大丰港石化码头振动锤沉桩施工技术

大丰港石化码头振动锤沉桩施工技术

——三航江苏分公司大丰港石化码头工程项目部高自兵

1 引言

桩基础在港口、桥梁、工业民用建筑及海洋工程中占有非常重要的位置，在不同的地质构造、施工条件、自然条件下选择与其相适应的桩基，并根据所选用的桩基采用合适的沉桩工艺进行施工显得尤为重要，下面以盐城大丰港石化码头工程为例，初步探讨如何在浅滩进行振动锤沉桩施工。

2 工程概况

2.1 工程简介

大丰港石化码头工程位于大丰港二期工程以南600米，本工程分为引桥工程及码头工程，码头工程为5000吨级化工泊位两个（兼顾50000吨级），50000吨级植物油泊位一个，引桥工程长2895m，宽10m，为高桩梁板结构。引桥共有101个排架，包括84榀横梁及17个墩台，间距均为24米。

2.2工程地质

工程所在区域各层岩性及特征概述如下：

Ⅰ1层-砂质粉土夹粉砂(Q4m)：灰黄、青灰色，湿，松散-稍密。切面无光泽，干强度韧性低，含少量云母碎片，粉砂为松散-稍密状，局部夹少量粉质粘土薄层，具微层理。

Ⅰ2层-砂质粉土夹粉砂(Q4m)：灰黄、青灰色，湿，稍密-中密。切面无光泽，干强度韧性低，含少量云母碎片。

Ⅱ层-粉质粘土、粘土(Q4m+al)：灰黄、灰青色，可塑，稍有光滑，干强度韧性中等，具铁锰质浸染，局部夹少量粉砂及粉土薄层。

Ⅲ1层-粉质粘土夹粉砂(Q4m)：灰青色，软塑为主，稍有光滑，干强度及韧性中等偏低，夹粉砂薄层，局部呈互层状，含少量腐殖物，局部夹淤泥质粉质粘土，土质不均。

Ⅲ2层-砂质粉土(Q4m)：青灰、灰色，湿，稍密-中密，无光泽，干强度及韧性低，摇振反应迅速，性质趋近于粉砂。局部夹粉质粘土薄层。

Ⅲ3层-粉砂(Q4m)：青灰色，饱和，稍密-中密，级配差，矿物成份石英、长石、云母等，局部性质趋近于砂质粉土，见少量贝壳碎片。

Ⅲ4层-粉质粘土夹粉砂(Q4m)：青灰、灰色，可塑，局部软塑，稍有光滑，干强度及韧性中等偏低，含少量腐殖物。夹较多粉砂薄层，局部与粉砂呈互层状。土质

均匀性较差。

Ⅲ5层-砂质粉土(Q4m)：青灰、灰色，湿，中密，无光泽，干强度及韧性低，摇振反应迅速，性质趋近于粉砂。局部夹粉质粘土薄层。

Ⅲ6层-粉砂(Q4m)：青灰色，饱和，中密，级配差，矿物成份石英、长石、云母等，局部性质趋近于砂质粉土，见少量贝壳碎片。

Ⅲ7层-粉质粘土(Q4m)：青灰色，软塑，稍有光滑，干强度及韧性中等，局部夹粉砂薄层，含少量腐殖物，局部为淤泥质粉质粘土，土质不均。

土层主要物理及压缩性指标表（表一）

2.3地形水深

大丰港一带海岸平直，走向NNW-SSW，属堆积型粉砂淤泥质海岸，地表岩性以粉砂及粉土为主。拟建引桥区部分位于潮间带内，潮间带长约7km，地势较平坦、宽阔，由西向东自然坡降约4‰。部分已人工围田或吹填，浅海区海底地势较为平坦，自然坡度约为7‰，局部受海潮冲刷作用下略有起伏。施工区域泥面标高(当地理论最低潮位基准面)为+1m～-2m，水深为0.5m～4.5m。

3 施工工艺选择

引桥91#～101#排架桩基原设计为部分打桩船施打PHC 桩施工，部分灌注桩施工，由于该施工区域为浅滩，打桩船沉桩施工效率较低，同时后方引堤未开始施工，灌注桩施工砼供应较为困难，根据工程实际情况，对比分析各种桩基施工的优缺点（见表二），最终设计同意变更为采用振动锤沉桩方案。桩径为1000mm ，壁厚16mm ～18mm ，桩长分为41m 、43m 、45m 、47m 四种，共计78根桩。

桩基施工工艺对比 表二

4.1 施工流程

根据设计桩长，将每根桩分为三节焊接沉桩，具体振动锤沉桩施工流程如图1所示：

图1 振动锤沉桩施工工艺流程图

4.2 测量定位、安放定位架、加固井字梁

打桩前由测量粗定位，移船并吊放提前制作好的定位架，如图2所示。

再由测量精确放线定位桩位，对应桩位施工人员在定位架上加固井字梁。吊放定位架，测量放线定位，加固定位井字梁。测量采用GPS 测量仪器，测量水平误差≤5cm ，符合设计和规范要求（≤30cm ）。

（ 图 2） 4.3 振动锤的选择

根据振动锤的激振力大于土的摩阻力来选择，振动锤克服土的摩阻力后，才能将桩沉入土中，既F V ＞F R

F V —振动锤的激振力（KN ） F R —土的摩阻力（KN ） 土的摩阻力按下式计算F R =fUL L —桩的入土深度（m ） U —桩的周边长度（m ）

f —土层单位面积的动摩擦力（KN/m 2

），可按下表估算（表三）

砂性土

黏性土

标准贯入击数

f （KN/m 2

）

标准贯入击数

f （KN/m 2

）

0～4 10 0～2 10 4～10 15 2～4 15 10～30 20 4～8 20 30～50

25

8～15

25

测标高、复测桩位

对接、焊接接桩

吊放第三节桩

振动沉桩第三节 排架沉桩结束 施打下一根桩 探伤检测

移船施打下一排架

＞50 40 15～30 40

＞30 50 求到土的摩阻力后，可根据下表选用合适的振动锤。（表四）

4.4 吊桩并沉桩第一节桩

根据水深要求，沉桩选用吊重为50t的小型起重船（可搁浅作业），起重船吊起第一节钢管桩，放置到加固好的井字梁中，振动锤沉第一节钢管桩到合适高度。第一节钢管桩桩身垂直度要严格控制，保证桩身垂直度≤1%。根据工程地质条件及设计承载力要求，沉桩设备采用DZ-90型振动锤。（见图5）

DZ-90型振动锤性能参数表（表五）

性能参数

电动机功率90千瓦

偏心力矩500Nm

激振力677KN

空载振幅9.0mm

允许拔桩力300KN

桩锤质量5864Kg