大型組合鋼板樁振動下沉工藝方法

2023-10-20 06:28:32

專利名稱：：大型組合鋼板樁振動下沉工藝方法
技術領域：
：本發明屬於水運工程
技術領域：
。特別涉及一種大型組合鋼板樁振動下沉工藝方法。技術背景-鋼板樁於20世紀初在歐洲丌始生產，由於歷史的原因，目前我國的鋼板樁年消耗量只佔世界的三百分之一，與我國鋼鐵總量佔世界三分之一的消費總量極不相稱。受円韓和過去蘇聯影響，市場主要以U型鋼板樁居多，Z型則很少使用。20世紀50年代，我國首次在鐵路橋梁圍堰施工中，i鐵道部大橋局從原蘇聯引進使用。由於受廉價土地資源及人力資源的影響，加之國內生產基本處於空白狀態，作為金屬建材的鋼板樁，在我國的應用與發展仍然十分緩慢。20世紀末，隨著中國工業化進程的發展，鋼板樁在國內的應用越來越頻繁，需求量不斷增長。2000—2001年，馬鋼先後生產HP400系列鋼板樁5000餘噸，成功地應用於國內外的鋼板樁工程。毫無疑問，21世紀上半葉，鋼板樁的廣泛應用必將開創中國水工及基礎施工建築領域的新紀元，成就中國建築工法的新革命。差距就是潛力，中國目前鋼板樁應用與推廣與幾年中國的H型鋼應用與推廣的市場形勢有著相當大的雷同。而鋼板樁沉樁施工技術的掌握與發展，就是各施工單位所面臨的一大技術難關。目前中國經濟正處於歷史的大發展時期，國家有關部門己著手編寫鋼板樁的有關標準。據調研，未來的1020年，我國的水域改造及臨江靠海地區的基礎建設將為鋼板樁應用提供廣闊的空間。
發明內容本發明的目的是提供一種大型組合鋼板樁振動下沉工藝方法，它是高效優質完成陸地進行鋼板樁沉樁施工的方法，。大型組合鋼板樁平面布置圖如圖1所示。主要是-l.工程沉樁施工錘型的選定方法，計算樁身靜側摩阻力與振動力之間的關係，確定經驗公式。2.沉樁施工過程控制數據並與實際施工工況相適應的經驗參數。3.—整套鋼板樁陸地沉樁施工操作規程。一種大型組合鋼板樁振動下沉工藝方法l.使用APE400型液壓振動錘振沉主樁、輔樁的錘體夾具改造方案。1.1沉樁錘型的確定根據幾種經驗方法估算的總動側摩擦阻力Tv，經綜合分析確定Tv後所初選的振動錘若滿足以下三個基本條件，即可選定振動錘型(1)振動錘的激振力P。大於被振沉構件與土的動側摩擦阻力Tv;(2)振動錘系統的總重量Q。大于振沉構件的動端阻力R"(3)振動錘系統的工作振幅A。大于振沉構件到要求深度所需最小振幅A。若校核時發現P。〈Tv時，則應減少估計沉入深度，或選取更大功率的振動錘；若P。遠大於Tv，則應增加估計沉入深度或選取功率較小的振動錘。同時在這兩種情況下，還分別校核Q。>Rv和A。〉A的情況。總之反覆計算直到三個基本條件均滿足時為止。通過各種經驗公式驗證，按照地質參數特徵並結合現有設備(APE400型液壓振動錘)的技術參數情況進行計算，得出使用APE400型液壓振動錘振沉主樁時，最大振動側摩阻力Tv為228.33t。現有APE400型液壓振動錘最大激振力可達320t，能夠滿足振沉主、輔樁的需要。1.2振動錘的改造碼頭前牆採用我國首創的大型H和AZ型組合鋼板樁，需先穿過20餘米厚的密實砂層後至設計標高，入泥32佘米。經核算需要約230噸以上激振力的大型振動錘，才能將樁沉至設計標高。將兩臺APE400型液壓振動綞由原先振動壁厚250mm鋼筋混凝土大圓筒.的夾具，改為振動厚度小於'80mm的鋼板的夾具，重新設計製作了相應的過度梁，其它構件不變，振動錘性能不變，完成本工程鋼板樁振沉施工任務，使新結構在此複雜惡劣的地質上成為可能，改造的兩臺APE400型液壓振動錘起到了決定性的作用。(1)在不傷害夾具原結構的原則下，卸下原夾齒，加工一對滿足要求的加長夾齒。在主樁腹板布置兩個夾具，APE400型錘原配兩個夾具，不需要再製作。錘的長方向亦於主樁腹板平行布置，重新設計製作一個與之相適應的過渡梁。①改造後的夾具，非工作狀態時間距為90咖，兩齒各可伸縮45誦，全伸出後淨距為0。