试桩专项施工方案Word文档格式.docx
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底板采用桩基础;
船坞泵房和坞首结合布置;
坞口施工采取地连墙围护支撑方案施工工艺。
1.1.2建设单位:
设计单位:
监理单位:
施工单位:
1.2、自然条件
1.2.1气候条件
工程区冬季以西北风、东北风为主,夏季以东南方向的海洋季风为主,春秋为过渡期,以偏东风为主。
1.2.2地形地貌
工程场地地貌类型属长江三角洲冲积平原,成陆时间较晚。
陆域原为农田,现吹砂堤筑而成,地势较平坦,局部略有起伏。
1.2.3土层的构成与类型
拟建场地在勘探深度50m范围内的土体,根据其成因类型、土层特征及物理力学性质自上而下划分为6个工程地质层12个亚层。
①-1冲填土:
该层普遍分布,层厚1.80~3.50m,层底标高1.10~3.20m。
①-2素填土:
该层普遍分布,层厚0.70~2.00m,层底标高0.10~2.20m。
②-1粉土夹粉质粘土:
局部夹淤泥质粉质粘土,该层普遍分布,层厚1.00~1.90m,层底高程-1.10~0.70m,工程性能较差。
②-2淤泥质粉质粘土夹粉土:
该层普遍分布,层厚4.50~6.00m,层底标高-6.10~-5.10m,工程性能差,为软弱层。
③-1粉质粘土夹粉土:
该层普遍分布,层厚4.00~6.00m,层底标高-11.60~-9.30m,工程性能差。
③-2粉土夹粉质粘土:
夹软塑状粉质粘土薄层,该层局部分布,层厚3.50~4.00m,层底标高-15.10~-14.55m,工程性能差。
③-3粉砂夹粉质粘土:
局部夹软塑状粉质粘土薄层。
该层普遍分布,层厚1.20~8.50m,层底标高-14.78~-13.40m,工程性能一般。
③-4粉质粘土夹粉土:
不均匀,局部夹薄层粉土。
该层普遍分布,层厚0.50~7.00m,层底标高-23.20~-18.12m,工程性能较差。
④粉砂夹粉土:
局部夹薄层粉质粘土。
该层普遍分布,层厚3.00~10.50m,层底标高-22.55~-19.99m,工程性能一般,可选作桩端持力层。
⑤粉质粘土:
含铁锰质结核,该层普遍分布,层厚6.50~9.00m,层底标高-36.10~-33.30m,工程性能一般,可选作桩端持力层。
⑥-1粉砂夹粉土:
含云母碎片,局部夹薄层粉质粘土。
该层局部分布,层厚3.00~3.50m,层底标高-37.94~-36.30m,工程性能较好。
⑥-2粉细砂:
该层普遍分布,土层未揭穿,工程性能较好,是良好的桩端持力层。
1.2.4水文地质条件
地下水类型主要为孔隙潜水及I承压水,孔隙潜水主要赋存于⑤层级以浅各土层,其中③-3及④层赋水性较好;
I承压水主要赋存于⑥层中,⑤层为隔水层,隔水层厚度达8m左右。
对本工程有影响的是孔隙潜水。
工程场地地下水与长江水相通,水位变化受长江潮汐影响明显。
地下水水质对混凝土有微腐蚀性,对钢结构有弱腐蚀性。
1.2.5设计水位
设计高水位:
+3.19m(累积10%高潮位)
设计低水位:
-0.18m(累积90%低潮位)
进出坞设计水位:
1.50~3.50m
1.3、综合检测执行的规程规范
中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)
中华人民共和国行业标准《港口工程桩基动力检测规程》(JTJ249-2001)
中华人民共和国行业标准《港口工程基桩静荷载试验规程》(JTJ255-2002)
中华人民共和国行业标准《港口工程桩基规范》(JTJ254-98)
