钢管桩水上沉桩施工方法与流程

1.本发明涉及码头施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种钢管桩水上沉桩施工方法。


背景技术：

2.在海上码头施工过程中，打设钢管桩是较为常见的施工项目，利用ct锁扣钢管桩形成围堰，ct锁扣钢管桩的钢管一侧连接有c锁扣，另一侧连接有t锁扣，沉桩时将后一钢管桩的t锁扣插入前一钢管桩的c锁扣，即可使相邻钢管桩连接。钢管桩沉桩作业时，需要保证桩身坐标和垂直度，因此钢管桩下桩时需要定位准确，然而，海上打桩与内河湖泊沉桩尚有区别，海上沉桩受涌浪、季风、台风影响较大，在高潮位时，目前，现有的逐根沉桩方法会受到潮位影响，不得不停工延期；同时，后打设的钢管桩欲利用前已打设的钢管桩定位施工，就不得不将c锁扣做长，以克服后打设的钢管桩打设初期与前已打设的钢管桩间的高度差，进行连接；另外，即使后打设的钢管桩与前已打设的钢管桩连接，由于后打设的钢管桩只有单边限位，在涌浪影响下容易发生转动偏位。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
4.本发明还有一个目的是提供一种钢管桩水上沉桩施工方法，以实现全潮位沉桩，且可适当缩短锁扣长度，节约材料。
5.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种钢管桩水上沉桩施工方法，应用于海边码头扩建或改建施工时，呈直线分布的多根钢管桩沉桩，所述钢管桩为ct锁扣钢管桩，所述方法包括：
6.在现有码头的桩基上安装钢管桩单桩导向架，用以定位最靠近码头的第一钢管桩；
7.将第一钢管桩插入钢管桩单桩导向架中，并进行锤击沉桩，直至标高；
8.剩余钢管桩以相邻5根为一组，从最靠近第一钢管桩的一组钢管桩开始进行沉桩施工，先将一组钢管桩均打入水下土体5～8m，使钢管桩稳定，再按与第一钢管桩的距离由近至远将一组钢管桩分别编号为1～5号桩，对1～4号桩，按照1-4-2-3顺序间隔沉桩，钢管桩逐步打到桩顶底标高，沉桩同时保证相邻钢管桩落距不大于2m，并且保持5号桩始终比4号桩高2m以上一起沉桩。
9.优选的是，每根钢管桩沉桩施工过程包括：
10.将打桩船由拖轮运至施工点附近抛锚定位，将运桩驳船停泊在打桩船附近，保持100m间距；
11.紧松打桩船锚缆，将打桩船移至运桩驳船一侧抛锚定位，令两船的中心线保持互相垂直状态，将打桩船上的龙门梃前倾，下放吊钩，所述钢管桩上设置3个吊点，主吊钩吊挂靠近桩顶的吊点，副吊钩吊其余2个靠近桩尾的吊点，主副吊钩同步上升，使钢管桩脱离运
桩驳船，通过紧松打桩船锚缆，让打桩船回至桩位附近抛锚定位，准备立桩；
12.将打桩船上龙门梃的主吊钩上升，副吊钩下降，逐个解去副吊钩，使钢管桩由水平姿态逐渐转成竖直姿态，龙门梃后倾立桩，将打桩船上的抱桩器合拢抱桩并锁定，将桩帽沿打桩船上龙门梃轨道滑移套住钢管桩桩顶；
13.紧松打桩船锚缆，微调打桩船船位，使钢管桩到达指定的位置，抛锚定位，解除抱桩器锁定，使钢管桩在重力作用下自动插桩，复测桩位，若桩位误差过大，起吊钢管桩，重新定位，直至定位准确；
14.解除主吊钩，将打桩船上的柴油锤下压，压锤稳桩，启动柴油锤，锤击沉桩，沉桩时，柴油锤、钢管桩保持在同一轴线上；
15.钢管桩停锤标准根据桩顶底标高控制，贯入度校核，锤击数在试桩时初步确定，在测桩后修正。
