钢管桩沉桩施工方案设计.docx

1、钢管桩沉桩施工方案设计1、编制依据1.1 招投标文件xx工程施工投标文件及施工合同。1.2 设计文件xx工程施工图纸。1.3 施工规范及验收标准1.3.1 海港水文规范 （JTJ213-98）1.3.2 港口工程荷载规范 （JTS144-1-2010）1.3.3 水运工程质量检验标准 （JTS257-2008）1.3.4 高桩码头设计与施工规范 (JTS167-1-2010)1.3.5 港口工程桩基规范 (JTJ167-4-2012)1.3.6 安全防范工程技术规范 （GB503482004）1.3.7 港口工程桩基动力检测规程 （JTJ2492001）1.3.8 钢结构工程施工质量验收规范

2、（GB50205-2001）1.3.9 海港工程钢结构防腐技术规程 （JTS153-3-2007）1.3.10 水运工程测量规范 （JTS 131-2012）1.3.11 水运工程测量质量检验标准 （JTS258-2008）1.3.12 水运工程施工安全防护技术标准 （JTJ205-1-2008）1.3.13 建筑施工高处作业安全技术规范 （JGJ80-91）2、工程概况本工程拟新建码头平台一座、靠船墩一座、系缆墩一座，新建水工建筑物与已建客滚码头通过引桥相联系，新建水工建筑物之间通过人行桥相联系。码头平台平面尺寸为41.5m12m。其中约9.7m12m部分为桩基墩台结构，采用5根1500mm

3、钢管桩为基础；另外34.5m12m部分为桩基梁板式结构，横梁间距8.5m，每个横梁下设2根1500mm钢管桩为基础。桩端支撑于强风化岩层，桩尖标高约为-40.0m，共计13根钢管桩，其中4根单根桩长49米，9根单根桩长47米的。靠船墩平面尺寸为12m10m。基桩采用5根1500mm钢管桩，桩端支撑于强风化岩层，桩尖标高约为-40.0m，共计5根钢管桩，单根桩长均为47米。系缆墩设置上层系缆平台，上层平台顶高程为10.0m，尺寸为8m6.3m1m，下层平台顶高程为7.0m，尺寸为10m10m2.5m。基桩采用4根1500mm钢管桩，桩端支撑于强风化岩层，桩尖标高约为-40.0m，共计4根钢管桩，

4、单根桩长均为47米。本工程钢管桩共22根，采用锤击沉桩方式。主要工程数量如下表：工程量清单序号项目名称单位工程量备注一码头平台11500钢管桩沉桩根13单根桩长47m的有9根、单根桩长49m的有4根二 靠船墩21500钢管桩沉桩根5单根桩长47m三系缆墩31500钢管桩沉桩根4单根桩长47m3、地质资料 根据xx勘察设计院编写的xx工程岩土工程勘察报告（施工图设计阶段），工程范围土层从上往下依次为：中砂：灰黄色，饱和，松散，仅在陆岛交通码头附近及浅滩有揭示，在陆地揭示为填土。淤泥（混砂）淤泥质土：灰色，饱和，很软，含较多粉细砂及贝壳碎片，稍具臭味，该层主要分布在上部。局部含较多细砂及贝壳碎片，

5、局部为淤泥质土混砂状。该层层底标高埋深由1#泊位至防波堤逐渐变低，1#泊位揭示该层标高分布范围为-3.20-11.00m，待泊泊位-4.30-12.80m，防波堤-5.70m-15.60m。该层可分为几个亚层，分别为2细砂（混淤泥）。1细砂：灰色，浅灰色，灰黄色，灰绿色，饱和，稍密中密，HK6，HK20，ZK4，ZK16，ZK40等钻孔揭示为松散。该层厚度大。2细砂：灰黄色，灰白色，饱和，中密密实，级配较差，局部含少量粘粒，含少量贝壳。3中、粗、砾砂：灰黄色，饱和，中密密实。4粉质粘土：灰黄色，褐黄色，饱和，中等硬。5砂混粘性土：灰黄色，饱和，松散，以粗砂为主。6淤泥质土：灰色，饱和，软。1粘

