钢管桩桩尖在码头工程中的应用
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钢管桩桩尖在码头工程中的应用摘要:桩基础是一种传统古老的基础型式,但其在建筑施工过程中扮演的角色非常重要,是一种发展迅速,生命力很强的施工型式。
文章结合实践经验对钢管桩桩尖在码头工程中的应用情况进行探讨,从而提出解决工程问题的看法与建议,为码头工程采用钢管桩桩尖施工的工作人员提供一定的参考依据。
关键词:桩基础钢管桩码头工程近几年,随着我国贸易往来的增多,对港口码头的需求增大,钢管桩得到广泛应用,其得天独厚的优势为我国码头工程作出了重要贡献。
1.钢管桩设计要素1.1桩承载力施工前,了解桩承载力是基本要求,是桩基结构的基本参数,也是其最重要的参数。
桩承载力不仅包括桩与地基相互作用的承载力,也包括桩身材料的承载力,进行桩基工程施工时,必须了解桩基承载力才能正确设计桩结构。
码头实际施工中,根据公式确定桩基本承载力后,施工前首先进行试桩,以此作为沉桩终锤标准,能保证工程质量。
桩承载力公式为:钢管桩的桩身结构设计主要是其所能承受的弯压组合,根据材料力学方法,验算桩身材料力学。
保证允许应力法与其对应,码头工程对钢材强度的要求较高,按照港口工程规范,严格调整其强度设计值,使其满足施工要求。
1.3材质选择1.4压屈皱问题使用过程中钢管桩顶与上部结构之间相互连接,发生屈皱现象的机率很小,最容易出现的是锤击沉桩的时候。
根据《港口工程桩基规范》要求,钢管桩打入持力层过程中,如果沉桩遇到一定的困难,桩外径与壁厚的比例控制在70以内最宜。
这是由我国码头工程实际调查和经验总结中得出,能有效地避免沉桩时带来的屈皱问题。
容易出现屈皱问题的还有一种状态,即静载试桩状态。
随着码头的大量使用,对大直径钢管桩设计桩力要求很高,其极限承载力高达10000KN。
做桩极限承载力试验时,要加载到桩破坏状态前或出现不适于承载变形的状态,其加荷量大于检验性试验,由此看来,静载试桩阶段,桩基受到的轴向荷载最大。
试桩时候,试验桩桩顶水平没有足够的约束力,容易出现压屈现象。
格形钢板桩码头结构施工中几个主要技术问题1 前言格形钢板桩结构是1988 年引进首先用于广州港新沙港区一期1#~5#泊位中,1992 年深圳盐田港一期3.5 万、5 万吨级集装箱码头工程中是第二次应用。
这一结构以其施工筹备期之短、施工速度之快,施工质量之好,在国内引起强烈的反响。
盐田港一期工程3.5 万、5 万吨级集装箱码头采用的是带基桩的格形钢板桩结构,岸线长694.6m ,共设有直径21.65m的主格体33 个及相应的副格体,使用的钢板桩总量为7138t/ 5192 根,板桩长度17. 5~21. 5m。
入土深度2.5m~ 6.0m。
工程自1991 年10 月正式开工,至1993 年10 月竣工,历时2年。
2 关于钢围囹的结构型式钢围囹是钢板桩格体拼插成形的模具, 也是钢板桩格体施工的操作平台,不论是整体安放工艺或是水上拼插工艺,都是必不可少的,它可分为固定式与浮式两种。
图2是固定式钢围囹,它由主骨架(圆形框架) 和支腿(钢管桩)组成,既可用于整体安放,也可用于水上拼插工艺。
固定式钢围囹的整体性强,刚度大,有较大的空间,为施工设施的安置和施工操作提供了良好的条件,其缺点是自重大(总重大于110t ) ,给起重设备选型增加了难度; 另外, 体积大, 存放与搬运非常困难。
图3 所示浮式钢围囹是第一航务工程局七十年代在援外工程30万吨级干船坞施工中应用的结构形式。
