为柱状，埋深11.0～46.5m之间，未揭穿该层。
该层强度较好,属软岩，较破碎，岩体基本质量等级Ⅴ级。
各土层地基土容许承载力与压缩模量（变形模量）综合成果表见下表：
容许承载力及压缩模量综合成果表
地层
编号
岩土
名称
土工试验
静力触探
标准贯入
综合取值
（kPa）
Es
（MPa）
）Ps
（MPa）
（kPa
Es
（MPa）
N
（击）
（kPa）
Es
（MPa）
（kPa）
Es
（E0）
（MPa）
②
粉土夹粉质粘土、粉砂
150
10.7
1.06
120
6.0
5.6
160
9.0
125
6.0
2.34
125
8.0
8.4
150
--
③
粉质粘土
220
9.0
1.08
120
6.0
5.2
145
8.5
120
5.0
④
粘土
260
10.2
2.11
210
9.0
9.1
235
12.0
210
10.0
⑤
粉质粘土夹粉土
115
5.4
0.85
90
4.5
5.9
170
9.0
110
6.0
1.23
95
6.5
7.9
150
--
⑥
粉砂夹粉土
1.81
105
7.5
13.1
160
130
11.0
4.86
150
13.0
7.3
140
⑦-1
粉砂
6.3
100
90
8.0
⑦-2
细砂
8.83
230
20.0
17.8
190
190
18.0
⑧
细砂
12.15
300
27.0
27.3
250
250
20.0
⑨
卵石夹中粗砂
11.7*
450
--
450
（30）
⑩-1
强风化含砾粉砂岩
47.4
--
400
（4.0）
⑩-2
中风化含砾粉砂岩
frk=8.2MPa
1000
1.3工程特点及难点
1.3.1地质条件复杂，沉钢护筒难度大
施工区域江底曾抛过大量的石头，估计此区域内抛石厚度约在3m左右，同时需穿透20多米粉砂层，护筒下沉穿透难度大，必须先挖除抛石层，再沉护筒、否则无法达到设计要求。
1.3.2江水流速大。
滑道施工区域江水流速大，最高达2.9m/s，钢护筒沉放完毕后立即夹钢护筒以保证钢护筒的稳定性。
1.3.3钢护筒直径大，精度要求高。
滑道区域钢护筒利用桩帽钢护筒做支撑体系，护筒直径φ2000mm，护筒与桩帽直径相同，如钢护筒沉桩偏差大，将直接影响到桩帽偏位。
1.3.4钢护筒数量多，工期紧。
滑道区域水上灌注桩共242根，水上沉钢护筒198根，并且要求4月份完成水上钢护筒沉放工作，工期非常紧。
2、施工总体部署
本工程沉护筒顺序遵循先岸侧后江侧，由下游向上游施打的原则进行，施工时根据不同的水位情况进行调整,成阶梯形向前推进（具体见附图）。
3、主要施工技术要求、施工程序及方法
3.1主要施工技术要求
3.1.1沉放钢护筒的技术要求
1）钢护筒采用D-125柴油锤施打，保证钢护筒入土深度至少10m，施工要求按港口工程技术规范有关篇章执行，钢护筒偏位不大于50mm，钢护筒的倾斜度偏差不大于1﹪。
2）钢护筒入土深度至少10m以上，桩帽以下3~5m，最后4排钢护筒要求进入岩面。
3）由于该区域有大量的抛石，沉钢护筒前必须挖除3m多深的抛石层，确保沉钢护筒质量。
4）挖除抛石层后，及时复核河床标高，推算钢护筒理论入土深度的标高。
5）压锤后，开始计算入土深度。
6）护筒下沉过程中，及时对河床进行抛投砂袋等措施。
3.2主要施工工艺流程
钢护筒沉放工艺流程见图3-1：
图3-1钢护筒沉放工艺流程
3.3主要施工方法
3.3.1运钢护筒
钢护筒制作验收通过后，在钢护筒顶和钢护筒尖以不同的记号予以区分，同时带线在护筒上用白油漆将长度刻度表标识其上。
采用1000t方驳运至现场。
装船时，按沉护筒顺序将先施打的钢护筒放在上层，后打的护筒放在下层。
钢护筒的朝向见附图。
钢护筒运输装船图
3.3.2沉钢护筒施工
3.3.2.1施工前期准备
（1）申请港务监督部门水下水上施工许可证,确保施工合法。
根据业主提供的该项工程的政府批文及环评报告以及港务部门要求的其他资料我部替业主申请水上水下施工作业许可证，确保施工合法。
