高桩码头陆上打桩与水上施工纵横梁技术研究与应用

 韩刚,侯磊,匡立民

 山东港湾建设集团有限公司    山东日照   26800

摘要：

随着贸易的不断发展, 人们对于高桩码头的要求逐渐提高, 因而有关技术必须得到改造和升级。文章结合某地高桩码头改造升等工程,采取陆上打设钢管桩后水上施工纵横梁的施工工艺, 较好地完成了在旧码头拆除后新建码头的施工, 形成了一套较为完成的工艺总结。希望给有关的码头工程施工提供借鉴。

关键词：高桩码头;改建;施工技术;

现在贸易发展迅速, 船只数量急剧增长, 尤其是大型船只的停靠对于港口的要求更高, 因而人们对于港口通航的技术要求越来越高, 很多水上码头需要得到改建或者扩建。近年来南京至上海深水航道进行整治之后进行改造升等的码头也多了起来, 很多施工项目受到原有建筑物的影响而十分难以进行, 这给区域性施工带来了很大的问题。文章结合了目前某泊位升等改造的项目, 通过老码头之间纵横梁技术和复杂地质条件下的联合高桩码头施工技术进行分析。

1 高桩码头结构特点

高桩码头是建造在软土地基上的主要码头结构形式之一。高桩码头显著的结构特点是结构轻, 受力明确, 适宜作成透空式, 减弱波浪的效果好, 适于软土地基。缺点是结构单薄, 耐久性差, 构件易损坏并难于修复, 对地面超载及装卸工艺变化适应性差。它的基本组成可主要分为以下几部分。

上部结构：将桩基连成整体, 并把荷载通过桩基传给地基, 安设有各种码头设备。

桩基：支承上部结构, 并把作用在上部结构上的荷载传给地基, 同时也起到稳固地基的作用, 有利于岸坡稳定。

挡土结构：为了减小码头的宽度和与岸坡的衔接的距离, 而设置挡土结构, 以构成地面, 有前板桩墙, 后板桩墙和重力式挡墙。

岸坡：要求有足够的稳定性, 对破浪、水流大的地方和地质差的情况, 需要进行护坡处理, 以免受冲刷。

2纵横梁施工工法及其应用优势

总体上来看, 基本上在我国北方地区, 需要下穿铁路的工程普遍会在加固既有线方面选择使用纵横梁施工工法。而相比例如D型梁对线路等其他运用在对铁路下穿工程中的线路进行加固的工法, 纵横梁施工工法具有较高的适应性, 可以较好地应用在譬如道岔区、纵向坡等线路不平等, 以及工程环境相对比较复杂的下穿铁路工程当中, 而框架桥工程当中也经常会选择使用纵横梁施工工法完成既有线加固工作, 尤其是纵横梁施工工法操作相对比较简便, 所需工程周期也并不长, 因此几乎不会对铁路的正常运行和运输造成阻碍与干扰。

3. 施工技术应用

3.1 总体施工流程

码头施工时首先进行老码头拆除, 以尽快为新建码头打桩提供作业面, 打桩施工采取陆上打桩的方式进行, 打桩完成后进行开挖、抛石施工, 纵横梁主要采取焊接牛腿法水上施工的方式进行, 面板采用预制场预制后安装方法, 最后施工混凝土面层及安装其他靠船构件。

码头下方挖泥施工主要使用履带吊配抓斗的方式进行主体开挖, 对于部分无法清理开挖到的位置采用采用徐工XE900配30m长臂进行疏浚开挖。待部分上部结构拆除完成后,小型抓斗船将桩间土进行开挖, 开挖后由陆上采用自卸车将开挖料运输至纳泥区, 对于桩基周围吊机无法开挖到的部位采用水上挖机开挖。

陆上区域施工流程如下:桩基施工→桩间土开挖→水上施工纵横梁→抛石施工→面板 (预制) 安装→面层→附属设施安装。

拆除码头结构部分施工流程如下:拆除→排码头结构→挖泥施工→陆上打桩→水上施工纵横梁→抛石施工→面板 (预制) 安装→面层→附属设施安装。

3.2 桩基施工

该项目桩基均为钢管桩, 且为直桩, 根据打设需满足入岩深度和贯入度的要求。桩基要求需满足:

(1) 桩的承载力为320t

(2) 动态打桩公式计算的桩承载力 (极限承载力Ru) 要≥640t

(3) 每根桩的打设长度需满足承载力和桩长的要求

对于陆地区域桩基直接进行陆上打桩即可, 对于原有码头区域桩基, 则需要进行边拆除边施工, 方法为拆除上部结构纵横梁后, 以现有桩基为支撑设置桩基定位钢结构, 然后进行吊打施工。

(4) 钢护筒打设、清砂

采用振动锤夹桩直接起吊, 易造成振动锤夹具磨损且起吊后振动锤与钢管桩不在同一条直线上, 无法直接振动沉桩, 因此采用打设钢护筒, 后利用气举法清砂, 清沙后在护筒内立桩的方式。钢护筒需根据地质情况进行打设, 钢护筒长度L=10.5m, 壁厚t=8mm, 直径φ=1.2mm。

(5) 插桩

100t履带吊吊振动锤将护筒内钢管桩夹起, 缓慢向桩位点移动, 使用两台经纬仪采用前方直角交汇定位法对钢管桩进行测量控制。沉桩初期采用低激振力, 吊车操作手根据钢管桩偏差微调主臂, 随钢管桩入土深度增加不断减少主钩吊重, 待钢管桩位置稳定后采用大激振力沉桩, 打入深度15m。

(6) 液压冲击锤沉桩

振动锤插桩完成后, 150t履带吊配合液压冲击锤进行吊打沉桩。

沉桩前确保桩帽中心与钢管桩中心处于同一直线

, 然后压锤, 沉桩初期液压冲击锤使用手动挡并采用较小冲程进行锤击, 当沉桩稳定在冲程0.6m, 贯入度20cm/击左右时, 冲击锤由手动挡调成自动挡。根据岩层探测结果与贯入度变化, 判断钢管桩入岩, 之后使用预定冲程进行沉桩, 直至满足停锤标准。

3.3 桩间土开挖

桩间土开挖采用抓斗船和水上长臂挖机的方式进行施工。

开始陆上部分使用挖掘机进行开挖, 开挖至水下3m后使用吊机配抓斗施工, 部分区域使用长臂挖掘机进行施工。

抓斗选型:当码头上部结构拆除后, 需使用抓斗抓取桩间土, 以满足桩基拆除标高。拆除区域斜桩的桩间距最小为3.1m, 其余大部分桩间距约4m左右。根据现场实际施工状况, 为了提高开挖效率, 项目部联系厂家定制了两部3方重型抓斗。

3.4 水上施工纵横梁

(1) 施工工序

牛腿焊接、找平、加固→底模板支设→钢筋绑扎→侧模板支设→预埋件安装、伸缩缝设置→底层砼浇筑→模板拆除→ (面板安装后) →二层模板支设→二层砼浇筑。

(2) 牛腿焊接及底模支设

模板支设采取焊接牛腿法, 即直接在钢管桩上焊接牛腿来支撑底模, 然后进行底模的铺设。牛腿使用2cm钢板进行焊接, 工字钢横梁采用双肢50工字钢, 上面铺轻型铝合金钢材, 方木上方铺2cm竹胶板做板面。

(3) 侧模板支设

钢筋绑扎完成后进行模板支设, 纵横梁侧模板主要采取木模板, 橡胶护舷墩处采用钢模板。在模板底部和顶部均设置通长拉条, 拉条间距为70cm。

(4) 混凝土浇筑

混凝土由拌和站提供, 使用混凝土罐车运输, 现场使用泵车进行混凝土浇筑。

浇筑前填写混凝土浇筑通知单, 通知单内容包括浇筑时间、部位、混凝土类型、方量、浇筑方式等。提前安排泵车站位, 准备好施工器具, 混凝土到位后即进行浇筑。混凝土到场时由试验工程师测量混凝土的温度、塌落度、取样。合格后使用泵车浇筑。混凝土的温度现浇构件≤32℃。

结束语

总而言之, 本文结合实际工程案例, 验证了纵横梁施工工法在加固既有线方面的突出优势, 通过使用该工法,码头通过能力也因此得到大幅提升, 可见纵横梁施工工法在加固既有线方面具有极高的应用价值和使用优势。

参考文献

[1]高骏.场地受限条件下的高桩码头加固改造施工工艺[J].造船技术, 2017 (4) :68~71.

[2]翁悦.陆上打桩机在高桩码头改扩建工程中的运用[J].城市建设理论研究:电子版, 2014 (16) .