这种结构的特点是结构简单,轻便(自重约30 余t) ,环型导架上设有浮筒,除了可漂于水面进行锚泊定位外, 还可以通过浮筒上的排灌装置调节主骨架的标高以满足施工需要,同时采用拼装式结构以便搬运;其不足之处在于整体刚度较差,只能适用于水上拼插工艺。
另一种浮式钢围囹的设计,是在图2 所示的钢围囹的基础上,在其内侧加挂四个6×3 ×3m 的浮箱,以适用于水上拼插工艺。
这一结构型式解决了组装式浮围囹刚度差的问题,与整体吊安工艺相比,对起重船的要求要小一些,但自重及外形尺寸依然较大,存放、搬运的矛盾仍不能有效的解决。
大管桩在码头工程中的应用研究摘要:不同桩基码头由于地质条件、施工条件等不同而具有不同的适用范围,且造价相差较大。
故本文选取φ1.2m和φ1.4m大管桩为研究对象,初步分析了其在码头工程中的应用情况。
实践证明,经采用加固措施后的φ1.4m大管桩,更能满足沉桩要求和施工质量。
关键词:大管桩;沉桩;加固桩基码头随着港口建设使用要求的持续提高而被广泛地应用,尤其在当前钢管桩造价比较高的背景下,大量大管桩被应用于地质条件比较复杂的大型码头工程中,桩径由φ1.2m增加到φ1.4m,相应的,桩锤从d100增加到d125,由此则对桩基提出更严格的要求。
本文结合sct4#~6#泊位工程实践,初步分析了大管桩在码头工程中的应用情况。
1、工程概述本码头采用全直桩大管桩结构方案,其中6#泊位10根桩均采用φ1.4m大管桩,5#泊位中间4根为φ1.2m大管桩,前后轨道梁下各布置2根φ1.4m大管桩,4#泊位同样如此。
本码头地质条件复杂,存在厚度9-18m的厚砂层,且局部区域砂层下还存在3m-5m的粘土层。
2、沉桩情况2.1d100桩锤沉桩情况根据对80根d100桩锤沉桩(锤击数2200-3000)锤的结果观测得出,部分φ1.4m大管桩桩尖落在比较弱的砂质粘土层上,未进入强风化层,而其他大部分均进入,相较而言,φ1.4m的大管桩比φ1.2m大管桩打入深度小2.8m。
且沉桩后发现纵向裂缝在一些桩顶的内壁。
据此判断,在厚砂层条件下,相较φ1.4m大管桩,d100桩锤对φ1.2m是更适用,原因在于粉质粘土层的固结沉降将造成桩基负摩擦,不利于桩基承载力。
2.2dl25桩锤复打桩情况对于d100桩锤沉桩后高出设计桩顶比较多的桩,本工程采用d125桩锤进行复打沉桩,经测量均打入2.8m左右,桩尖基本落入强风化层,且终锤前的贯入度约6mm,比d100桩锤的初打贯入度大。
在同等条件下,d125桩锤仅仅需要锤击1200左右则可以达到设计桩尖,锤击数只占d100的40%。
高桩码头施工技术的应用研究发布时间:2021-09-06T07:36:32.119Z 来源:《工程建设标准化》2021年第11期作者:曾鹏[导读] 在社会经济水平全面提升的背景下,港口码头工程得到了良好开展,其中,高桩码头属于该项工程中普遍应用的一项结构形式,同时也是从软土路基内修建码头的主要改善方式曾鹏广州打捞局摘要:在社会经济水平全面提升的背景下,港口码头工程得到了良好开展,其中,高桩码头属于该项工程中普遍应用的一项结构形式,同时也是从软土路基内修建码头的主要改善方式,基于此,引进合理的高桩码头施工技术是极为关键的。
本文主要论述了高桩码头施工技术的实际应用要点。
关键词:高桩码头;施工技术;应用在码头建筑物中,高桩码头占据着重要的地位,其比较适合应用于沉桩地基以及软土地基中,不过从实际情况来看,高桩码头应用期间还有着一些缺陷存在,具体表现为对地面超载作用力的适应性不强,和板桩式码头以及重力式码头相互比较可以看出耐久性是非常弱的,构件受损严重。
所以,强化高桩码头施工技术监督控制力度非常重要。
