CN102312436A - 钢管桩沉桩施工工艺 - Google Patents

Abstract

钢管桩沉桩施工工艺，它涉及工程建设领域的施工工艺。它包含以下工作步骤：测量放线、打桩船就位、管桩起吊、插桩和锤击。测量放线步骤包括扫海、工前测量；施工材料准备；施工船机准备和技术交底。打桩船就位步骤包括打桩船进场和打桩船抛锚定位。管桩起吊步骤包括钢管桩起吊就位和测量调整沉桩误差。插桩和捶打步骤包括钢管桩的插打和完工验收。它的施工效率高、加工质量好、零件缺陷少，垂直度偏差小，适用于各种场地施工，满足工程建设所需的精度。

Description

钢管桩沉桩施工工艺

技术领域：

本发明涉及工程建设领域的施工工艺，具体涉及一种钢管桩沉桩施工工艺。

背景技术：

随着海洋渔业和造船业的不断发展，对港口基础设施建设要求越来越高。千吨泊位、万吨泊位的出现使得港口工程任务巨大，而承载这一巨大任务的基石——钢管桩基础尤为重要。钢管桩广泛应用于码头、防波堤、护岸、船台等港口基础工程，钢管桩锤入海底一定深度，直接承受上层建筑的荷载和海水的腐蚀，因此对其质量要求比较严格。采取合理的施工工艺和施工方法制作钢管桩是保证工程质量的前提。茫茫大海，水流湍急，打桩船在海上沉桩，不仅需要解决水位变化条件下快速进行桩位平面坐标定位和斜桩的方向定位问题，还要在沉桩过程中实时动态跟踪监测桩顶标高。而大海上不可能像陆域那样布设点位众多的测量控制网，且常规的陆域测量网其测量控制点只能是从大陆单侧向外延伸，根本无法达到桥梁工程建设所需精度。

发明内容：

本发明的目的是提供一种钢管桩沉桩施工工艺，它的施工效率高、加工质量好、零件缺陷少，垂直度偏差小，适用于各种场地施工，满足工程建设所需的精度。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它包含以下工作步骤：测量放线、打桩船就位、管桩起吊、插桩和锤击。

所述的测量放线步骤包括扫海、工前测量；施工材料准备；施工船机准备和技术交底。

所述的打桩船就位步骤包括打桩船进场和打桩船抛锚定位。

所述的管桩起吊步骤包括钢管桩起吊就位和测量调整沉桩误差。

所述的插桩和捶打步骤包括钢管桩的插打和完工验收。

本发明的施工效率高、加工质量好、零件缺陷少，垂直度偏差小，适用于各种场地施工，满足工程建设所需的精度。

附图说明：

图1为本发明的总体工作步骤结构图，

图2为本发明的施工工艺流程图，

图3为本发明中沉桩放样过程的结构图，

图4为本发明的施工现场结构图，

图5为具体实施方式中三桩、单桩和六桩方案的参数表，

图6为具体实施方式中施工船机设备的选型表，

图7为具体实施方式中沉桩设备的选型表，

图8为具体实施方式中沉桩设备的参数表，

图9为具体实施方式中数控切割零件尺寸精度要求表。

具体实施方式：

参照图1-6，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含以下工作步骤：测量放线、打桩船就位、管桩起吊、插桩和锤击。

所述的测量放线步骤包括扫海、工前测量；施工材料准备；施工船机准备和技术交底。

所述的打桩船就位步骤包括打桩船进场和打桩船抛锚定位。

所述的管桩起吊步骤包括钢管桩起吊就位和测量调整沉桩误差。所述的插桩和捶打步骤包括钢管桩的插打和完工验收。

本具体实施方式的具体步骤如下：

一、测量控制点及施工坐标系的建立：工程开工前，对业主所提供的测量控制网点及水准点进行复测，并报请监理工程师验收认可，在此基础上利用全站仪引测，建立本工程的施工测量控制坐标系统。

本工程坐标系统为：北京坐标系统；高程系统为：85国家黄海高程基准面。根据业主提供的原始控制点，采用全站仪按一级导线要求在大堤上布设测量控制点。按三等水准测量要求布设高程控制点。控制点布设完成在报请监理复核批准后方可使用。

桩基平面位置及高程的控制：施工期间，水上沉桩定位拟采用GPS定位系统进行测量定位，采用T2经纬仪进行测量校核。GPS测量系统的组成：地面基准站和发射站、打桩船GPS接受定位系统、桩身扫描系统等。为此，施工前利用首级测量网点建立6502MK(双频RTK)GPS全球卫星定位系统接收站，利用打桩船上所安装的三台6502MK(双频RTK)GPS全球卫星定位系统接收器进行定位控制。