6、土：灰色，灰绿色，饱和，软中等，局部混较多粉细砂，本层局部为粘土混砂层。2粘土粉质粘土：灰色，灰黄色，灰绿色，饱和，硬，本层局部为粘土混砂层。3粘土粉质粘土：灰色，灰黄色，灰绿色，饱和，坚硬，本层局部为粘土混砂层。4中、粗、砾、砂：灰色，饱和，中密密实，局部为砂混粘性土。5细砂：灰色，饱和，中密密实，局部为砂混粘性土。6胶结砂：灰色，灰黄色，饱和，极密实，局部地段分布，厚度薄。残积土：灰黄色，湿，硬塑，由花岗岩风化残积而成，主要为砂质粘性土。全风化花岗岩：浅灰色，少量灰黄色，极软岩，原岩结构尚可辨，粗粒结构，块状构造，岩芯呈砂质粘性土状，主要矿物成分为石英，长石，云母。1强风化花岗岩：浅灰色，

7、少量灰黄色，软岩，原岩结构清晰，粗粒结构，块状构造，岩芯呈砾质粘性土状，局部半岩半土状，主要矿物成分为石英，长石，云母，局部夹少量破裂状中风化碎块。2残积土：灰黄色，湿，硬塑，由花岗岩风化残积而成，主要为砂质粘性土。3中风化花岗岩：浅灰色，岩质坚硬，粗粒结构，块状构造，主要矿物成分为石英，云母，长石等，岩芯呈碎块状，短柱状，裂隙发育。强风化花岗岩：浅灰色，少量灰黄色，软岩，原岩结构清晰，粗粒结构，块状构造，岩芯呈砾质粘性土状，局部半岩半土状，主要矿物成分为石英，长石，云母，局部夹少量破裂状中风化碎块。中风化花岗岩：浅灰色，岩质坚硬，粗粒结构，块状构造，主要矿物成分为石英，云母，长石等，岩芯呈碎

8、块状，短柱状，裂隙发育。工程区域各土层的地基容许承载力值、桩基极限摩阻力值和端阻力值详见下表。各土层的天然地基容许承载力值及桩基极限阻力标准值表层号土层名称天然地基容许承载力f（kPa）打入式混凝土挤土桩冲（钻）孔灌注桩桩端极限阻力标准值qr（kPa）桩侧摩阻力标准值qf（kPa）桩端极限阻力标准值qr（kPa）桩侧摩阻力标准值qf（kPa）淤泥淤泥质土60641粉细砂15065402粘土粉质细砂14032251粉细砂19080552粗砾砂2601351053粘土粉质粘土1904035残积土2806050全风化花岗岩40055001101300100强风化花岗岩6008000160200013

9、04、施工组织策划4.1 项目组织组成及分工4.1.1 沉桩分项项目组织机构图：4.1.2 沉桩分项项目人员分工表职务姓名职称主 要 职 责项目经理工程师全面负责沉桩分项工程的质量、安全、工期、效益等目标的实施。常务副经理工程师全面负责沉桩分项工程的质量、安全、工期、效益等目标的实施。项目总工工程师负责沉桩分项工程质量目标的实施，指导、监督施工人员处理施工中存在的技术问题，审核实施性的分项工程施工方案，领导技术档案的整理，原始资料的积累。项目副经理工程师沉桩分项工程进度、现场分管领导。质检负责人工程师跟踪沉桩分项工程的施工质量，监督实施“三检制度”进行质量评定，并在技术负责人的直接领导下，收集

10、、整理、归档好各类施工资料。测量负责人技师负责本项目的坐标、高程测量、复核、放样定位，完成项目经理及技术负责人交办的工作并做好所有测量的内业资料。安全负责人安全员负责本分项目的安全生产，组织安全交底检查监督，纠正进场人员的违章指挥及操作，确保安全生产，并完成项目经理及技术负责人交办的工作现场施工员工程师负责现场指导班组施工，组织分项技术交底，组织隐蔽验收及做好施工记录资料，并完成项目经理及技术负责人交办的工作。4.2 施工船机设备本工程配备主要施工船机有：打桩船1艘、拖轮1艘、600hp抛锚艇1艘、钢管桩运桩船1艘、30匹机动交通船1艘、80匹机动交通船1艘。4.2.1 打桩船根据设计桩型及对