②為防止主樁受力部位變形，經核算將單個夾齒面積為897.6cm2。③為克服夾具組裝時空間不足的限制，將兩側夾齒均分成兩段，一段在導向槽內叫滑塊，長度為195咖；另一段在導向槽外露部分叫夾齒，長度為150mm，總長為345鵬。④為保證導向槽的強度和剛度，經核算，材質採用40Cr並進行熱處理。⑤考慮主樁腹板較薄，為防止夾緊後牙齒處鋼板變形，新做夾齒的牙齒改為113°。這樣既夾的牢，也減小了板被夾處的變形。⑥為克服夾具和過渡梁之間聯接時空間狹小操作不變的困難，採用通孔穿螺栓的方式進行聯接。⑦為使夾具夾主樁，對位快捷準確，在原夾具下端兩側各增加外傾30°長短不一的導向板。(2)設計、製作一個適合於輔樁施工且與APE400型液壓振動錘錘體相匹配的液壓夾具，從而達到輔樁錘型的改造任務。通過嚴密的計算，設計出的適用于振沉輔樁的新夾具能夠進入相鄰兩根主樁之間的空隙中，確保輔樁能振沉到設計標高，不受主樁樁頂高度的影響。2.雙層雙向固定式導架結構和鋼板樁沉樁質量控制方法2.1雙層雙向固定式導架結構採用300mmX300mm和600mmX200mm的H型鋼為主要構件材料，焊制長12m，高4m，一次可打7根H樁的雙層雙嚮導向架。通過導向架上下兩層的導向槽控制H型鋼板樁的沉樁位置。導向架的固定依靠布置在導向架兩側的4根導樁作為基礎，通過導向架梁與導樁的焊接固定形成一個穩定的結構體，從而保證導向架在沉樁過程中起到H型鋼板樁的限位作用。2.2鋼板樁沉樁質量控制方法(1)使用水準儀覆核導向架上的水平控制線是否保持在容許的誤差範圍內(土5mm)。(2)在覆核導向架上水平線偏差的同時，使用全站儀分別測出分布在導向架上的流動控制點坐標，與相應的理論坐標相比較，得出導向架四角安裝偏差值,以指導導向架4立置的調整。3.鋼板樁沉樁施工工藝。採用先將主樁按照三步送打的方式振沉至設計標高，然後通過鑽孔擾動局部土體後，再將輔樁振沉至設計標高的施工方法。在20m厚砂層地質中，使用振動錘振沉樁，結合電動旋挖鑽機擾動土體的工藝方法，通過實踐證明是成功的。選用一臺250t打樁吊車(杆長58m，雙鉤履帶式吊機)配APE400型液壓振動錘，在沉樁流水前方進行主樁(HZ975B型鋼板樁)插打並送樁至設計標高施工；一臺150t打樁吊車(杆長48m，雙鉤履帶式吊機)配APE400型液壓振動錘，在流水線後方進行輔樁(AZ1810/10型組合鋼板樁)的插打施工。為了提高施工效率，保證施工安全，給150t打樁吊車配備一臺55t履帶式吊車進行穩樁(餵樁)施工。同時在主樁、輔樁施工流水之間布置一臺電動履帶式旋挖鑽機，在輔樁施工前進行樁位鑽孔施工，擾動周圍土體，並分別在主樁、輔樁施工流水處各配備一臺EX200型履帶式反伊挖掘機進行基槽開挖施工，確保鋼板樁振沉至設計標高。①主樁振沉施工採取跳躍式往復打法。布置兩臺經緯儀，實時監測主樁在振沉過程中，垂直板樁牆縱軸線方向和沿板樁牆縱軸線方向上的垂直度偏差。②每根主樁初打一次使樁頂到達導架頂面以上約0.5m的高度即可將導架抽出。再將導架0#樁位置的導向槽套入己沉完的6#樁上，作為第二組預沉主樁的施工導向。③主樁送樁至設計標高並回填好基坑後，進行輔樁樁位測放，使用電動旋挖鑽機進行輔樁樁位鑽孔施工。④鑽孔完畢後再次開挖基坑，進行輔樁振沉施工。本發明的特點和優點:tableseeoriginaldocumentpage8使用本發明的施工方法具有較高的生產效率和效益，並且節能環保。經濟效益tableseeoriginaldocumentpage9由於兩臺液壓振動錘改造的成功，採用工藝方法得當，我們不僅獲得了顯著的經濟效益，更重要的是由於主樁樁頂l米範圍內不焊增厚鋼板，不會造成電焊高溫使鋼樁受熱而強度降低，保證了鋼樁的內在質量。