控制精度为：平面位置为10mm+0.5ppm、平面误差一般小于5cm；高程为10mm+0.5ppm、高程误差一般小于5cm，上述精度完全满足设计及规范要求。

钢管桩的放样方法：1、沉桩的放样：在船上适当位置选定A、D两点设置RTK流动站。设C为打桩导向架上桩身下端的位置。在打桩时使C点与设计桩位C_设重合，由于A、D与C有固定的几何关系，再令A-C的方位角为一定值时，则A、D的坐标也随之确定，称此时A、D的位置A_设、D_设为与C设相应的设计位置。反之，当船体按A_设、D_设定位时，则C点必与C_设重合。2、钢管桩沉桩的具体放样：工作开始前，将事先计算好的同C_设对应的A_设、D_设点的坐标分别输入A、D点上的RTK手簿中作为导航数据指示打桩船开航。根据A、D点的手簿屏幕显示的与设计点位的距离ΔS，调整船体使ΔS＜5cm，紧固锚链，使船体完全固定。为保证RTK打桩放样结果的正确无误，另在位于海堤的某已知点上设置全站仪，按C设点坐标计算出距离、方位角。当用RTK确定出C后，打桩锤工作前放置全站仪棱镜，进行检核。待确定无误后，才开始施工。打桩过程中采用铅垂线检查桩身垂直度。

二、钢管桩的装船与运输：1)装船：装船过程中，有一名质检员同步检查，并最终上船复查吊运构件与现场项目部要求的装船图是否一致，确保万无一失。装桩时，采用多点垫木，支点必须保持在同一平面上，并采取可靠的防倒、防滑措施，管桩且须设置支架，并用绳索紧固，防止滚动。2)运输：本具体实施方式管桩运输船舶优先考虑采用自航式甲板驳作为管桩运输船，该类型船舶装载管桩后吃水相对拖航拖轮吃水浅。运输船舶施工期间拟配备1艘1000匹锚艇，1艘2000t构件驳的运输。并将根据现场沉桩实际情况，及时增加拖轮和方驳。并根据现场沉桩实际情况，及时增加拖轮和方驳。

三、沉桩施工：沉桩设备选用：参照图7，针对以上桩型：Φ1900mm、Φ4300mm钢管桩施工流程相同，但施工时对主要设备要求不同，全部采用平底甲板驳水运至施工现场，采用250T履带吊吊桩。

沉桩工艺：本具体实施方式采用振动锤结合专用导向架工艺进行沉桩，沉桩施工时，钢管桩采用大型履带吊起吊(管桩起吊时桩末端采用专用滑车配合起吊)，或者增加一台50T履带吊配合起吊。本具体实施方式采用专用导向架，稳桩后振动锤插打钢管桩，停锤标准原则上采用标高控制。沉桩过程中随时检查桩身垂直度，发现垂直度偏差采用导向架上的千斤顶调整桩身垂直度。

钢管桩沉桩注意要点：a、沉桩前对打桩船的导向架、桩锤、动力机械以及电力线路等主要设备部件进行全面的检查，确保在打桩过程中的连续性。b、沉桩前要调整好桩的垂直度，在打桩时应保证随时检查管桩的垂直度。c、开锤前要仔细检查桩锤、替打与桩的中轴线是否一致，如有偏位及时纠正。d、桩在自重作用下并用桩锤打入3.0m后要复核桩身的垂直度，如发现问题必须校正后方可继续下沉。e、每节钢管桩的沉桩工作要一次下沉到位，以免由于土的恢复将难以下沉。f、钢管桩下沉深度原则上以设计的入土深度为标准。