11、该地区类似地质资料的分析，同时根据施工总体部署和海上施工的有效作业时段，本工程码头钢管桩选用“xx桩16#”打桩船实施海上打桩。桩架高度能满足桩长和水深要求，锚泊、收放等动力系统能适应本工程的施工环境。拟投入的使用的打桩船主要参数见下表：总长71.5m桩架高度（距设计水线）93.5m型宽27.00m桩架作业变幅14型深5.20m桩架放倒高度（距设计水线）44.00m满载吃水2.80m最大沉桩桩径2200mm满载排水量4500t最大沉桩长度80m水深m额定船员27P吊钩能力（t280）120t本工程桩基为直径1500，桩长47m和49m的钢管桩，直径大、桩长中等，桩尖持力层为强风化花岗岩，承载力

12、高。根据施工区地质特点、桩长、桩型参数及设计要求（设计要求为D160柴油锤），桩锤选择D180型柴油锤，D180性能主要参数见下表： 锤 型项 性目 能D180型柴油锤斜桩最大倾斜度1:2上活塞重量18000kg每次最大打击能量599000Nm打击次数3645次/分钟作用于桩上的最大爆炸力5000Nm适应打桩规格最大为150000kg柴油锤总重37500kg柴油锤总高度8.15m油泵四级油量相应的打击能量1档383959Nm2档462428Nm3档537303Nm4档599000Nm“xx桩16#”船型示意图:4.2.2 拖轮打桩船和驳船使用拖船拖行。拖船采用“xx拖2003”，船总长37.3

13、m，船宽10.0m，型深4.5m，轮机采用2台6DLM-22柴油机，额定功率为809KW/台，满足拖行要求。4.2.3 驳船钢管桩使用水上驳船运输至沉桩现场。综合考虑本工程桩群的布置形式、桩长及海域自然条件等因素，在施工中选择“xx驳175”为运桩船，船总长49.02m，船宽13.5m，型深3.3m，参考载重量1050t，满载吃水深度为2.237m。有效装载面积长40m宽8m，满足运桩要求。运桩船底层可放置4根钢管桩，共堆放3层，每一船放置桩数为9根。4.3 劳动力安排序号名 称单 位数 量备 注1分管副经理人12打桩负责人人13施工技术人员人14质量员人15班组负责人人26调度人17安全员人

14、28测量人39起重工人210电工人111电焊工人312船舶工作人员人5013普工人15合计人834.4 施工协调项目部派专人负责沉桩施工协调工作，以保证沉桩施工进度。主要协调工作包括：1、协调钢管桩落驳运输与沉桩施工工作安排；2、协调“xx”客运船进出港与打桩船施工交叉干扰问题；3、沉桩施工期间，沉桩收锤标准参数、沉桩过程出现异常情况等相关事宜与监理、设计及时沟通等。5、测量控制工作根据本工程的特点，施工测量运用的坐标系统如下：WGS-84坐标系统：主要应用于GPS测量；施工测量坐标系统：平面坐标系统采用北京54坐标系，高程采用当地理论潮面高程系统。5.1 前期工作各种测量仪器设备进行调试、校

15、核，对设计提交的控制点进行交接、复核。复核无误的情况之下布设工程施工控制网，工程控制网的布设以满足精度要求的同时方便后续施工测量放样为原则。尽量选择基础稳定、通视条件良好的位置布设控制点。控制网中边长比、角度符合水运工程测量规范要求，控制点布设好以后要注意保护，定期复测。5.2 平面控制钢管桩沉桩采用GPS定位，沉桩前期，岸上设两台全站仪按十字交会法校核桩位。待比对结果无误后，桩位全部采用GPS定位，岸上仅设一水准仪或经纬仪进行贯入度的观测。为此在项目部驻地布设一个GPS基准站。施工放样时以设计图纸为依据，计算测点在施工坐标系中的坐标，采用十字法交会法定位，测放原则按照先整体后局部、先控制后细