社會效益隨著我國交通基礎設施建設的快速發展和國家"十一五"計劃的順利實施，港口開發建設將成為近幾年乃至十幾年的主流，而碼頭結構形式也將逐步朝著更加簡單化、合理化、綜合性價比高、投資少、見效快的趨勢發展。而曹妃甸煤碼頭起步工程碼頭結構形式的脫穎而出，也正是為今後港口建設開闢先河，提供借鑑。因為我國是發展中國家，更需要先進的技術力量，而國外的同類技術在國外港口的應用中，其作用、發展空間和綜合效益遠不及國內。在大型振動沉樁設備資源極度困難的情況下，成功改造APE400錘夾具，確保並提前完成該工程大型鋼板樁的振沉。在20餘米厚的密實砂層上，採用改造後的振動錘將我國首座遮簾式大型鋼板樁振動吊打成功，並提前完成，贏得了良好的社會效益。節能和環保效益-該碼頭沉樁工程工期僅用5個月時間就全部完成，比計劃提前30天完成，減少了施工設備燃油用量和廢氣排放汙染，同時還節約鋼材使用量581t，具有顯著的節能環保效益。圖l組合鋼板樁平面布置圖(圖中:1主樁、2輔樁、3鎖口)圖2APE400型振動綞原夾頭示意圖(圖中4與過度梁連接螺孔、5正常工作極限、6夾齒、7夾齒導向槽)圖3APE400型振動錘改造後夾頭示意圖(圖中4與過度梁連接螺孔、5正常工作極限、6夾齒、7夾齒導向槽、8H樁導向裝置)圖4APE400型振動錘新夾頭(夾輔樁)示意圖(圖中9臂杆、IO活塞杆、11活塞杆銷軸、12油缸、13活動夾齒、14固定夾齒、15油缸座、16油缸座銷軸、17AZ1810/10S390GP型板樁)、圖5鋼板樁沉樁施工工藝流程圖圖6導向槽口示意圖(圖中l主樁、18導向架支撐平臺、19鐵楔子、20導向槽口、21鐵楔子)圖7主樁沉樁施工順序示意圖(圖中0#1#2#3#4#5#6#為樁號；0，1，2，3'4'5'6'為沉樁順序號；箭頭方向為沉樁施工方向；22為雙層雙向固定式導架、23主樁)圖8雙層雙向固定式導架俯視圖(22為雙層雙向固定式導架)圖9H型鋼板柱圖圖10AZ型鋼板柱圖具體實施方法結合具體計算和設計說明本一種大型組合鋼板樁振動下沉工藝方法l.用APE400型液壓振動錘的校核從地質資料知，鋼板樁振動下沉側摩阻力較大，且主、輔樁之間的鎖口摩阻力大小無法定量計算，必須選用大功率的振動錘。擬選用我局代為長江口航道整治有限公司保管的APE400型液壓振動錘振沉主、輔樁。APE400型液壓振動錘應滿足3個基本條件(1)振動錘的激振力Po等於、大於被振沉的構件與土的動側摩阻力Tv;(2)振動錘系統的總重量Qo大于振沉構件的動端阻力Rv;(3)振動錘系統的工作振幅Ao要大於被振構件穿過土層所需的最小振幅A。1.1振沉動側摩阻力計算計算激振力鋼板樁參數如表1，APE400型液壓錘的主要技術參數以及其配套振動設備重量(可先設定)見表2。鋼板樁主要技術參數表1tableseeoriginaldocumentpage11初選錘及配套設備主要技術參數表2tableseeoriginaldocumentpage11根據經驗公式計算振沉主樁動側摩阻力Tv匯總於表3。振沉主樁(H)動側摩阻力匯總表3tableseeoriginaldocumentpage11注-美國公式!Rii=0.10.4的大小兩個值。參照表3，結合以往選錘經驗，本著"選用備用功率足夠的振動式打樁錘"，綜合分析後，用2300KN作為本工程振沉鋼板樁選振動錘的依據。由表2知APE400的激振力Po=320.3t〉Tv=230t，所以滿足要求。1.2樁端動阻力RV計算利用經驗公式RV-8NFe-0.065Vf，計算振沉H樁的動端阻力為B3.0KN。由表2知APE400錘Q0-353.56KN〉RV=133.00KN,所以滿足要求。1.3振幅計算用表2中數據，估算振動體系的工作振幅4=^^=4.4附附，振沉到要求深度所需34106最小振幅A=S|+3=11.O附附，A。=4.4mmA=lmm，滿足工程要求。綜合激振力、樁端動阻力和振幅計算，選擇APE400型液壓振動錘振沉H型樁是滿足要求的，確定用APE400型液壓振動錘振沉該工程的鋼板樁。