1、高桩码头结构特征表现对于高桩码头来讲,主要是指建设于软土地基的基本码头结构形式,该项码头具备的特征表现为结构轻盈、受力精准,减弱波浪的效果极佳,比较适合在软土地基内应用。
不过高桩码头结构也有着一些缺陷存在,表现为耐久性不佳,构件受损以后无法有效修复和改善,难以有效适应地面超载和装卸工艺变化现象。
通过分析来看,高桩码头组成结构如下所示。
其一,上部结构。
把桩基连接成整体,借助桩基将荷载传递给地基,装设各项码头设备。
其二,桩基。
对上部结构起到一定的支承效果,而且还会将作用于上部结构内的荷载传递给地基,在增强地基稳定性的基础上确保岸坡安全。
其三,岸坡。
必须保持一定的安全性和稳定性,针对于水流量非常大的领域和地质条件不佳的现象,务必做好护坡处理作业,防止被过度冲刷。
通常来讲,高桩码头主要是以透空结构形式为主,结构轻盈,在软弱地基内适合应用。
摘 要:了增加外箍开口桩尖的方式,并结合具体试沉桩试验得出结论:采用增加外箍桩尖的方式能够使施工中卵石的侧摩阻力得到有效缩减,最后对其施工流程及工艺要点进行总结,希望为相关工程提供参考。
关键词:沉桩 外箍 侧摩阻力1.工程概况本工程为巴布亚新几内亚瑞木镍钴码头工程。
主码头共长250m,为5万吨级。
由于此施工地区地势复杂,且土质多变,所以具体施工操作难免存在一定难度,尤其是在钢管桩进行海外作业时,受风浪影响导致钢管桩无法进行正常击打等,此时施工经验非常重要。
又由于近岸地质情况复杂,所以在一定程度上增加了钻孔成孔的难度。
除此之外,在对上部结构进行施工时,为了保证施工质量,要求所有构件都必须现场进行安装,且构件安装顺序不能出现一点差错,以此做到功效最大化。
但由于现场设备有效、受天气影响等原因,工人们实行24h倒班作业。
2.桩基施工方案比选(1)方案一:在桩底端部增加外箍。
①在沉桩过程中,如何克服侧摩阻力为一大难题,而采用增加外箍桩尖的方式不仅能够避免桩端阻力增加过多,而且还使施工中卵石的侧摩阻力得到有效缩减;②在锤击过程中,难免会因锤击力度过大等原因对桩尖造成损坏,而采用加固桩尖的方式,可以有效避免在锤击过程中对桩尖造成损害;③锤击数量要有所控制,防止对设备造成损害,从而影响整体施工进度。
(2)方案二:在桩尖处增设钢桩靴,在保证桩尖不遭受损害的情况下,提升管桩的穿透能力。
其次,通过采取增加外箍的方式也可以对管桩起到保护作用,避免管桩在锤击过程中出现损坏,从而减少对土体的侧摩阻力。
通过增加外箍采用楔口式,也可以有效减少桩端的阻力值。
采用增设十字板桩靴的方式能够保障锤击过程顺利进行。
结合实际工程需求以及施工区域地质情况进行分析后得出,增加外箍的沉桩方案更适用于本工程。
3.试沉桩本次试沉桩选用的原材料为5跟码头平台桩,以此保证参数的准确性。
首先采用D-138锤沉桩,且初步确定控制贯入度为最终10mm/击的平均贯入度为5m/击。
PHC桩沉桩技术在海外码头项目施工中的应用(中铁建港航局集团勘察设计院有限公司,广州,番禺,511000)【摘要】相比与传统的钢管桩,PHC桩有着非常多优点。
本文通过一个海外工程实例分析了PHC桩沉桩工艺的详细施工过程,对于PHC桩沉桩施工工艺起到了一定的参考作用。
【关键词】PHC桩;沉桩技术;港口施工;管桩PHC是Prestressed High-Intensity Concrete (预应力高强混凝土)的简称。
该技术最早是由交通部下属某工程局从日本引进,在1988年正式投入生产,并被广泛地应用于港口的建设中。
近年来随着一些第三世界国家对外贸易的增长,进出口货物的吞吐量有了明显的提升,对海港建设的需求越来越大。
一些中国的施工企业,在国家“走出去”的战略指导下,积极地将港口建设的业务拓展到海外。