16、部的原则进行。5.3 高程控制以引接的水准点高程为依据，使用水准仪测放高程，局部区域根据工程需要增设临时高程点。6、主要施工方法6.1 沉桩顺序钢管桩沉桩采用常规工艺，即GPS定位(岸上全站仪校合)，打桩船配D180柴油锤水上施打。根据现场地质情况，经过与设计单位、监理单位协商，钢管桩沉桩顺序为先在系缆墩位置沉桩两根，然后从码头平台由北向南陆续沉桩。本工程沉桩施工一共分3个区，码头平台13根桩，靠船墩5根桩，系缆墩4根桩，由系缆墩码头平台靠船墩系缆墩陆续施打，为加快施工进度，沉桩以尽快形成排架，尽早进行横梁和墩台混凝土为原则。沉桩平面布置图如下：在沉桩过程中，项目部指定一名测量员专人观测岸坡及

17、邻近建筑物的位移和沉降，并做好记录，若发现异常情况，立即停止锤击施工。6.2 沉桩施工工艺6.2.1 工艺流程钢管桩落驳打桩船驻位驳船就位划桩移船吊桩测量定位自沉稳桩微调偏位锤击沉桩停止锤击移船进入下一根桩的施工。6.2.2 钢管桩落驳由于钢管桩尺寸长、重量大、易滚动且涂有防腐层，为确保运输安全及钢管桩防腐层不致损坏，须对驳船进行加固改造。在驳船上设置运桩底座，防止运桩过程中桩移动。底座用于支垫的方木距离不宜过大，防止在运桩过程中对桩身的损害。立挡的设置：直撑和斜撑均采用2根20a背对背进行焊接。斜撑与直撑的焊接点到甲板面的垂直高度应与组合管桩的圆心线保持平齐；斜撑与甲板面的角度在60或以上。

18、为保护钢管桩表面的环氧涂层不受损坏，将立挡与钢管桩接触的部位粘贴2cm厚橡胶皮，钢管桩每层之间、钢管桩层与层之间的垫枕木，底层钢管桩两侧用三角木塞紧。钢管桩落驳以后，利用32钢丝绳与立挡联接绑紧，防止钢管桩滑动。根据桩长和施工的沉桩顺序，选择运输船并设计装桩落驳图，标明钢管桩分层情况及编号、位置、重量、长度、质检状态等属性。装船过程中，对每根钢管桩进行严格质量检查，指定专人驻厂验收，操作时严禁破坏钢管桩防腐涂层。主要检查项目：长度、直径、轴线偏差、桩头垂直度、防腐涂层、合格证、数量等，设计表格，指定专人驻厂签字验收。钢管桩落驳时，安排专人进行检查钢管桩防腐涂层在吊运过程中是否被破损，如发现破损

19、现象，及时进行修补处理。吊桩钢丝绳选用47，钢丝绳承受力F=40277*9.8/2=197357N=197.357KN；捆桩钢丝绳选用钢丝绳63736.5，钢丝绳抗拉强度1370Mpa，钢丝绳破坏拉应力Qd=1157.185KN安全系数校核：1157.185/197.357=5.864。符合吊桩要求。 钢管桩落驳图 6.2.3 打桩船驻位打桩船顺流抛八字锚和前后穿心锚共6根锚缆，悬挂锚重12t的海军锚6口，缆长约500m，缆径47.5mm，两口12t锚备用，由起锚艇辅助下锚布缆，沉桩过程中应根据潮位变化适当调整锚缆的长短。6.2.4 驳船就位 运桩方驳在打桩船右前定位（打桩船主钩在桩顶一侧）。

20、6.2.5 划桩为满足沉桩过程对钢管桩桩顶标高的监测，且沉桩将结束时对钢管桩桩顶标高的确认，需要在钢管桩桩身上画刻度。具体的方法为：利用白油漆从桩尖向桩顶刻画，从桩尖向桩顶18（L10）m范围内刻度线间距为0.5m，从（L10）桩顶范围刻度线间距为0.1m（L为桩长），刻度线的长度不小于20cm，整米刻度时画长些，并且保证顺直。替打和打桩锤上也需要进行刻度刻画，刻度线间距也为0.1m。6.2.6 移船吊桩通过紧松锚缆将打桩船移至运桩船侧，成两船中心线互相垂直状态，桩架前倾至吊钩对准所要吊的钢管桩直径中心。吊桩方式为捆桩。捆桩钢丝绳选用依据以下计算：钢管桩吊点采用捆桩钢丝绳，钢管桩设吊点4个（详