二、试桩方案
2.1、沉桩设计参数
检测方法为抗压静载试验及高应变动力试验。
本工程PHC管桩总数为10829根,根据设计要求,从中选取24根作为试桩。
抗压静载试验试桩参数如下:
型号
设计桩长(m)
试桩桩长(m)
数量(根)
单桩承载力(KN)
桩底标高
部位
PHC-AB600(110)
26
36
8
1180
-35.1
坞室底板
38
42
1
1440
-36.2
900T门机轨道
PHC-AB800(120)
18
31
1000
-27.9
坞首边底板
43
1800
-39.7
坞首泵房
抗压静载试验试桩为非工程桩。
高应变动力试验试桩参数如下:
9
-35.9
坞首空箱
27
2
-25.9
坞室空箱廊道
高应变动力试桩为工程桩。
2.2、试桩位置的选择
由于抗压静载检测所占空间较大,且试桩的顶标高需高出地面标高1m以上,因此试桩位置宜选择方便复打时桩架进出的位置,不能选在施工便道上,不能影响正常施工,具体根据现场施工情况而定。
三、管桩施工
3.1、一般规定
1、现场应“三通一平”,满足桩机承重、运输和施工要求,应查清地下管线、地下障碍物等情况并加以处理。
2、施工前,应查清场地工程地质情况及水文地质情况,施工场地和临近区域内的现有建筑物、地下管线及地下构筑物等埋藏情况、施工现场的高压线及电话线路等情况。
3.2、PHC管桩的制作、运输及储存
本工程PHC管桩数量比较多,制作持续时间长,我们将委托具有专业资质的管桩厂进行制作。
制作完成后,由水路运输至临近码头,将资料报予监理,并通过监理现场验收合格后,再通过平板车运送至施工现场。
管桩为先张法预应力混凝土结构,采用标号不低于PO42.5的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥,细骨料采用洁净的天然硬质中粗砂,细度模数为2.3~3.2,粗骨料应采用碎石,其最大粒径不应大于25mm。
管桩制作采用专用的生产工艺,预应力张拉采用张拉机进行,螺旋箍筋用绕丝机缠绕,管桩混凝土采用离心机成型,最后用高压釜进行蒸养,以达到设计的高强度要求。
出厂前,应认真地进行逐根检查,质量检验合格,盖上有关印记,并附出厂质量保证资料。
管桩吊装采用专用型卡具,装车后,用钢丝绳固定,并用手动葫芦将钢丝绳张紧,同时设置防止滚动的楔形块,底层应设置垫楞,支点保持同一平面,各层间可不设垫木。
现场堆放选择坚实的场地,底部设置木楞,堆高不等超过3层。
管节堆垛时要注意其稳定性。
3.3、PHC管桩的施工流程
测量放线→桩机就位→起吊管桩→检查桩位→沉下节桩→焊接接桩→沉上节桩→测量偏位→达到停锤标准→移机至下一桩位。
3.4、沉桩机械的选择
我们将选用转场灵活、施工效率比较高的DH508-105M履带式打桩机或步履式打桩架,其技术性能为:
单节最大桩长15.0m;
接桩高度1.0m;
桩锤高度8m;
富裕高度1.0m;
总计高度25.0m。
故确定桩架高度为27.0m,桩架起重能力为45t,远大于桩重、桩锤重及替打重之和,能满足施工要求。
根据桩锤的锤击应力应控制在桩身材料强度的允许范围内;
保证试桩打到设计要求的深度或设计的承载力的选锤原则。
进行φ600mm桩施工时选用D80柴油锤,进行φ800mm桩施工时选用D100柴油锤。
由于现场桩基数量较多,为确保工程进度,保证沉桩质量,本工程拟引入6~8台打桩机同时进行沉桩施工,同时配备6~8台40t履带式起重机,进行管桩的现场吊运喂桩。
设备人员进场后立即做好设备人员进场报验资料,并报予监理,经监理检查合格后,才能施工作业。
3.5、测量放线