2.APE400液壓振動綞振沉H型樁的改造2.1改造方案的選擇APE400液壓振動錘原為長江口航道整治工程，通過同歩軸將4臺錘聯合，振沉直徑2米、壁厚250mm的鋼筋混凝土大圓筒所製造，後又只將共振梁加大，其它構件無任何改變的繼續振沉了番禺南沙蒲洲海堤工程，直徑13.5米，壁厚14mm的40個大直徑鋼圓筒。現在要用一臺APE400型液壓振動錘振沉HZ975B鋼板樁，顯然必須對其夾具和過渡梁(連接錘和夾具間的構件)進行改造，才能滿足振沉的需要，並且改造還必須遵照不能改變原APE400錘的性能和部件的原則。2.1.1夾具的改造方案原夾具見圖2，兩面夾齒相對伸出後，最小間距為200mm，全部退回後(非工作狀態)最大間距為400mm。換言之，兩側夾齒伸縮量最大為100mm,顯然施打腹板厚只有14mm的H型樁夾具是不滿足要求的。振沉番禹壁厚14mm的鋼圓筒時，是在筒壁內外兩側焊加筋板增厚至210mm。本工程在不傷害夾具原結構的原則下經深化反覆比較採用卸下原夾齒，加工一對滿足要求的加長夾齒，用完後，卸下新夾齒再把原夾齒組裝上去，恢復原狀的方案。2丄2過渡梁設計製作方案H型樁腹板垂直於碼頭縱軸線，振動錘的夾具只能布置在H型樁腹板上。若在中間布置一個夾具，板厚僅14mm，加之地質上部有20米左右的中密、密實砂層，振沉困難，在強大振動力反覆作用下，腹板被夾部分易變形，於是決定在H型樁腹板布置兩個夾具。APE400型每錘原配兩個夾具，不需要再製作。錘的長方向亦於H型腹板平行布置。過渡梁按以上要求，重新設計製作適應的過渡梁。2，2改造技術要點改造後的夾具見圖3。在不改變原構造的原則下，為保證改造一次成功，並牢固經久耐用，我們採用了以下7點關鍵技術措施，這也是確保APE400錘應用在該工程的創新點。(1)改造後的夾具，非工作狀態時間距為90mm，兩齒各可伸縮45mm，全伸出後淨距為O，這樣既可滿足本工程板厚14mm的需要，也可適用振沉壁厚小於80mm的多種構件，擴大了該綞的使用範圍。(2)原夾齒平面尺寸為172mm(垂直方向)x230mm(水平方向)，由於H型樁腹板厚僅有14mm，擠壓力量較大，為防止受力部位變形，經核算將夾齒加大到272mm(垂直方向)x330mm(水平方向)。單個夾齒面積為897.6cm2。(3)為滿足夾H型樁腹板14mm的需要，兩側夾齒必須加長，但由於原夾具本體又不能改變，致使安裝新夾具時，一側夾具先安裝後，另一側夾具安裝則空間不足，即無法組裝，這樣必須將兩側夾齒均分成兩段，一段在導向槽內叫滑塊，長度為195mm;另一段在導向槽外露部分叫夾齒，長度為150mm，總長為345mm。二段連接採用過渡配合連接，無間隙，不鬆動，確保在振動錘工作時的緊密性、整體性。(4)滑塊和夾齒連接一體後，在工作時，導向槽外露部分(193mm)較長，相當一懸臂梁，在強大振動力交替作用下，為保其強度和剛度，經核算，材質採用40Cr並進行熱處理。(5)原夾齒的牙齒角度為90°，考慮H型樁腹板較薄，防止夾緊後牙齒處鋼板變形，新做夾齒的牙齒改為113°。這樣既夾的牢，也減小了板被夾處的變形。(6)在H型樁兩翼板內皮淨距941mm範圍內布置兩個夾具，空間相當的緊湊，兩夾具間內皮淨距僅有150mm，若按正常，夾具和過渡梁均採用攻絲聯接，但其內側有8根連接螺栓，由於空間小，用任何工具都無法安裝，我們採用通孔穿螺栓，使問題得到完好解決。(7)為使夾具夾H樁，對位快捷準確，在原夾具下端兩側各增加外傾30°長短不一的導向板。3.APE400型錘振沉AZ型樁的改造3.1改造方案3丄1夾具改造方案振沉H、AZ型樁夾具不能共用。AZ樁截面形狀比H型樁複雜，振沉夾齒的設置較H樁困難。為振沉受力合理，在AZ樁兩側腰部(腹板)各置一個夾具。原APE400型液壓振動錘兩個夾具呈"八"字形狀布置，內側兩端部相碰，也布置不下。