由于钢管桩存在着造价高、维护费用高的问题,因此很多港口施工均采用了经济实用的PHC桩,因此PHC桩的应用也随之拓展到许多第三世界国家。
以下,结合一个海外的工程实例分析PHC桩沉桩技术的具体应用。
一、工程概况该码头为一个船厂码头,采用高桩梁板式结构,长度123米,宽度17米,码头顶标高+4.1米,码头前沿水深-6米。
码头桩基选用使用PHC桩作为基础,管桩直径800mm,最大桩长为46m。
码头所处位置地层地质主要是中砂、泥炭质土、中粗砂、淤泥及淤泥质粉质粘土。
二、沉桩设备选型2.1 打桩船的选型考虑地质、水流和风浪等特点,及设计图纸提供的桩位、桩长、倾斜度和扭角等参数,打桩船首选公司自有的一艘打桩船,该打桩船经常在福建、舟山海域和长江流域进行打桩作业,对施打钢管桩和PHC桩具有丰富的经验。
主要性能参数见表1。
总长(m)53桩架最高点离水面(m)76型长(m)50倒架后最高点离水面(m)38型宽(m)22桩架作业变幅±18.5°型深(m)3.8最大植桩长度(m)66m+水深满载吃水(m)2.2吊钩能力(t)100×22.2桩锤选择本工程基桩主要采用锤击沉桩工艺,桩锤选择能量不小于D-100锤的沉桩设备。
管桩桩尖的作用范文
管桩桩尖是指在管桩的末端处设置的一种尖锐部分,其作用主要有以
下几个方面:
1.提高穿透力:管桩桩尖经过特殊设计,形状锐利,可以提高管桩的
穿透力。
在施工过程中,管桩需要穿过地层,如果不加工桩尖,则很容易
受到地层的阻力影响,导致施工困难,甚至无法穿透。
桩尖的锐利设计可
以有效减小地层阻力,提高施工效率。
2.增加侧边摩擦力:管桩在安装时会与地层接触,通过侧边摩擦力来
增加管桩的稳定性。
桩尖的设计形状可以增加接触地层的表面积,从而提
高侧边摩擦力的作用。
这样可以提高管桩的承载能力和抗倾覆能力。
3.辅助钻孔排除泥沙:在管桩安装过程中,钻孔排除泥沙是一项必要
的工作。
桩尖的形状设计可以协助钻孔排除泥沙,提高排斥效果,减少泥
沙的堆积。
这样可以使钻孔更加顺利,减小阻力,为后续的桩身安装创造
良好的施工条件。
4.增加管桩的稳定性:管桩桩尖的尖锐形状能够加强管桩与地层的接触,并且通过形成摩擦力来提升桩的稳定性。
在地质条件较差的地区,利
用桩尖增加摩擦力可以提高管桩的承载能力和抗侧倾能力。
5.保护桩身:管桩桩尖的尖锐设计有助于减小桩身与地层的接触面积,从而减少外力对桩身的影响。
在地质较差或有较强冲刷力的地区,桩尖的
设计可以减少桩身的磨损和破坏,延长管桩的使用寿命。
综上所述,管桩桩尖的作用主要包括提高穿透力、增加侧边摩擦力、
辅助钻孔排除泥沙、增加管桩的稳定性以及保护桩身等。
这些作用使得管
桩在工程施工和地质工作中发挥了重要作用,提高了施工效率,保证了工程的安全性和可靠性。
C W T 中国水运 2021·03 75摘 要:组合钢管板桩码头作为一种新型的码头结构形式,兼具传统钢板桩和钢管桩的优点。
组合式钢管板桩结构与传统的钢板桩结构相比,性能上更加优越,结构受力方面更加合理,对荷载和地质条件的适用性更强,具有较广阔的应用前景。
本文以广州港某板桩码头为例,对组合钢板桩的受力特点进行分析,阐述了影响组合钢板桩耐腐蚀性的因素。
关键词:组合钢板桩;结构设计;钢管桩中图分类号:U656.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7973(2021)03-0075-03组合钢管板桩码头结构设计及耐腐蚀分析李小烜(中交四航局港湾工程设计院有限公司,广东 广州 510310)DOI 编码:10.13646/ki.42-1395/u.2021.03.025钢板桩作为一种新型建材,具有安全可靠、节能环保、沉桩施工便利等特点。