根据平面位置及坐标,桩位放样采用全站仪在控制点上设站,用极坐标方法定出中心位置和主要轴线或辅助施工基线。
然后依据轴线或施工基线,采用J2经纬仪配合钢卷尺测放桩位。
桩位放样由专业测量人员进行。
放桩位前,作出测量图。
测量图应经计算、校核、并经监理工程师审核签证后方可使用。
用白灰(或小木桩)画出桩位,其桩尖与样桩重合,在打桩过程中随时检查修正,旁边用小竹片标上沉桩区域及沉桩编号。
桩位测放后上报测量放线资料,并经监理现场验收后方可进行施工。
3.6、沉桩前的准备
沉桩场地要满足打桩机安全平稳行使的要求,为此,在原有沿船坞中心线修筑施工便道的基础上,再加大投入,保证桩架沿船坞东西向行走平稳,再铺垫路基箱,确保在地势较低的船坞内安全平稳行走。
桩垫木用松木制作,与桩截面一致,厚5cm,必要时候,桩垫木加厚。
沉桩控制原则:
以标高控制为主,贯入度控制作参考。
3.7、沉PHC管桩
(1)、沉第一节桩
第一节桩的沉桩质量非常关键,其沉桩的好坏将会对接下来沉桩的垂直度、桩顶完好等产生影响。
1、下桩
先用吊车采用大、小钩两端钩吊办法将第一节桩喂送至桩机前,吊点位置在距桩端0.1L处(L为桩节长度)。
桩机用大、小钩两点吊捆绑第一节桩,桩尖在小钩方向。
桩顶安放好桩帽后,大小钩同时起吊。
吊至高1.5m左右后,小钩停,大钩继续提升,通过桩架的协调运动,待桩帽进入替打后,完全松掉小钩。
下桩时,桩尖对准白灰线(或小木桩)稳桩。
桩架自动调直后,正侧面用二台经纬仪成90°
对准进行垂直度观测,如果倾斜,通过移动桩架或伸缩龙口进行调直,而不应通过桩架的调直而调直桩。
下桩过程中,用正侧面经纬仪控制桩身垂直度,桩锤、桩帽、桩身要始终在同一垂直线,以免产生偏心锤击。
下桩完毕后,经经纬仪再次监测方桩垂直度后,可开始稳桩。
桩插入时的垂直度偏差不得超过1%,如果超差,及时调整,但须保证桩身不裂,必要时拔出重新下桩。
②、稳桩
下桩完毕后,经经纬仪再次监测管桩垂直度后,可开始稳桩。
稳桩的过程应是松大钩,然后再压锤。
松大钩要求大钩起吊力慢慢减小,随着桩的入土,大钩将不会承重,此时解除大钩,观测桩的垂直度,可对桩的垂直度进行调整。
大钩解除后,可以压锤。
压锤的力量应注意控制,防止溜桩,随着桩的继续入土,应随时监测桩的垂直度。
如有偏差,可以停止压锤,调整桩的垂直度,压锤结束后,应观测桩的垂直度,可对垂直度再次进行调整。
③、锤击
压锤结束,垂直度调整后,即可进行锤击,为了防止溜桩,造成桩倾斜及损桩,开始锤击时,采用空锤试击后,再将锤的能量应调至1~2档。
(2)、电焊接桩
对于轨道桩,需进行接桩处理。
当第一节桩沉至离地面0.8~1.0m时,停止锤击。
将第二节桩吊起与第一桩对位后进行焊接。
接桩时可以在第一节桩顶上临时点焊二块挡板,利于第二节桩就位容易和就位精确。
对接精度要求上下节桩轴线错位不大于2mm。
下节桩若倾斜,上节桩仍应对准其轴线。
为保证两节管桩接头处的平整度,若两节管桩拼接处缝隙较大,则填塞钢板焊实。
焊接前,对端板除污、除水、除油、除锈,坡口处呈金属光泽方可施焊。
采用半自动焊接工艺,半自动焊采用NBC—500二氧化碳气体保护焊设备,焊丝采用SH.ER-50-6;
采用电弧焊接采用E43电焊条,配备两台电焊机,尽量缩短电焊时间。
焊接时电流强度与所使用的焊机、焊丝或电焊条相匹配,送丝均匀。
表面加强焊缝高度为1~2mm,力求平滑。
焊接外表面不得有明显的咬边、焊瘤、焊渣、凹痕、夹碴,发现缺陷及时返修,但同一条焊缝返修次数不得超过2次。
(3)、沉上节桩
焊接结束后,根据规范要求让其自然冷后方可继续锤击沉桩。