經仔細研究後，只用APE400型錘原夾具油管動力部分，全新設計兩個夾具，布置在AZ樁兩側的腰部形心處。3.1.2新過渡梁設計製造方案原先為布置夾具方便，過渡梁長方向與碼頭縱向平行。梁長3米多，相鄰一組H樁間距僅1.79m，這樣勢必在兩側H型樁打至標高1.0米後，才能施打AZ樁。鋼樁施打順序將受到限制。於是改為過渡梁長方向與APE400型振沉H樁一樣布置，即過渡梁長方向與碼頭前沿線垂直布置，兩個H型樁間淨間距1260mm，APE400型錘(含夾具)總寬930mm，空間位置足夠，這樣可使打樁工藝簡化，加快施工。3.2技術改造要點(1)AZ樁板厚10mm，比H型樁還薄，經核算，夾具加大到360mm(垂直方向)X267mm(水平方向)，夾齒面積為961.2cm2,防止在強大衝擊力作用下，受夾部位變形失穩而破裂。見圖4。(2)為使夾具在AZ樁頂對位快捷準確，不僅在AZ樁內側夾具上加導向板，而且在AZ樁底部外側加導向板，這樣只要吊錘至樁頂，先將底部導向板貼至AZ樁頂底背部，其它部位也便快捷插入樁頂對位夾緊。4.鋼板樁施打方案及工藝地質勘探資料表明，從地表以下20米左右範圍內均為中密、密實砂層，地質較硬，加之主、輔樁樁型特殊，造型奇特，樁身單薄，主樁腹板僅14mm厚，而輔樁僅僅10mm厚，樁立直定位後不能自沉，自由長度大，不用說錘擊，就是20噸左右重的柴油錘壓至樁頂，也會將樁壓彎失穩，故不能採用常規柴油錘的施打方法。只有採取導向架固樁定位，陸地吊機吊振動錘振沉鋼板樁的振沉吊打工藝。本工程在認真總結典型開工實踐的經驗後，確定採用先將主樁按照三步送打的方式振沉至設計標高，然後通過鑽孔擾動局部土體後，再將輔樁振沉至設計標高。振動吊打工藝施工流程如圖5所示。5.鋼板樁施打前的準備工作5.1振動錘選型根據各種經驗公式，按照地質參數特徵並結合現有設備(APE400型液壓振動錘)的技術參數情況進行計算，得出使用APE400型液壓振動錘振沉主樁時，最大振動側摩阻力Tv為228.33t。由於輔樁與主樁相比，樁長短、樁側受力面積小，故在計算時，主要考慮主樁的振動側摩阻力大小來確定振動錘的選型。現有APE鄰O型液壓振動錘最大激振力可達320t，能夠滿足振沉主、輔樁的需要。5.2導向架製作本工程鋼板樁結構與以往U型樁"一面牆"形式不同，U型樁可通過後續沉樁垂直度和樁位的逐漸調整來彌補各樁施工偏差，而本工程必須保證每一根主樁的垂直度和樁位偏差在容許範圍以內，才能確保輔樁的正常振沉施工。因此，每一根主樁都很關鍵，必須使用具備高精度的導向定位裝置和嚴密的測量控制手段，才能確保工程施工質量和工程進度。本工程採用300mmX300mm和600mmX200mm的H型鋼為主要構件材料，焊制長12m，高4m，一次可打7根H樁的雙層雙嚮導向架。通過導向架上下兩層的導向槽控制H型鋼板樁的沉樁位置。導向架的固定依靠布置在導向架兩側的4根導樁作為基礎，通過導向架梁與導樁的焊接固定形成一個穩定的結構體，從而保證導向架在沉樁過程中起到H型鋼板樁的限位作用。垂直度分為垂直板樁牆縱軸線方向和沿板樁牆縱軸線方向的垂直度。設計要求沿板樁牆縱軸線方向垂直度均為高度的0.5%和垂直板樁牆縱軸線方向垂直度均為高度的1.0%,而為了保證輔樁能夠正常振沉，減少主、輔樁之間的鎖口摩擦阻力，我們在導向架製作和施工質量控制方面力求兩個方向垂直度均控制在高度的0.3%以內。導向架分為上下兩層，上層導向限位槽口的頂面與下層導向限位槽口的底面高差為4.0m，主樁在導向限位槽口內時，沿板樁牆縱軸線方向上的最大間隙量為10mm，垂直板樁牆縱軸線方向上的最大間隙量為6mm，這樣，垂直度最大偏差分別為沿板樁牆縱軸線方向10/4000即0.25%，垂直板樁牆縱軸線方向6/4000即0.15%。導向架限位槽口如圖6所示。5.3導樁根據工程土壤特徵和施工工藝要求，導樁選用厚度為S-12mm，直徑為4)800mm,長度為lOm的鋼管樁。