（2）桩船、桩锤选型
根据该地区的地质、水文及钢护筒情况，打桩船选用航工桩5#，桩锤根据设计要求选用D-125柴油锤，拖轮及起锚艇各1艘，供桩船进退场使用。
航工桩5#、D-125柴油锤性能见表。
D-125桩锤性能表
锤型
总重量
（t）
活塞
重量（t）
总长
（m）
冲击次数
（min）
活塞行程
（m）
锤击能量
（kN·m）
D-125
24.3
12.5
7.358
36~45
3.0
417
“航工桩5#”打桩船技术性能表
船名
船体尺寸（m）
吃水（m）
龙口
型式
最大起重量（t）
打桩长度
长
宽
深
首
尾
平均
桩6
45
22.2
3.70
2.0
2.0
2.0
外
80
60m+水深
（3）清除抛石层
根据工程地质情况，沉钢护筒区域有大量的抛石，沉钢护筒前先用丰源3号挖泥船（配备8m3的抓斗）清除河床下的抛石层。
（4）替打设备
根据钢护筒直径、打桩船桩锤类型，钢护筒与桩锤之间需设置一个偏心替打设备，否则根本无法进行打桩作业，替打设备上口与桩锤相匹配，下口与钢护筒相匹配，并且下口做一个开口形式的喇叭口，方便与钢护筒对节。
3.3.2.2施工水域及抛锚
（1）施工水域范围：
距滑道岸线上、下游端部各100m，滑道前沿线往江侧100m水域。
（2）本工程所在的河段航行的船舶比较密集，考虑到水上运输和施工作业对过往船舶航行的安全，在锚缆抛设上，船锚缆采用倒八字的形式，即船艏向后江心方向抛八字锚，船艉向岸侧抛设八字锚，前后抽芯缆前后各向江侧和岸侧抛设。
3.3.2.3沉护筒定位
（1）测量定位
打桩船利用GPS-RTK系统进行沉钢护筒，定位的原理如下：
基准站的建立：
在岸侧地势较高处建立一个装有固定频率的数据链发射电台的基准站，距离现场1km范围内，满足GPS/RTK定位需求。
在打桩船的纵横轴线上布设2个流动站，能代表船的具体位置和方向，以RTK作业模式，实时测出该船上2个固定点的三维坐标，通过GPS-RTK打桩定位工程软件将基准站GPS坐标系统转换为本工程坐标和85国家高程，从而就知道打桩船的位置和方向。
通过各种传感器，测出钢护筒到2个固定点的相对距离、桩架倾斜度及其与桩船纵（横）轴线水平夹角、钢护筒顶标高等，从而利用打桩定位工程软件计算出护筒在设计中心处的设计坐标及偏位、钢护筒的扭角、倾斜度、钢护筒顶（尖）标高等。
具体定位前，将定位护筒的设计中心坐标和高程输入计算机内，定位时，可在显示屏上显示实时钢护筒位数据与图形，同时也显示设计埋设钢护筒位及偏差，桩船指挥人员根据显示的有关信息指挥桩船正确就位。
为使定位准确，在打桩船利用定位系统定好位后，用全站仪与经伟仪直接测出护筒在水面处的钢护筒两来校核。
利用附近已沉钢护筒的高程控制点，可用全站仪直接测出护筒顶标高；如果没有沉钢护筒，可用前面所述的GPS水准加权平均法测出护筒顶标高。
每节段钢护筒沉放完毕后，采用相当于D级GPS测量精度按快速定位模式测出护筒顶偏位、标高、护筒的入土深度等，编制《沉桩记录汇总表》上报。
（2）定位基本步骤
、首先完成现场控制点布设，然后根据桩帽钢护筒（与灌注桩中心在其上下游平移10cm，单列桩（1、3、5等）护筒向上游平移10cm，双列桩（2、4、6等）护筒向下游平移10cm）中心坐标与测量控制点的相对关系，计算测量观测基准线与钢护筒切线夹角，采用两台仪器进行观测，1台仪器复核，具体每台仪器切线位置见下图：
、打钢护筒前在钢护筒的正面用油漆划上刻度，从钢护筒中间至钢护筒顶数字由小到大，刻度由疏至密，并标注整米数。
、全站仪、经纬仪就位，做好准备工作。
、打桩船抛好锚后，从运桩方驳上取钢护筒进入龙口，套上替打调整桩架，使钢护筒符合设计垂直度。
、打桩船用GPS系统定好位，全站仪、经纬仪进行校核。
、指挥船精确就位，确定无误后稳钢护筒、压锤，记录人员通过水准仪读出稳钢护筒、压锤读数并记录入表中，船上立尺人员测出泥面高程，报给记录人员一并记入。