焊缝在冷却过程中不能沾水。
锤击沉桩开始时开最低能量档,甚至空锤敲击几下,待桩有明显贯入度后,方可加大能量继续沉桩。
标高控制利用架设水准仪引测高程控制点通过观测送桩杆上的刻度线进行高程控制。
桩顶标高用水准仪控制:
桩顶标高=水准点高程+仪器高度(读尺)—桩垫木厚—送桩杆读尺数。
本工程桩基设计属摩擦端承桩,沉桩以设计桩尖标高控制为主,标高及最后贯入度双控为原则。
(4)、停锤标准
本工程桩基属摩擦端承桩,沉桩以设计桩尖标高控制为主,贯入度控制作参考。
(5)、沉桩记录
沉桩记录分阵次记录,一般以桩身每下沉1m为记录单位,当桩端穿越硬夹层或硬土层,按0.5m为一阵;
当沉桩设计标高时以0.1m为一阵。
最后贯入度按最后10cm或最后30~50击的平均下沉量为主。
沉桩记录应详尽如实,测量人员在施工现场及时观测记录,确保数据的真实有效。
(6)、检测
按规范要求对桩基进行大小应变检测,小应变检测桩身结构的完整性,大应变检测桩身垂直承载力。
(7)、沉桩工程质量保证措施
①、由于受土压力的影响,坞室空箱、坞尾空箱的PHC管桩打设完成之后,在坞室大开挖时会向船坞内侧偏移,因此为了减少桩位的偏差,在进行坞室空箱、坞尾空箱桩基施工时预留偏移量,坞室东侧空箱下方的PHC管桩向东偏移8cm,船坞西侧空箱下方的PHC管桩向西偏移8cm,坞尾空箱的PHC管桩向北偏移8cm。
②、下桩时桩位偏差<10mm,严格控制第一节桩的垂直度,不得超过1%桩长,如有偏差,必要时应重新下桩。
稳桩与锤击应特别注意防止溜桩,否则对桩架以及桩本身都会造成损坏(在溜桩过程中,桩身承受拉应力)。
③、偏心锤击会引起桩顶点受力而不是面受力,易造成桩顶破碎或桩身破坏。
要求端板平整,端板与桩身垂直;
下节桩倾斜度控制在规范要求指标内,中节桩和上节桩也要保持垂直,中心线保持一致;
桩架与桩保持平行;
桩帽内的桩垫木要平整。
④、桩体质量也是保证沉桩质量的重要因素,沉桩前,要检查桩顶的平整度,桩身是否有明显的质量缺陷,如果有上述问题,应停止施打该桩。
⑤、防止溜桩的具体措施:
首先刚开始压锤时,要特别注意压锤的重量;
其次,刚开始锤击沉桩时,开最低能量档,甚至空锤轻轻敲击几下,待桩有明显贯入度后,方可加大能量继续沉桩。
⑥、沉桩过程中如遇下列情况,如贯入度剧变(指贯入度突然增大或减小);
桩身突然发生倾斜、移位;
桩顶破碎或桩身产生裂缝。
必须立即停锤通知有关部门协商处理。
(8)、沉桩注意事项
①、桩采用重锤轻打,桩垫厚度要满足施工要求,确保桩头不破损和桩身不出现裂缝。
②、由于桩间距离较小,为防止挤土效应对桩位的影响,注意打桩顺序,控制打桩速度,以减小打桩时挤土效应的影响,保证工程质量。
③、管桩施打前用墨汁在桩身按要求画好标尺,保证沉桩过程能准确记录,当贯入度达到要求而标高未达到设计标高时,应继续锤击贯入度100mm或锤击30~50击。
当桩底标高已达设计标高,而贯入度仍较大时,应继续锤击使其贯入度接近控制贯入度。
④、沉桩过程中安排专人作好沉桩记录,如出现贯入度反常、桩身位移、倾斜过大或桩顶破损,应查明原因,进行必要的处理后方可继续进行施工。
⑤、按设计要求作好施工中的各项监测,并对各项监测数据及时进行统计分析、上报,指导施工。
四、综合检测原则及内容
4.1、综合检测原则
结合本工程具体条件、设计要求、施工需要,采用先进的检测设备,由专门从事检测的工程技术人员进行现场检测和室内分析。
通过基桩施工检测,确定船坞的基桩抗压承载力。
4.2、综合检测内容
整个基桩综合检测工作分为两项内容,具体安排如下:
基桩抗压静荷载试验。