為了避免在導樁振沉過程中，樁體旋轉使槽口位置不能滿足導向架梁的安裝，故而在導樁內設置長度為80cm的樁尖"十字板"和側向抗扭翼板。施工中,四角導樁振沉標高難免不能保持一致,使用鋼墊板(S=430mm各種規格)找平，使得導向架安裝時導向架梁底端保持相對水平。5.4機械設備的配備考慮到導向架安裝後，導向架頂面距離地面約6m高，主樁由吊機垂直吊立插入導向槽口內需要將樁尖越過導向架頂面一定高度，故主樁立樁時樁頂距離導向架頂面至少30m高，加上鉤頭距離扒杆頂一定安全距離，吊機吊高至少要滿足40m;輔樁立樁時，樁頂距離地面至少24m;穩樁後，吊機吊起振動錘至主樁樁頂夾樁施工，錘體佔據淨空高度約12m;APE400型液壓振動錘夾具、過渡梁總重量約27t，主樁重量約8t，輔樁重量約3.6t，故綜合考慮起重力、跨距和設備穩定性等各方面因素，輔樁打樁吊機選用150t履帶式吊機配備48m扒杆，餵樁選用55t履帶式吊機，主樁打樁吊機選用250t履帶式吊機配備58m扒杆。另外，對於突破本工程施工工藝難關起到決定性作用的電動旋挖鑽機的選用，是根據典型施工總結摸索出經驗以後，結合工程特點，選用直徑為4)500mm的鑽杆，鑽杆長度約22m,實際控制鑽孔底標高不低於-15.5m，即碼頭前沿港池底標高。還分別在主、輔樁施工流水處配備一臺EX200型履帶式反伊挖掘機進行基槽開挖施工，確保鋼板樁振沉至設計標高。6.鋼板樁施打關鍵工序的施工方法及要點6.1導樁的施打6.1.1方法250t吊機使用振沉H樁的APE400型液壓振動錘夾在導樁樁頂上設置的夾樁翼板上，垂直吊起振動錘和導樁對準用全站儀定位測放的樁位，在縱、橫向經緯儀控制導樁垂直度下進行振動沉樁。導樁沉放完畢後，使用水準儀測量導樁槽口底標高，墊鐵塊等物以調整導向架梁底高度，使得導向架梁安裝入槽後導向架頂面保持水平，確保鋼板樁垂直入槽。6.1.2要點導樁振沉過程中，在測量人員檢査樁位平面偏差的同時，指揮人員需觀察導樁頂部導向槽口的方向，保證導向槽口偏轉誤差能夠滿足導向架梁的入槽安裝。導樁周轉使用，導樁拔出過程中，吊車起重力不可過大，應保持勻速。導樁樁尖露出地面後，應使用重錘敲擊樁側壁，使樁內土體脫離，避免因餘土殘留樁內使下次振沉導樁時受阻。6.2導向架的安設6.2.1方法使用水準儀覆核導向架上已畫好的水平控制線是否保持在一定的誤差範圍內(容許偏差5mm)。在覆核導向架上水平線偏差的同時，使用全站儀分別測出分布在導向架上的測量點坐標，與相應的理論測量點坐標相比較，得出導向架四角安裝偏差值,以指導導向架位置的調整。導向架安裝、調整完畢後，使用型鋼、鐵板等將導向架梁與導樁之間焊接固定，使導向架和導樁形成一個穩定的整體。6.2.2要點導向架從已振沉的主樁中抽出或套入主樁時，應注意導向架整體穩定，緩慢起吊或下落，嚴防導向槽口與已打主樁樁身發生大力磕碰而造成變形。覆核導向架平面坐標和水平線應同時進行，需要調整偏差時，切不可將不同時態的數據混用。由於導向架水平線的偏差決定了導向架整體三維結構的偏差，因此，要注意經常檢查預先在導向架上製作好的三維標誌線並在覆核水平線時，控制偏差值在容許誤差範圍內(士5mm)。6.3主樁的施打6.3.1方法(1)主樁振沉施工採取跳躍式往復打法。振沉樁位編號順序為6#—4#—l弁—3弁一5弁，每根主樁初打一次使樁頂到達導向架頂面以上約0.5m的高度即可將導向架抽出。再將導向架O弁樁位置的導向槽套入已沉完的6#樁上，作為第二組預沉主樁的施工導向。沉樁施工順序見圖7。(2)主樁穩樁於導向架內以後，250t吊起振沉H樁的APE400型液壓振動錘在距離樁位約50m以外的垂直板樁牆縱軸線方向和沿板樁牆縱軸線方向上布置的兩臺經緯儀的監測下進行振沉。主樁初沉樁完畢並吊移導向架後，250t吊振沉H樁的APE400型液壓振動錘繼續進行送樁至地面，再用反鏟挖掘機挖土至樁頂下lm後，繼續振沉至設計標高。