近年来,被广泛应用于港口码头建设中。
随着码头建设向大型化、深水化发展,钢板桩的抗弯强度较低,自身刚度较差的特点逐渐显现出来。
而钢管桩具有较强的强度,但是无法限制桩间的水土流失。
结合钢板桩和钢管桩的优缺点,近年来出现了采用钢板桩和钢管桩组合形式作为板桩码头的结构形式。
这种结构形式具备钢管桩和钢板桩的优点,又弥补了二者的不足。
组合钢板桩是由钢管桩和不同的断面形式的板桩组合而成,主桩长度长而重量重,辅桩长度短而重量轻,主桩和辅桩交替设置。
这种组合形式利用钢管桩刚度强的特点提高整体截面的刚度,使得组合墙的变形量减小,而且管桩和板桩通过一种特殊的锁扣相连,有很好的密闭性和传力性,能阻止水土流失和力的传递。
本文以广州港一个组合钢板桩码头3#泊位为例,从组合钢管板桩的结构特点出发,对受力特点、施工难易等方面进行分析,并阐述了组合钢板桩的防腐蚀措施。
1工程概况工程位于广州港某港区,码头水工建筑物包括1-2#泊位、挖入式港池3-10#泊位以及8#泊位端部与上游汽车滚装码头之间的衔接段主体结构。
码头施工方案一、钢管桩水上打桩施工方案打桩设备:采用壹条500T打桩船,5T轨道式柴油打桩机,一条吊装扒杆船,壹辆25吨吊车。
1、施工准备:(1)打桩前应已排除高空及地下障碍物,能保证施工机械在场地内正常运行,钢管桩堆放的场地应平整,搬运时防上管体撞击造成弯曲变型和损坏。
桩基轴线应从基准线引出,在桩基附近应设置水准点,其位置应不受打桩影响,数量不少于2个。
桩基轴线的控制桩应设在不受打桩影响的位置,施工中每10d复核一次。
控制桩应妥加保护。
(2)施工前应先试桩,以检验设备和工艺是否合符要求,并通过试打确定贯入度,试桩数量不得少于两根。
2、打桩顺序计划从东侧开始向西侧施工。
3、打桩定位(1)在码头陆上布设施工基线,并且在施工现场布设3~5个水准点。
沉桩定位采用任意角交汇法,水准仪控制高程,最终停锤以标高控制,贯入度校核。
本次施工采用任意点前方交会法。
具体步骤:(2)根据设计图纸首先确定撑杆墩桩位的扭向,参照打桩船的船体数据计算出定位方向桩的坐标以控制打桩船的方向也即是控制桩位的方向(船舷与定向桩在一直线上)。
1(3)桩的位置确定由岸上三个测站按前方交会法举行掌握,其中两个测站掌握点位,另一测站举行检点。
(4)桩位坐标首先由图纸设计高程经水准仪测定标高位置,然后由测站进行定位。
在打桩过程中如发现偏离设计桩位由三个测站及时提出修正,以确保定位精度。
(5)桩位高程由岸上水准仪举行掌握,并现场举行沉桩定位记实,在接近设计桩位高程时由最后贯入度掌握锤击数,以到达设计标高。
4、打桩工艺(1)打桩船和吊桩船在施工区域按要求抛锚就位后即可举行打桩施工。
先用吊车将钢管桩吊运至河边驳岸上,因场地狭小,每次最多只能吊拾根,堆放时用三角木固定牢固,以防滚入河中。
(2)沉桩操纵工艺如下:固定打桩船→同时上升锤和替打,俯架子及下放大小吊钩→吊桩船移到驳岸边吊颈装钢管→绑缚吊索→水平起吊并向打桩船移船→打桩船放小钩起大钩立桩→在测量职员指挥下桩船定位→打开抱桩器,桩进龙口并套好背板→向桩顶套替打→解下吊索解开替打和锤上的挂钩扣→在测量工指挥下定位→沉桩,在入土桩不下沉时→校核桩位→压锤,使桩连续下沉,直至停止→解开吊颈索(大钩扣)和抱桩器,背板等→下起落架→开锤施打→掌握停止→掌握标高停锤→打桩完毕→将替打挂在锤上→起锤(3)注意事项因本工程钢管桩为船埠柱桩,对桩的正位率要求很高,所以在风浪较大时停止施工;沉桩时打桩船的锚缆必须绞紧,不允许有走锚现象产生;打2桩时保持重锤低速。