对船坞基桩进行单桩竖向抗压静荷载试验,共十一组,其中坞室八组,900T门机轨道一组,坞首边底板一组,坞首泵房一组。
基桩高应变检测。
对船坞工程进行基桩高应变检测,共十三根,其中坞室九根,坞首边地板一根,坞首泵房一根,坞室空箱廊道两根。
五、综合检测方法
5.1、基桩抗压静荷载试验
5.1.1试验目的
采用接近于竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法,确定单桩竖向抗压极限承载力。
主要对船坞基桩进行试验(共11组),以确定基桩的实际抗压承载力。
5.1.2试验原理
单桩竖向抗压静荷载试验建议采用堆载法做反力装置,如下图1(堆载法)、图2(锚桩法),由一个钢梁平台、四个垫墩、千斤顶和实物堆载组成。
实物堆
载采用5T重钢锭。
千斤顶置于试桩和钢梁平台之间。
四个垫墩起到支撑钢梁平
台的作用。
千斤顶向上顶钢梁平台时,试桩受向下的压力作用,而反力通过实物堆载提供。
在此过程中通过独立基准系统和安装在桩顶的位移计(百分表)观测
图1:
竖向抗压静载荷试验安装示意图(堆载法)
图2:
竖向抗压静载荷试验安装示意图(锚桩法)
试桩桩顶沉降量和下压力的变化关系,就可以判断试桩的抗压承载力。
5.1.3试验桩的要求
为了验核设计要求也为了提供设计依据,均以出现桩身或桩周土体破坏情况为加载终止条件。
十一组试桩在沉桩后14~28天进行,最大加载量以设计荷载
为限,如果加载至设计荷载仍未出现破坏情况,试验同样终止。
5.1.4试验仪器设备
加载系统由3只3200kN级油压千斤顶与一套高压油泵系统组成,用0.4级标准油压表控制加载量。
千斤顶和油泵连接到测试分析仪,自动控制其加压、卸载和补载的过程。
量测系统为RS-JYB静载自动测试仪及配套位移计、压力传感器,位移计安装的原则按试验中心对称分布四只,量测精度为0.01mm,与独立的基准梁和基准桩系统连接。
沉降位移读数全部由测试分析仪按预设的时间读取。
试验全过程避免人为干预,以保证数据的准确性、真实性。
基准系统通过在距离试桩中心大于2.5m距离处打入4根钢管,入土深度不少于1.5m,再由2根22#槽钢共同组成。
槽钢一端固定,一端为自由搁置。
整
个基准系统为与试桩平台分开的独立系统。
5.1.5试验方法
试验方法按中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规程》(JGJ106-
2003)、中华人民共和国行业标准《港口工程基桩静荷载试验规程》(JTJ255-2002)的要求进行,采用慢速维持荷载法。
(1)本次试桩每级荷载增量按预估极限荷载的十分之一确定,第一级荷载为加荷增量的两倍,分9~10级加荷。
卸荷量为加荷量的两倍,共分5~6级卸荷。
(2)每根试桩均应按照三个循环进行加载和卸载,前二个循环最大加荷值为预估试验荷载的0.7倍,第三个循环的最大加荷值为试验终止条件时的荷载,第三个循环最大荷载需维持48小时,第三个循环卸载24小时后记录最终回弹量。
(3)加载:
每次加载后测读采样时间为:
5、15、30、45、60min,以后每隔30min测读采样一次,直至桩顶沉降量达到相对稳定标准,进行下一级加载。
(4)稳定标准:
在某级荷载作用下,60min内对应的沉降量小于0.1mm,可定为该级沉降达到稳定。
(5)终止加荷条件(依JTJ255-2002):
当出现下列情况之一时,即可终止加载。
桩顶总沉降量超过40mm,且在某级荷载作用下,桩顶沉降量为前一级荷
载作用下的5倍或Q-S曲线出现可判定极限承载力的陡降段。
某级荷载作用下,24h尚未达到相对稳定标准。