16.优选的是，除第一钢管桩外的剩余钢管桩均采用打桩船和两台全站仪监控桩位偏差，所述打桩船上设置有gps定位基站。
17.优选的是，所述打桩船抱桩器背架上焊接有限位轮，以对打桩船抱桩器中的钢管桩c锁扣进行靠海侧限位；
18.优选的是，所述钢管桩c锁扣的下方设置有向海侧倾斜的竖直钢板，所述竖直钢板焊接于钢管桩外壁，以使所述钢管桩受到与之连接的另一钢管桩t锁扣施加的向岸侧的水平力。
19.优选的是，所述竖直钢板的宽为12cm，长为30cm，向海侧倾斜3
°
。
20.优选的是，除第一钢管桩外的剩余钢管桩打桩时，提前模拟预估钢管桩旋转与偏位，当相邻的两钢管桩中，下一号桩的偏位超出预设阈值，则在前一号桩进行沉桩时，先安装钢管桩单桩导向架以对前一号桩进行精确定位。
21.优选的是，钢管桩单桩导向架为骑跨式导向架，包括：
22.门架；
23.左架体，其设置于所述门架左侧且与所述门架连接，所述左架体底部与已打设的钢管桩的连接；
24.右架体，其设置于所述门架右侧且与所述门架连接，所述右架体上设置有抱桩器，用以对待打设的钢管桩定位和锁定。
25.优选的是，所述左架体底部设置有一对滑轨，所述滑轨沿垂直门架方向布置，所述一对滑轨间滑动连接有滑板，所述滑板在滑轨上的行程不小于一个桩位长度，所述滑板上板面设置有液压缸，所述液压缸的活动端与所述左架体靠近所述门架的端部连接，所述左架体下板面设置有多个夹钳，用以夹持住已打设的钢管桩；
26.其中，所述门架上设置有第一升降装置，所述第一升降装置与所述右架体连接，以使所述右架体在高于已打设的钢管桩位置和低于已打设的钢管桩位置间升降移动，所述门架上还设置有第二升降装置，所述第二升降装置与所述左架体连接，以使左架体在夹持已打设钢管桩的位置和高于已打设的钢管桩位置间移动。
27.本发明至少包括以下有益效果：1、通过将5根钢管桩为一组，一组钢管桩一起施工，组内钢管桩间始终保持落差，使得任何时候均有一根钢管桩处在高位，即使出现高潮位，也有一根或者两根钢管桩露出水面，基本实现了全潮位打桩，不需等退潮露出桩顶后才
能打桩，增加了工作时间，提高了打桩效率；2、由于1～4号桩间落差不超过2m，使得1～4号桩间的锁扣可以适当的缩短长度，节约了锁扣材料；3、1～4号桩打桩过程中若发生不利偏位，可停打该桩，插打下一根桩，用下一根和上一根桩的锁扣固定住该桩位置，制止该桩继续偏移，有效提高了沉桩定位准确度。
28.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
29.图1为本发明实施例所述钢管桩水上沉桩施工方法中1～5号钢管桩的位置和高度示意图；
30.图2为本发明实施例所述限位轮和竖直钢板的设置位置示意图；
31.图3为本发明实施例所述骑跨式导向架的俯视图结构示意图
32.图4为本发明实施例所述骑跨式导向架的侧视施工示意图一；
33.图5为本发明实施例所述骑跨式导向架的侧视施工示意图二；
34.图6为本发明实施例所述骑跨式导向架的侧视施工示意图三；
35.图7为本发明实施例所述骑跨式导向架的侧视施工示意图四；
36.图8为本发明实施例所述骑跨式导向架的门架、光杆和丝杆的俯视结构示意图；
37.图9为本发明实施例所述骑跨式导向架的滑轨和滑板的结构示意图。
具体实施方式
38.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