6.3.2要點(1)當250t吊機吊樁入導向架後，在縱、橫向儀器控制下，左右前後調整吊機扒杆，使鉤頭、錘體、樁中心在一條垂線上，確認無誤後，啟動振動錘，在吊鉤有一定吊力下，徐徐掂鉤振沉。(2)主樁初沉樁過程中，注意樁身垂直度變化，發現偏差，採取振動上拔一定高度，重新調整後，再繼續振沉；(3)導向槽口上的鐵楔子是控制樁身垂直度偏差的關鍵工具，應設專人看護，避免鐵楔子因樁身擠壓而偏離原位，造成樁身偏位量繼續擴大，影響垂直度控制；(4)待主樁樁頂防腐塗層下沉至接近鐵楔子處前，看護人員應及時拔出鐵楔子；(5)主樁振沉儘可能一氣呵成，減少因來回調整樁位使主樁在APE400型液壓振動錘的高頻振動下對周圍土體產生密實作用，影響正常沉樁；(6)由於送樁過程完全屬於吊打施工，樁身沒有任何固定限位控制裝置，因此，在送樁過程中應注意樁身變化情況，吊鉤下落保持勻速，不可大幅度變動扒杆角度；(7)主樁初沉(沉至導向架頂面)完畢後，及時使用全站儀測量樁頂處樁位偏差值，量測相鄰主樁間相鄰鎖口在樁頂處的間距，並使用經緯儀精確測出此時樁頂至地面範圍相應鎖口的垂直度偏差值。據此，可推算出此時相應樁位在樁尖鎖口處相鄰間距的理論偏差和相鄰主樁樁位偏差、扭轉情況，以備振沉該處輔樁時參考。6.4輔樁的施打6.4.1方法(1)主樁送樁至設計標高並回填好基坑後，進行輔樁樁位測放，使用電動旋挖鑽機進行樁位鑽孔施工。鑽孔完畢後再次開挖基坑至主樁頂以下lm，進行輔樁振沉施工；(2)55t吊機起吊輔樁給與150t吊機餵樁，150t吊機接樁完畢後，根據挖出主樁樁頂鎖口間距量，人工使用手拉葫蘆或緊脹器等調整輔樁樁尖鎖口間距量，並將樁尖鎖口對準相應的主樁樁頂鎖口，進行仞槽；(3)仞槽完成後，調整吊鉤、錘體和樁身垂直度，確認無誤後，啟動振動錘，在吊鉤有一定吊力下，徐徐掂鉤，振動下沉直至設計標高。6.4.2要點(1)電動旋挖鑽機依據標誌好的輔樁樁位，進行鑽孔施工，鑽孔底標高不要深入港池泥面45.5m底標高；(2)沉樁過程中，吊鉤下落速度要靈活掌握，指揮人員和操作人員要高度集中，注意觀察樁身振動、是否帶樁、下沉難易程度等情況，發現下沉困難或帶樁等情況，立即停止或將輔樁振動拔起一定高度後，停錘，再研究處理辦法，切不可勉強沉樁；(3)發現下沉困難的情況，可在保持樁、錘振動的情況下，通過若干次的起鉤、拔樁(拔起一定高度)，然後快速落鉤(速度根據實際情況而定)的辦法解決。若發現實在下沉困難，不能滿足沉樁質量要求時，應毫不猶豫地將樁拔起或停止繼續下沉，回填基坑後採用電動旋挖鑽機在樁位周圍鑽孔擾動土體的辦法解決。權利要求1、一種大型組合鋼板樁振動下沉工藝方法1)使用APE400型液壓振動錘振沉主樁、輔樁，及對錘體夾具改造1.1)沉樁錘型的確定根據幾種經驗方法估算的總動側摩擦阻力TV，經綜合分析確定TV後所初選的振動錘若滿足以下三個基本條件，即可選定振動錘型(1)振動錘的激振力P0大於被振沉構件與土的動側摩擦阻力TV；(2)振動錘系統的總重量Q0大于振沉構件的動端阻力Rv；(3)振動錘系統的工作振幅A0大于振沉構件到要求深度所需最小振幅A；若校核時發現P0＜TV時，則應減少估計沉入深度，或選取更大功率的振動錘；若P0遠大於TV，則應增加估計沉入深度或選取功率較小的振動錘；同時在這兩種情況下，還分別校核Q0＞Rv和A0＞A的情況；總之反覆計算直到三個基本條件均滿足時為止；選定使用APE400型液壓振動錘振沉主樁，最大振動側摩阻力TV為228.33t；現有APE400型液壓振動錘最大激振力可達320t，能夠滿足振沉主、輔樁的需要；1.2)振動錘的改造將兩臺APE400型液壓振動錘由原先振動壁厚250mm鋼筋混凝土大圓筒的夾具，改為振動厚度小於80mm的鋼板的夾具，製作相應的過度梁，其它構件不變，振動錘性能不變；(1)在不傷害夾具原結構的原則下，卸下原夾齒，加工一對滿足要求的加長夾齒；在主樁