、钢护筒稳定后开始锤击，锤击过程要做好记录，按设计标高及入土深度进行控制。
、停锤读出偏位情况。
3.3.2.4沉钢护筒方法
根据工程地质、设计标高、钢护筒型、桩锤性能等考虑，终锤标准以入土深度控制。
（1）在沉护筒和滑道施工全过程中，要对岸坡位移、沉降情况进行监测，并做好记录，如出现异常变化，须立即停止沉护筒施工，会同各方研究处理措施。
位移、沉降情况的监测按规范有关要求进行。
（2）钢护筒沉桩偏差应符合下列规定：
设计钢护筒顶平面位置偏差钢护筒为50mm，钢护筒身垂直度为1％。
（3）已沉的钢护筒上严禁施工船舶带系缆。
3.3.2.5沉钢护筒施工要求
（1）、沉钢护筒前，综合沉钢护筒允许偏差,进行内业计算。
（2）、运钢护筒船进场后，应及时组织对钢护筒的质量进行验收（外形尺寸、外观质量、构件型号与规格、检测报告、构件数量等），并要求厂家提供各种资料。
（3）、采用吊耳三点吊，吊点符合设计要求。
（4）、移船时，锚缆不能攀附在已沉护筒上，工作船舶的锚缆布置要避免相互干扰。
密切注意锚缆绊钢护筒。
（5）、沉钢护筒时，保证桩锤、替打、钢护筒三者的相对关系，钢护筒入土后，不利用船体强行纠偏，当钢护筒尖遇到障碍或深坑蹩钢护筒时，共同研究解决或采取相应措施后，方可继续下钢护筒，并作好记录。
3.3.2.6沉护筒控制
（1）偏位控制
沉护筒时避免出现钢护筒偏位超过规定，采取以下措施：
避免强风盛行的时候沉护筒，当风、浪、水流、大雾等情况时，停止沉钢护筒作业。
防止因施工活动而造成的定位基线移动，每天测量定位前，定期对控制点进行必要的复核。
③根据全站（经纬）仪的竖丝上下扫描钢护筒竖直度，以水面为基准面，然后根据两控制点测量人员提供的数据引导打桩船进行调整，前后方向通过打桩船自身液压系统进行调整，上下游方向通过打桩船船仓水箱里灌水的方法调整（压水法），并可通过绞打桩船缆绳的方法进行调整。
④打桩船定位后，带紧锚缆，防止打桩船的走动。
3.3.2.7沉钢护筒施工检验方法
用全站仪、经纬仪和钢尺测量两方向的偏位，取大值为钢护筒顶平面位置偏差值；用吊线测量钢护筒身垂直度。
3.3.2.8夹钢护筒
沉护筒形成排架后，及时进行夹桩，以确保钢护筒的稳定性，步骤：
首先焊接牛腿，然后在牛腿上安装贝雷片（顺长江方向），每排桩两侧各摆一榀，贝雷片之间通过手拉葫芦使贝雷片紧贴在钢护筒，再在贝雷片顶部用“型钢+螺栓”连接，贝雷片底部与牛腿之间焊接“［”形钢。
3.3.2.9故障及应急处理措施：
1、钢护筒未沉桩到位采取措施：
1）采用振动锤+浮吊处理方法：
根据钢护筒实际入土深度≤10m（桩帽以下3m~5m）的钢护筒，采取等待一段时间后，再次用打桩船进行复打，仍下沉不到设计要求深度时，采用“浮吊+DZJ-240型振动锤”施工工艺进行施工，目前该桩锤在我公司兄弟单位，可随时拉到现场，现场配备一台DZJ-150型的振动锤和70t的浮吊。
2）采用在钢护筒内壁上焊接3根水管，在打桩船打设过程中，钢护筒边下沉、管内边向外射水，减小钢护筒壁摩擦力，提高入土深度。
2、钢护筒的变形
本工程有部分护筒底口可能变形，底口成椭圆型。
对于钢护筒变形部位采取以下两种处理方案：
千斤顶顶撑。
1）千斤顶顶撑
采用4台组合千斤顶（见右图），顶撑直径范围：
1.8m—2.15m，单台千斤顶参数为：
顶撑吨位为500t，行程350mm。
扫孔清除护筒底口土体，潜水员水下探明变形护筒的数据，利用千斤顶将桩帽部位变形的护筒顶撑至2.0m。
千斤顶顶撑钢护筒后，护筒底口均产生漏浆现象，采用护筒外注浆堵漏和下内护筒两个方案进行处理。
3、钢护筒顶、底口打卷
1）顶口打卷直接采取割除的方法处理，并及时告知钢管厂钢管顶口部位增加钢抱箍或改加厚钢板。
2）对于底口位置打卷，采取如下方法：
（1）护筒打到位，钢护筒卷边：
直接采用冲击钻进行冲击，或者采取回旋钻机，钻头四周配耐磨合金钢，旋转磨除。
（2）护筒未打到位，钢护筒卷边：
采用振动锤拔除后，割除该部分变形的位置，增加钢抱箍或在护筒底口50cm内增加加厚钢板。