钢管桩桩尖在码头工程中的应用
作者:黄湛勇
来源:《珠江水运》2015年第07期
摘要:桩基础是一种传统古老的基础型式,但其在建筑施工过程中扮演的角色非常重要,是一种发展迅速,生命力很强的施工型式。
文章结合实践经验对钢管桩桩尖在码头工程中的应用情况进行探讨,从而提出解决工程问题的看法与建议,为码头工程采用钢管桩桩尖施工的工作人员提供一定的参考依据。
关键词:桩基础钢管桩码头工程
近几年,随着我国贸易往来的增多,对港口码头的需求增大,钢管桩得到广泛应用,其得天独厚的优势为我国码头工程作出了重要贡献。
1.钢管桩设计要素
1.1桩承载力
施工前,了解桩承载力是基本要求,是桩基结构的基本参数,也是其最重要的参数。
桩承载力不仅包括桩与地基相互作用的承载力,也包括桩身材料的承载力,进行桩基工程施工时,必须了解桩基承载力才能正确设计桩结构。
码头实际施工中,根据公式确定桩基本承载力后,施工前首先进行试桩,以此作为沉桩终锤标准,能保证工程质量。
桩承载力公式为:
1.2桩身结构设计
钢管桩的桩身结构设计主要是其所能承受的弯压组合,根据材料力学方法,验算桩身材料力学。
保证允许应力法与其对应,码头工程对钢材强度的要求较高,按照港口工程规范,严格调整其强度设计值,使其满足施工要求。
1.3材质选择
钢管桩的钢材一般选用Q235、16Mn、15MnV钢,钢管桩对承载力的要求较高,其一定要满足港口码头高强度的运输需求,因此其承载力必须大,锰钢强度设计值与Q235相比,其强度设计值大,采用锰钢较为经济;市场上出现的耐腐蚀的钢材较为昂贵,就其经济性而言,采用防腐蚀性能普通的钢种最合适。
1.4压屈皱问题
使用过程中钢管桩顶与上部结构之间相互连接,发生屈皱现象的机率很小,最容易出现的是锤击沉桩的时候。
根据《港口工程桩基规范》要求,钢管桩打入持力层过程中,如果沉桩遇到一定的困难,桩外径与壁厚的比例控制在70以内最宜。
这是由我国码头工程实际调查和经验总结中得出,能有效地避免沉桩时带来的屈皱问题。
容易出现屈皱问题的还有一种状态,即静载试桩状态。
随着码头的大量使用,对大直径钢管桩设计桩力要求很高,其极限承载力高达10000KN。
做桩极限承载力试验时,要加载到桩破坏状态前或出现不适于承载变形的状态,其加荷量大于检验性试验,由此看来,静载试桩阶段,桩基受到的轴向荷载最大。
试桩时候,试验桩桩顶水平没有足够的约束力,容易出现压屈现象。
因此,采取一定的辅助设施,将试验桩侧向位移限制在一定范围内,提高其抗屈皱能力。
1.5桩顶锚固措施
最难分析的是桩顶锚固受力,绞接结构构造极其复杂,桩顶容易出现腐蚀现象,施工难度大,因此,固结设计使用较为广泛。
桩顶与上部结构的固结采用的钢管桩嵌入上部结构及钢筋伸入上部结构等方式,根据桩顶承受的弯矩、剪应力,验算其承载力。
1.6防腐蚀设计
加强钢管桩抗腐蚀性,使用最多的方法是预留腐蚀裕量厚度、防腐涂层和水下阴极保护等,通过判断各个区域的抗腐蚀能力,采用适当的防腐措施进行防腐工作。
增加预留腐蚀厚度是其中最为简便的方法,由于码头工程桩基结构承载要求高,需要较厚的壁厚,一般投入使用的时间较长,采用此种方法钢管桩壁厚增加,厚板供应困难,其耗钢量大,因此不满足经济要求,采用多种防腐措施,能起到减少腐蚀钢材厚度的情况发生。
对于水下腐蚀区域,由于常年受水侵蚀,其对抗腐蚀的要求更好,因此一般采用阴极保护或涂层与阴极保护联合的方式,增加其抗腐蚀性。
2.钢管桩常见桩尖类型
随着港口码头的大量使用,码头的前沿水深及装卸设备荷载要求也越来越大,其荷载必须满足要求,才能保证运输的顺利进行。