39.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
40.如图1所示，本发明提供一种钢管桩水上沉桩施工方法，应用于海边码头扩建或改建施工时，呈直线分布的多根钢管桩沉桩，所述钢管桩为ct锁扣钢管桩，所述方法包括：
41.在现有码头的桩基上安装钢管桩单桩导向架，用以定位最靠近码头的第一钢管桩；
42.将第一钢管桩插入钢管桩单桩导向架中，并进行锤击沉桩，直至标高；
43.剩余钢管桩以相邻5根为一组，从最靠近第一钢管桩的一组钢管桩开始进行沉桩施工，先将一组钢管桩均打入水下土体5～8m，使钢管桩稳定，再按与第一钢管桩的距离由近至远将一组钢管桩分别编号为1～5号桩，对1～4号桩，按照1-4-2-3顺序间隔沉桩，钢管桩逐步打到桩顶底标高，沉桩同时保证相邻钢管桩落距不大于2m，并且保持5号桩始终比4号桩高2m以上一起沉桩。
44.上述实施例在施工过程中，通过将5根钢管桩为一组，一组钢管桩一起施工，组内
钢管桩间始终保持落差，使得任何时候均有一根钢管桩处在高位，即使出现高潮位，也有一根或者两根钢管桩露出水面，基本实现了全潮位打桩，不需等退潮露出桩顶后才能打桩，增加了工作时间，提高了打桩效率；由于1～4号桩间落差不超过2m，使得1～4号桩间的锁扣可以适当的缩短长度，节约了锁扣材料；1～4号桩打桩过程中若发生不利偏位，可停打该桩，插打下一根桩，用下一根和上一根桩的锁扣固定住该桩位置，制止该桩继续偏移，有效提高了沉桩定位准确度，同时由于按1-4-2-3顺序间隔沉桩，5号桩又高出4号桩2m以上，所以5号桩的高度在一组钢管桩中是最高的，当5号桩出现偏位时，可立马将5号桩拔出重新定位下桩而不影响其他桩。
45.具体的，上述实施例中，第一钢管桩的施工过程包括：
46.步骤一、在现有码头的桩基上安装钢管桩单桩导向架，用来定位最靠近码头的第一钢管桩；
47.步骤二、将打桩船由拖轮运至施工点附近抛锚定位，将运桩驳船停泊在打桩船附近，保持100m间距；
48.步骤三、紧松打桩船锚缆，将打桩船移至运桩驳船一侧抛锚定位，令两船的中心线保持互相垂直状态，将打桩船上的龙门梃前倾，下放吊钩，所述钢管桩上设置3个吊点，主吊钩吊挂靠近桩顶的吊点，副吊钩吊其余2个靠近桩尾的吊点，主副吊钩同步上升，使钢管桩脱离运桩驳船，通过紧松打桩船锚缆，让打桩船回至桩位附近抛锚定位，准备立桩；
49.步骤四、将打桩船上龙门梃的主吊钩上升，副吊钩下降，逐个解去副吊钩，使钢管桩由水平姿态逐渐转成竖直姿态，龙门梃后倾立桩，使钢管桩进入钢管桩单桩导向架龙口，将打桩船上的抱桩器合拢抱桩并锁定，将桩帽沿打桩船上龙门梃轨道滑移套住钢管桩桩顶；
50.步骤五、紧松打桩船锚缆，微调打桩船船位，使钢管桩到达指定的位置，抛锚定位，解除抱桩器锁定，使钢管桩在重力作用下自动插桩，复测桩位，若桩位误差过大，起吊钢管桩，重新定位，直至定位准确；
51.步骤六、解除主吊钩，将打桩船上的柴油锤下压，压锤稳桩，启动柴油锤，锤击沉桩，沉桩时，柴油锤、钢管桩保持在同一轴线上；
52.步骤七、钢管桩停锤标准根据桩顶底标高控制，贯入度校核，锤击数在试桩时初步确定，在测桩后修正。
53.具体的，上述实施例中，除第一钢管桩外的其他钢管桩施工过程与第一钢管桩的施工过程基本相同，区别在于：步骤四中龙门梃后倾立桩后，不需要再将钢管桩插入钢管桩单桩导向架龙口；步骤七中停锤的桩底标高为水下土体5～8m。待一组钢管桩均沉入水下土体5～8m后，再对该组中的单个钢管桩分别锤击沉桩，对1～4号桩，按照1-4-2-3顺序间隔沉桩，钢管桩逐步打到桩顶底标高(设计标高)，沉桩同时保证相邻钢管桩落距不大于2m，并且保持5号桩始终比4号桩高2m以上一起沉桩。