21、细布置见吊点布置图），捆桩采用4根钢丝绳，每根钢丝绳缠绕钢管桩四层，然后留出扎头。捆桩钢丝绳单根长度L=4*2*3.14*0.75+2=20.84m。吊桩钢丝绳单根长度L=24m。钢管桩捆桩采用4点吊，即吊点1、2、3受力进行平吊，通过吊点4进行竖直。钢丝绳承受力F=40277*9.8/3=131572N=131.572KN；捆桩钢丝绳选用钢丝绳63736.5，钢丝绳抗拉强度1667Mpa，钢丝绳破坏拉应力Qd=839.449KN安全系数校核：839.449/131.572=6.384。符合吊桩要求。码头沉桩时，由于打桩船为横流状态，船体迎水面较大，要注意落水锚和涨水锚的走锚现象。吊桩时确保吊

22、钩和钢丝绳轻放至桩身上，吊桩离开桩驳的瞬间要迅速，以避免拖桩、碰桩等情况的发生。6.2.7 立桩通过紧松锚缆，打桩船移离运桩船，并在过程中缓缓立桩：主吊索上升，副吊索下降，随着下降程度，副吊索逐个解去，使钢管桩成竖直状态。桩架后倾，使钢管桩与龙门梃滑道成平行状态（即同时成竖直状态），抱桩器合拢抱桩并锁定。立桩完毕后，根据“海上打桩GPS-RTK定位系统”粗定位，将打桩船移至桩位附近。为确保钢管桩保护层不被损坏，抱桩器上的导向轮采用橡胶材质导向轮，并保持导向轮的表面光洁，适当涂抹润滑油。6.2.8 桩入龙口、套替打立桩完毕，适当调整桩架的垂直度和替打的高度，使上口嵌入替打，此时将连接下部吊点的大

23、钩缓缓放松并解除，然后关闭抱桩器。6.2.9 沉桩定位打桩船上布设3台GPS流动站采用RTK GPS模式，配合两台倾角传感器实时监控船体的位置、方向和姿态，同时利用两台免棱镜激光测距仪实时校正基桩的平面位置，与设计标高处坐标比较，从而得到船体的移动方向和移动量。据此指挥打桩船调整锚缆移动船位，直至桩位达到允许要求，方可进行沉桩。桩顶标高及贯入度由岸上水准仪控制，并由桩架上的高程监测系统实时校核。通过测量下沉量，配合“锤击计数器”记录打桩锤击数，计算打桩贯入度。具体操作方法如下：（1）操纵室通过观察打桩船上的两台测距仪和操纵室控制台上的角度测量仪调整桩架的前后（打俯桩时前倾，打仰桩时后倾）倾斜度

24、，将钢管桩粗略调整至设计斜率。（2）打桩船的“海上打桩GPS-RTK定位系统”根据接收到的GPS信号（数据链）及预先输入的单桩平面扭角（方位角）及平面坐标，计算出打桩船姿态及钢管桩空间位置的图形和数据，并显示于操作间的显示屏之上。（3）根据显示于显示屏上的打桩船姿态及钢管桩空间位置的图形和数据，通过锚机系统的运转精确调整打桩船船体位置，并利用打桩架液压系统调整桩架的向前或向后的倾角，使钢管桩到达设计位置。（4）测量人员通过复核GPS接收的数据链、输入沉桩定位系统的源数据及检查打桩船桩架液压系统的仪表来检查钢管桩的位置是否正确。在单个桩群首根钢管桩GPS定位完毕后，需要采用常规的测量方法对其位置

25、进行校核。 6.2.10 桩和替打自沉在桩身立起之后将桩缓慢下放，下放过程中时刻保持桩架与桩的倾斜度与设计要求一致，在下放完毕后，立即检查桩锤、替打和桩身是否在同一轴线上，以避免造成偏心打桩。6.2.11 压锤桩自沉完毕后，进行压锤，并观察桩的偏位，若发现桩位偏差过大，则应起锤并根据偏位情况适当调整打桩船锚缆，然后重新压锤。6.2.12 锤击施工打桩船调整好自身的水平、位置和桩架垂直度后压锤和替打，GPS再次观测桩的偏位和垂直度，确定各项控制数据完全达到设计要求时，可以开始锤击，停锤控制标准按设计的参数进行控制，详细如下：1、沉桩以桩端标高为控制（桩端标高为-40.0m），贯入度作复核，终锤的