码头前方承台的大直径管桩取代传统预应力混凝土桩,其必须具备穿透力强、耐锤击性强等要求。
布置钢管桩基基础时,基桩的桩长及桩径必须合理选择,发挥其最大桩力。
钢管桩桩尖的闭塞效应使得其容易受天气、地质条件及沉桩能力影响,使得其设计不易把握,容易因为钢桩过长,投资资金增加,或者钢桩过短,承载力太小等情况影响。
国内外关于大直径钢管桩使用不同桩尖之后引起闭塞效应的相关研究不多,通过静载试桩分析其闭塞效应的研究更少。
随着钢管桩应用范围的扩大,地质条件更加复杂,难以预计。
实验证明,采用半封闭桩尖的沉桩实施起来较为困难,软硬交错的土层中,开口型桩尖的弊端是,打桩过程稍不注意,容易穿过透硬层。
常使用的桩尖类型如图1所示:
3.实际案例试桩结果分析
本研究结合某市某码头工程,其钢管桩基础码头增多,码头地质结构最早首层为浅层砂层,其次为粘土及粉质粘土,最后一层为深层砂层,目前地质结构发展成粘土夹砂或粉质粘土夹砂,直至最后发展成更深的砂层。
对其港北港池集装箱码头5#-7#泊位直径的1.2m钢管桩进行静载试桩试验,将桩尖型式优化设计之后,对钢管桩采用不用型式的桩尖进行穿透力试验,研究入土深度不同,钢管桩的承载能力及半封闭桩尖的闭塞情况,为此总结出最合适的桩尖型式,满足施工要求,为钢管桩桩尖的广泛使用提供重要依据。
开口桩尖类型的钢管桩,其桩身长、锤击数高、施工工期长;十字型半封闭桩尖其闭塞效应差别大,有些锤击数低、承载力要求不满意施工要求。
根据本码头实际情况,结合当前最常使用的桩尖结构型式,采用新型六瓣型桩尖和管型开口桩尖,通过一系列静载试验后得知,其闭塞效应得以提高,打桩难度并没有增加,在其安全性得到一定保障的前提下,缩短工期,提高工作效率。
本次采用的桩尖型式如图2所示:
本次新型桩尖静载试验中,S-1采用的管型开口桩尖直径为1.2m,桩底高-42.0m,锤击数为1910击,通过静载试验得知单桩极限承载力为19268kN,桩侧阻力为11922.63kN,桩端阻力为7344.32kN,通过计算得知,桩端为闭塞状态。
S-2采用的开口桩尖直径为1.2m,桩底高-57.0m,锤击数为3049击,通过静载试验得知单桩极限承载力为18554kN,桩侧阻力为17472.5kN,桩端阻力为1081.54kN,其闭塞系数通过计算约为15%。
S-1试桩不考虑增加桩尖材料用量,其总锤击减少1136击,单桩承载力得以提高,提高20%。
从经济效益角度分析,取得的成果较为显著。
静荷载试验中,六瓣型桩尖的直径为1.0m,锚桩桩底高程为-47.0m,锤击数为1270击,单桩极限承载力为12876kN,其锤击能量小,摩阻力大,锤击次数及承载力都偏小。
综合上述可知,地质条件一致的情况下,直径1.2m的管型开口桩尖效果良好,适宜本码头使用。
经过桩基承载力试验,满足设计要求,将其优化之后,钢材用量减少2380t,节省投资金额705万元,不仅提高工程经济效益,更为新型桩尖的推广起到一定的借鉴作用。
4.结束语
随着港口运输的发展,钢管桩桩尖以其优势在码头工程中发挥的作用越来越大。
笔者对钢管桩设计要素加以分析,包括桩承载力、桩身结构设计、材质选择、压屈皱问题、桩顶锚固措施及防腐蚀设计等。
总结钢管桩桩尖常见类型,结合实际案例,通过某市某码头工程中采用的新型六瓣型桩尖和管型开口桩尖两种桩尖,对其进行承载能力分析之后,得知管型开口桩尖更适合本码头采用,为节省打桩时间,保证工程如期完成提供了重要的参考价值。
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