4主要资源配置计划
4.1主要人员配备计划
序号
工种
姓名
备注
1
技术负责人
崔成华
2
施工负责人
易新建
3
工程部长
桂佳
4
技术员
张伟
4
安全员
郑志敏
5
试验员
李宪瑞
6
测量
周小环
7
其他人员
4.2主要施工设备、机具计划
序号
机械或设备名称
型号规格
数量
备注
1
打桩船
航工桩5#
1
配备D-125振动锤
2
运桩船
1
由制管厂安排
3
拖 轮
1
以现场确定
4
交通船
1
4.3主要材料供应计划
钢护筒材料计划安排2012年3月21日进现场12根，然后根据实际打钢护筒进度，提前2天到达现场，满足施工进度要求。
5施工进度计划
钢护筒沉放计划：
2012年3月25日～2012年4月30日共35天完成。
根据类似工程施工经验，我局航工桩5＃打桩船每天可完成约7根钢护筒沉放施工，本工程共200根需打桩船沉钢护筒，共需要200÷7≈29天时间，考虑制钢护筒、运钢护筒及天气影响，计划安排35天工期。
6施工组织管理质量、安全及环保措施
6.1质量保证措施
为确保本项目工程达精品工程的标准，项目部将认真贯彻“质量第一”的方针，坚持预防为主，执行“管理生产必须管质量，谁施工谁负责质量，谁操作谁保证质量”的原则。
1）桩锤、替打和钢护筒三者始终在同一相对位置上。
2）在自沉或压上锤和替打后，如发现桩基偏位较大，必须将护筒拔起后，重新定位调整，禁止在沉护筒过程中挤钢护筒纠偏，以免因过大的调整而使护筒断裂。
3）适时松、紧缆绳，以保持船位不变和防止个别锚缆受力过大。
4）沉钢护筒记录要准确反映钢护筒的入土深度。
5）沉钢护筒应连续，不要中途停，以免土壤恢复而增加其对沉钢护筒的阻力。
6）沉钢护筒时，如水下地形有斜坡段，则需预留出打钢护筒偏位的提前量，确保最终的沉钢护筒偏位满足规范要求。
6.2安全保证措施
6.2.1钢护筒吊装安全保证措施
（1）起重作业坚持“十部吊”，合理选择吊点、索具、指挥信号，要规范、统一，必要时配备对讲机确保信号畅通。
（2）起吊时必须保持被吊物平稳，两端必须保持平衡。
（3）严禁起重机吊着重物在空中长时间停留，起重机吊着重物时，操作者和持索人不得随心离开工作岗位。
（4）重要机械设备实行专人专用，并妥善保养。
6.2.2水上作业安全保证措施
（1）确定施工水域，与海事部门联系设立航标，确保水上航行安全和畅通。
施工船舶必须按拟定的区域施工，尽量少占通行航道，减少对航运部门的干扰。
（2）所有船舶须证照齐全，配足船员，不得使用“三无”船舶。
（3）施工船舶必须遵守航行规定、停泊规定及船舶调迁规定。
（4）船舶消防安全、救生设施完好，各种灯、号、旗、通讯设备完好适用，并正确、合理使用。
（5）水上作业人员必须戴好安全帽，穿好救生衣。
（6）水上作业的施工船舶，要悬挂信号旗，夜间以灯显示。
（7）遇风力过大、不能保证安全时，应停止作业。
（8）乘坐交通船（艇）不得超过规定人数，乘坐人员应穿好救生衣。
（9）上下船时，不得争先恐后，打闹嬉戏，船未停稳不得上下。
（10）作业人员在日常工作中应注重环境保护工作，不断增强环保意识，严禁将污水污物排入长江。
所有垃圾必须放入储存容器，定期将垃圾袋装运到指定的垃圾场堆放。
6.2.3机械设备安全保证措施
（1）起重设备的保险、限位装置必须齐全有效。
（2）驾驶、指挥人员必须持有效证件上岗，驾驶员应做好例行记录。
（3）作业时，机械停放应尽可能稳固，臂杆幅度指示器应灵敏可靠。
（4）各类机械应持技术性能牌和上岗操作牌。
（5）必须严格执行定期保养制度，做好操作前、操作中和操作后设备的清洁润滑、紧固、调整和防腐工作。
严禁机械设备超负荷使用，带病运转和在作业运转中进行维修。
7附件
7.1现场平面图
包括钢护筒桩位图、打桩船位置、锚揽位置、仪器测量点位置等。
7.2沉钢护筒顺序图
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