腹板布置兩個夾具，APE400型錘原配兩個夾具，不需要再製作；錘的長方向亦於主樁腹板平行布置，製作一個與之相適應的過渡梁；①改造後的夾具，非工作狀態時間距為90mm，兩齒各可伸縮45mm，全伸出後淨距為0；②單個夾齒面積為897.6cm2；③將兩側夾齒均分成兩段，一段在導向槽內叫滑塊，長度為195mm；另一段在導向槽外露部分叫夾齒，長度為150mm，總長為345mm；④材質採用40Cr並進行熱處理；⑤新做夾齒的牙齒改為113°；這樣既夾的牢，也減小了板被夾處的變形；⑥採用通孔穿螺栓的方式進行聯接；⑦在原夾具下端兩側各增加外傾30°長短不一的導向板；(2)製作一個適合於輔樁施工且與APE400型液壓振動錘錘體相匹配的液壓夾具，適用于振沉輔樁的新夾具能夠進入相鄰兩根主樁之間的空隙中，確保輔樁能振沉到設計標高，不受主樁樁頂高度的影響；2)雙層雙向固定式導架結構和鋼板樁沉樁質量控制方法2.1)雙層雙向固定式導架結構採用300mm×300mm和600mm×200mm的H型鋼為主要構件材料，焊制長12m，高4m，一次可打7根H樁的雙層雙嚮導向架；通過導向架上下兩層的導向槽控制H型鋼板樁的沉樁位置；導向架的固定依靠布置在導向架兩側的4根導樁作為基礎，通過導向架梁與導樁的焊接固定形成一個穩定的結構體，保證導向架在沉樁過程中起到H型鋼板樁的限位作用；2.2)鋼板樁沉樁質量控制方法(1)使用水準儀覆核導向架上的水平控制線是否保持在容許的誤差±5mm範圍內；(2)在覆核導向架上水平線偏差的同時，使用全站儀分別測出分布在導向架上的流動控制點坐標，與相應的理論坐標相比較，得出導向架四角安裝偏差值，以指導導向架位置的調整；3)鋼板樁沉樁施工工藝方法採用先將主樁按照三步送打的方式振沉至設計標高，然後通過鑽孔擾動局部土體後，再將輔樁振沉至設計標高的施工方法；在20m厚砂層地質中，使用振動錘振沉樁，結合電動旋挖鑽機擾動土體的工藝方法；選用一臺250t打樁吊車杆長58m，雙鉤履帶式吊機，配APE400型液壓振動錘，在沉樁流水前方進行主樁——HZ975B型鋼板樁——插打並送樁至設計標高施工；一臺150t打樁吊車杆長48m，雙鉤履帶式吊機，配APE400型液壓振動錘，在流水線後方進行輔樁——AZ1810/10型組合鋼板樁——的插打施工；給150t打樁吊車配備一臺55t履帶式吊車進行穩樁、餵樁施工；同時在主樁、輔樁施工流水之間布置一臺電動履帶式旋挖鑽機，在輔樁施工前進行樁位鑽孔施工，擾動周圍土體，並分別在主樁、輔樁施工流水處各配備一臺EX200型履帶式反鏟挖掘機進行基槽開挖施工，確保鋼板樁振沉至設計標高；①主樁振沉施工採取跳躍式往復打法；布置兩臺經緯儀，實時監測主樁在振沉過程中，垂直板樁牆縱軸線方向和沿板樁牆縱軸線方向上的垂直度偏差；②每根主樁初打一次使樁頂到達導架頂面以上約0.5m的高度即可將導架抽出；再將導架0#樁位置的導向槽套入已沉完的6#樁上，作為第二組預沉主樁的施工導向；③主樁送樁至設計標高並回填好基坑後，進行輔樁樁位測放，使用電動旋挖鑽機進行輔樁樁位鑽孔施工；④鑽孔完畢後再次開挖基坑，進行輔樁振沉施工。全文摘要一種大型組合鋼板樁振動下沉工藝方法使用APE400型液壓振動錘振沉主樁、輔樁，及對錘體夾具改造採用雙層雙向固定式導架結構和鋼板樁沉樁質量控制方法，對鋼板樁沉樁施工採取跳躍式往復、間隔往返的沉樁施工方法。本大型組合鋼板樁振動下沉工藝方法發明，施工中具有較高的生產效率和效益，並且節能環保。減少了施工設備燃油用量和廢氣排放汙染，同時還節約鋼材使用量581t，具有顯著的節能環保效益。文檔編號E02D7/00GK101581097SQ20091006897公開日2009年11月18日申請日期2009年5月22日優先權日2009年5月22日發明者劉寶河,周延利,李建明,王文興,平陳申請人:中交第一航務工程局有限公司;中交一航局第一工程有限公司