26、平均贯入度为3mm/击，采用D180三档能量进行锤击；2、当桩底标高已达到设计要求而贯入度未满足要求时，利用桩基富裕长度继续沉桩，贯入度仍未满足设计要求的，可根据高应变动力检测的承载力结果适当放宽终锤贯入度（如58mm/击）并通知设计确定；3、当桩底标高未达到设计标高时，及时通知设计研究确定。在锤击过程中做好以下工作：（1）密切注意桩身与桩架的相对位置及替打的工作情况，避免造成偏心锤击。（2）密切注意贯入度的变化，根据地质资料和沉桩参数，桩尖在穿过可能出现贯入度较大的土层时，及时调整锤击能量。（3）施工过程中注意观察桩身的晃动情况，防止蹩桩出现偏心锤击。（4）施工过程中如出现贯入度反常、桩身突

27、然下降、过大倾斜、移位等现象，立即停止锤击，及时查明原因，采取有效措施处理。（5）打桩过程中如有异常情况，如锤击次数大于控制值、桩顶过高、贯入度过大等情况，立即与监理、设计、业主等有关方面取得联系，共同研究确定，迅速做出处理。6.2.13 钢管桩防腐涂层修补沉桩完成后，对钢管桩整体进行检查，如发现在沉桩过程中出现破损情况，及时进行防腐修补处理，避免钢管桩锈蚀。6.2.14 夹桩施工桩施打完成后，及时由500t多功能驳（配50t吊机）进行夹桩作业，采用钢抱箍进行夹桩，纵横向安放双扣20#槽钢将其与周围已沉桩连成片，避免单桩因为自由长度过大或受到外力作用发生移位或倾覆。为适应当地水位差大（达8m）

28、的特点，保证夹桩能全天候作业，拟在每根基桩上设置一长5m的铁爬梯，作为临时竖向通道。夹桩时注意以下事项：（1）选择天气和海况比较好时进行夹桩标高放样，为保证桩身不被碰撞和保护桩身防护层，测放标高时工作船慢慢接近桩体，并在船侧安放足够的固定护舷或手提护球。（2）为了保证桩与钢抱箍间有足够的摩擦力，在用专用扳手拧紧抱箍螺栓时，边拧紧边用手锤在抱箍四周敲击，确保密贴。为保护桩身防腐层不被损坏，采取在钢抱箍、槽钢与桩身之间垫放橡胶垫的施工措施。6.2.15 截、接桩夹桩完成后，由测量人员实测桩偏位数据，再根据桩顶标高放样位置对桩顶进行切割或接桩并修平。桩顶低于设计标高时，用磁力切割器或气割除去锤击损伤

29、部位并用砂轮机磨平后，由500t自航多功能驳上的履带吊机起吊待接管节、对位后采用垫板式单向焊接工艺接高，对口定位点焊时对称进行。对接桩部分按照设计要求进行钢管桩防腐补涂。桩顶高于设计标高时采用普通电气焊切割工艺割除。当超高部分超过1m时，需用500t自航多功能驳（上配有50t吊机）配合，先将桩身表面的防腐涂层用气焊烧掉，再沿桩周缓慢切割，切割中方驳上的吊机必须吊住桩头，切割斜桩时先切割桩身腹侧，再切割背侧，并且在桩身背侧预留一段不切割，防止截下时桩头倾倒伤人或坠入海中，由吊机将切割下来的桩头吊走。6.2.16 沉桩检测钢管桩按设计要求的根数5根进行高应变检测，检测对象采取随机指定抽样检测，考虑沉桩分区情况，码头平台检测3根，靠船墩和系缆墩各检测1根。测试的桩号由现场设计代表及监理工程师指定，但对任何打桩出现异常情况的桩，如出现桩尖标高变化大，或终锤前贯入度偏大等情况的桩，将进行高应变动力测试。7、质量管理体系与检验标准7.1 质量目标为全面实现招标文件要求的工程质量目标，在施工全过程中，项目经理部将始终坚持“百年大计，质量第一”的思想，认真依照招标文件所明确的各项施工技术规范、规则和各项质量验收评定标准去组织实施。我们的工程质量目标是：工