沉桩质量控制：(1)、沉桩作业前，必须对沉桩水域水下地形进行探摸，对妨碍沉桩的障碍物必须清除。(2)、钢管桩运至现场应及时根据制作方提供的检验评定资料进行复检，做好复检记录，并报请监理工程师验收。(3)、起吊每根桩时必须清理锤帽，保持锤帽底面平滑无杂物。(4)、下桩前测量人员前必须观察桩架的垂直度，打桩船根据测量人员的观测结果及时调整导向架。(5)、下桩时采用导向架做导向，确保桩身垂直度。稳桩后测量人员观测桩身与桩架的轴线，如有夹角可适当调整导向架，严防出现偏心锤击。(6)、沉桩贯入度出现异常时，应立即停止施工，经与监理、设计、业主共同研究处理后方可正常施工。(7)、打桩船移船时，应密切注意锚缆状态，安排抛锚艇在现场值班监督，避免抽心锚缆等刮碰已打好的桩。(8)、沉桩控制应严格遵照设计及有关规范要求，沉桩过程中若发现异常现象，应立即停锤，及时会同设计和监理分析研究，当采取有效措施后方可继续沉桩。(9)、当沉桩偏位超过标准规定时，必须暂停施工，及时报请监理、设计，当解决方案确定后方可正常施工。

四、吊装设备：吊装机具：参照图8，吊装设备采用打桩或风机吊装专用船配备的630T履带吊进行安装；钢结构运输：平台钢结构运输采用甲板驳水运至施工现场。

五、钢结构制作：(A)、下料：风机基础构件全部采用数控下料，数控下料精度参照图9。

(B)、筒体的制作：1.拼板时板缝应平齐(错边量应≤0.1t(板厚)且≤3)；

2.焊接之前应仔细清除焊丝及焊件表面的油污、锈蚀及水分等，以减少焊缝中的含氢量；

3.每道焊层必须用钢丝刷清理干净，焊接应注意层次厚度；

4.对于每道焊缝的焊接应连续，不得间断，以确保其有合适的层间温度；

5.焊接时宜采用小电流多层次焊接，由双数焊工从中间向两头施焊，且每道焊层不能太大，焊接接头应错开50mm；

6.若环境温度低于5℃，应采取预热措施，预热温度为100～150℃；

7.焊接不致对其他焊缝形成刚性约束的焊缝；每条焊缝焊接时应保持其一端能自由收缩；手工焊焊接板缝时，应先焊端接缝，后焊边接缝；由双数焊工从中间逐步向前后，左右对称进行，以保证构件的自由和均匀收缩；

8.钢板拼接时开X型剖口，先二氧封底焊，再用自动焊，反面炭刨。采用自动焊时，应在板缝的两端设置引弧板和熄弧板其规格为100X100左右，厚度与所拼钢板厚度相当；

9.三角架主筒体和上斜撑分两片用油压机加工：1)钢材进行冷弯加工时，工作环境的温度不得低于-20度。2)在加工以前，还应根据零件的弯曲形状和所用的加工方法，划出必要的弯曲加工基准线，作为操作时的依据。3)在加工以前，应认真检查工件的表面质量，清除表面邮垢，特别是零件边缘和两断的割渣和毛刺。弯曲部分的号料凿印或洋冲点，应置于零件弯曲的凹面。4)使用模压加工的零件，在加工前必须先进行空载试压，检查压模的安装是否正确、可靠。在加工过程中，应经常检查模具固定螺栓是否松动，以防模具移位。5)碳素钢钢板弯曲半径小于10倍板厚时，应在弯曲部分端缘3-4倍半径的范围内倒圆；当板厚小于10毫米时，倒圆2毫米，当板厚大于等于10毫米，倒圆3-4毫米。当加工特小弯曲半径时，应在弯曲部分端缘的板边余量范围内，开割一个直径为余量2/3的半圆孔，并按以上标准倒圆；

10.零件加工过程中及加工完毕后的检查，均应以加工样板为准。

11.三角架主筒体和上斜撑采用卧造的方法来制作，以外板为基面制作。胎架的具体高度根据线型放样确定，同时增加胎架模板保证筒体的外观。

12.焊接时，开X型无根剖口内部，外部炭刨，出白后封底焊。在能确保全焊透的情况下可用开V型剖口，反面贴衬垫来代替。同时要保证筒体的同心度。

13.筒体和支撑的下端加放30mm的余量，结构制作时割除。

桩套管和下水平撑用滚弯机加工：1)圆筒形零件两边缘处的弧形，一般不便在三辊弯板机上轧出，故在加工前可先在油压机上压出(称为“压边”)，其宽度应不小于200毫米。圆弧与圆筒的曲率一致；2)为提高生产效率和加工质量，在辊压过程中可根据需要，使用各种垫片来矫正形状并消除零件的局部鼓出、波形等缺陷；3)在油压机上弯制的零件，在整个压制过程中应均匀搁置于下模上；4)圆筒形零件的压弯，不可由中间向两边进行，必须先压好两边弧形，再压中间，否则将使加工过程无法进行；5)当压角零件的长度大大超过角形压模的长度时，压角不能一次成形，而必须采取分段逐次压制的方法。每次弯折的角度如下：