加载已达到试桩设备的承载能力。
在加载过程中,发现试验桩桩顶偏离轴线的位移过大,危及试验安全。
检验性试验的加载量达到设计要求。
(6)卸载:
每级卸载量为每级加载量的2倍。
每级卸载后测读60min,按5、15、30、60min进行测读,即可卸下一级荷载。
荷载卸至零时,应测读稳定的残余变形,测读采样时间为:
5、15、30、60、90、120、150、180min。
(7)单桩竖向抗压极限承载力的确定
取Q-S曲线发生明显陡降的起始点对应的荷载值。
取S-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。
加载终止条件为未达稳定情况时,可取不稳定荷载的前一级荷载值。
对于缓变型Q-S曲线按总沉降量确定:
本工程宜取S=40mm对应的荷载值。
5.2基桩高应变动力检测
5.2.1检测目的
通过基桩高应变动力检测,检测工程桩单桩极限抗压承载力及桩身完整性。
5.2.2检测原理
高应变动力检测法的基本理论是一维波动方程的理论。
一般情况下,桩身可看作是一根弹性杆件,在瞬态冲击荷载作用下,其轴向位移u可用一维波动方程来描述:
式中
为应力波在桩身的传播速度,
为桩身弹性模量,
为桩身的混凝土密度。
根据波动力学理论:
可得到应力波作用下桩身内力F和质点运动速度V的关系:
一次锤击过程中曾达到过的最大静反力即所求的静极限承载力:
对初打的基桩采用CASE法,对复打的基桩采用CAPWAPC法进行实测曲线拟合分析,推算桩周土对桩的阻力分布,推断单桩极限承载力。
当然,由于桩土系统的复杂性,所用方法是多种因素综合性的,是理论、实践、数据和经验积累相结合的。
5.2.3检测前的准备
(1)检测前必须进行桩顶处理,确保桩顶的整平。
(2)被检测桩进行初复打试验时,初复打间隔时间必须达到规范规定的桩周土体恢复时间及设计要求的最短间隔时间;
(3)进行高应变动测的基桩在依据设计要求的基础上采取随机抽检的原则。
(4)委托方应向检测方提供有关测试所需的资料(地质资料、桩位图、施工记录等)。
5.2.4测试仪器设备
(1)设备名称:
RS高应变基桩动测仪。
(2)采用专用的检测传感器
传感器:
RS专用的力和加速度检测传感器(高应变)。
(3)激振装置
a.打桩机配合进行初复打试验,拟采用D80锤。
b.自落锤配合进行复打试验。
(4)设备配置及流程图
5.2.5检测步骤
1)清理桩头至平整并设置桩垫;
2)用膨胀螺丝将力传感器和加速度传感器分别对称安装在桩顶以
下桩身两侧使其固定;
3)选用适当的重锤(锤型)、合理的落锤方法、高度敲击桩顶;
4)记录波形良好的曲线。
5)分析拟合实测数据、提供试验报告。
六、质保措施
(1)试桩工作严格按照国家和行业有关的规范、规程及当地质检站的要求进行。
(2)及时检测,反馈信息,数据异常,及时分析,指导施工;
(3)严格按照质量保证体系办事,做到了层层落实,层层把关,始终坚持“坚持质量第一,满足用户需要,提供最佳服务,确保质量效益”。
从项目申请委托到报告送交被检测单位,均按照检测工作程序工作。
(4)重视现场数据采集工作,现场作业记录表格,原始记录数据需经检验后整理,发现异常时要复核校核,然后整理成初步成果及报表。
(5)做好现场工程日记,记录施工进展情况,以及对检测数据可能产生影响的气象、地面环境变化和检测工作等情况。
七、安全管理
7.1、安全管理目标
在本工程施工中,要求杜绝重大伤亡事故,减少一
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