零件压弯边宽mm＜70   70～100   100～150  150～300 ＞300

每次压角      ＞30° 30°-50° 25°-20° 20°-15°＜15°

同时，对分段压弯的零件，其后一段压制的位置应与前一段重叠约20～30毫米。

六、风机三脚架装配：1.筒体内部构件根据图纸结构线位置划线安装，无特殊要求的焊角根据常规来定。

2.制作三脚架的建造胎架。三个桩套管和主筒体的下方制作胎架，胎架上表面放置钢板，要略大于套管和筒体的直径。用水平仪打水平确保胎架的水平度。

3.在胎架上放置桩套管和筒体时要注意安装角度和垂直度。可用角尺和样板来确定角度。同时在所有筒管的外部将相贯线用线弹出，以便于后续的装配作业。

4.先安装下水平撑，再安装上斜撑。安装上斜撑时要用角度样板来检验。(注：安装时相贯线的位置要对应，要矫正筒管变形)

5.完工后要进行完工测量，桩套管和主筒体的中心线之间的误差≤5mm。

七、平台吊装：(1)施工准备工作：1、由技术负责人组织各班组带头人熟悉图纸，吃透设计意图，明确各自的制作安装要点，要制定相对的措施，编制详细的加工工艺。

2、编制工艺流程。

3、组织技术人员学习图纸会审纪要及设计交底记录，了解设计意图，明确重点部位的做法及要求。

4、核对来料的规格、尺寸和重量进行检查。

5、根据工艺要求准备必要的工艺装备。

6、钢结构构件吊装前必须对构件进行全面的检查是否满足设计要求，如构件尺寸、型式、连接套管的直径及位置等是否符合设计要求、相配套的构件是否齐全。同时还要进行钢结构外观检查：是否变形、表面是否有破损、油漆面是否完好等。

7、钢结构构件吊装前，必须进行施工过程中间结构强度和稳定性计算，必要时取得设计单位的认可后，方可进行吊装。

8、吊装时绑扎处采取橡胶或木材垫护，防止损伤，构件擦伤防腐涂层。吊装时小心轻放防止碰撞。不随意扩孔或开孔。

九、吊装测量：1、安装校正：建立安装测量的三校制度：钢结构安装过程中，基准线的设立、平面网的投测、闭合、排尺、放线以及标高控制等一系列的测量准备工作相当重要，当吊装就位后，就由吊装过渡到校正阶段，吊装以后必须进行三次校正。

2、进行初校，确定错位值：初校是就位中心线的控制和调整。通过初校确定错位值的目的，就是即要保证接头的相对对接尺寸符合设计要求，又要考虑调整扭曲、垂偏标高等综合安装尺寸的需要，保证就位尺寸。

3、调整垂偏：安装紧固后，钢结构已具有一定的刚度和一定的空间尺寸，这时应对钢结构吊装后的垂直度进行全面的重新校正。校正的方法是借助千斤顶或葫芦进行推或拉的校正，使垂直度偏差达到允许偏差的要求。

十、垂直度的校正：钢结构平面轴线及水准标高核验合格后，排尺放线，吊装就位在基础上。用经纬仪检查垂直度的方法是用经纬仪后视下端的定位轴线，互相垂直的两个方向中心线投影均与定位轴线重合，或误差小于控制要求，认为合格。垂直度偏差在紧固前后都应严格控制。

十一、完工验收。

本具体实施方式的施工效率高、加工质量好、零件缺陷少，垂直度偏差小，适用于各种场地施工，满足工程建设所需的精度。

Claims (5)

1.钢管桩沉桩施工工艺，其特征在于它包含以下工作步骤：测量放线、打桩船就位、管桩起吊、插桩和锤击。

2.根据权利要求1所述的钢管桩沉桩施工工艺，其特征在于所述的测量放线步骤包括扫海、工前测量；施工材料准备；施工船机准备和技术交底。

3.根据权利要求1所述的钢管桩沉桩施工工艺，其特征在于所述的打桩船就位步骤包括打桩船进场和打桩船抛锚定位。

4.根据权利要求1所述的钢管桩沉桩施工工艺，其特征在于所述的管桩起吊步骤包括钢管桩起吊就位和测量调整沉桩误差。

5.根据权利要求1所述的钢管桩沉桩施工工艺，其特征在于所述的插桩和捶打步骤包括钢管桩的插打和完工验收。

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