54.在另一实施例中，除第一钢管桩外的剩余钢管桩均采用打桩船和两台全站仪监控桩位偏差，所述打桩船上设置有gps定位基站。
55.由于第一钢管桩的定位尤为重要，关系后续钢管桩的定位准确度，因此使用钢管桩单桩导向架进行定位，而剩余钢管桩可通过前一钢管桩进行定位，因此，只需通过打桩船和两台全站仪监控桩位即可，发现桩位垂直度与位置出现较大偏差，应及时拔出钢管桩再
次放样重新插打，打桩船打桩时，应修正调整桩船，以免修正造成钢管桩锁扣变形。
56.如图2所示，在另一实施例中，所述打桩船1抱桩器2背架上焊接有限位轮3，以对打桩船1抱桩器2中的钢管桩c锁扣进行靠海侧限位；
57.根据现场施工经验总结，大部分桩在打设过程中，总体上是向海侧偏位，但是由于有前一根桩的t锁扣对打设桩进行限位，所以表现出来的形式是打设桩以t为轴发生向海侧旋转，偏位量大部分时候是大于等于桩心偏位的2倍，因此下桩时需要预估一定量的偏位量，提前制造一定反方向偏差抵消预估偏位量，故设置限位轮3，以对打桩船1抱桩器2中的钢管桩c锁扣进行靠海侧限位。
58.如图2所示，在另一实施例中，所述钢管桩c锁扣的下方设置有向海侧倾斜的竖直钢板4，所述竖直钢板4焊接于钢管桩外壁，以使所述钢管桩受到与之连接的另一钢管桩t锁扣施加的向岸侧的水平力，这里设置竖直钢板4的目的与限位轮3的相同，也是为了抵消打设桩向海侧的偏位量。
59.具体的，所述竖直钢板4的宽为12cm，长为30cm，向海侧倾斜3
°
。
60.如图3～4所示，在另一实施例中，除第一钢管桩外的剩余钢管桩打桩时，提前模拟预估钢管桩旋转与偏位，当相邻的两钢管桩中，下一号桩的偏位超出预设阈值，则在前一号桩进行沉桩时，先安装钢管桩单桩导向架以对前一号桩进行精确定位。
61.具体的，钢管桩单桩导向架为骑跨式导向架，包括：
62.门架5；
63.左架体6，其设置于所述门架5左侧且与所述门架5连接，所述左架体6底部与已打设的钢管桩的连接；
64.右架体7，其设置于所述门架5右侧且与所述门架5连接，所述右架体7上设置有抱桩器，用以对待打设的钢管桩定位和锁定。
65.如图3～9所示，在另一实施例中，所述左架体6底部设置有一对滑轨8，具体的，滑轨8可以使用槽钢，所述滑轨8沿垂直门架5方向布置，一对滑轨8的槽口分别向左架体6两侧，所述一对滑轨8间滑动连接有滑板9，具体的，滑板9边缘向上弯折扣在槽钢下边缘形成滑动连接，所述滑板9在滑轨8上的行程不小于一个桩位长度，所述滑板9上板面设置有液压缸10，所述液压缸10的活动端与所述左架体6靠近所述门架5的端部连接，所述左架体6下板面设置有多个夹钳11，用以夹持住已打设的钢管桩；
66.其中，所述门架5上设置有第一升降装置，所述第一升降装置与所述右架体7连接，以使所述右架体7在高于已打设的钢管桩位置和低于已打设的钢管桩位置间升降移动，所述门架5上还设置有第二升降装置，所述第二升降装置与所述左架体6连接，以使左架体6在夹持已打设钢管桩的位置和高于已打设的钢管桩位置间移动。
67.具体的，门架5的两竖杆可采用工字钢，工字钢顶部连接有水平的承载板14，第一升降装置可以包括：
68.光杆12和丝杆13，光杆12竖直设置于一工字钢腹板靠近右架体7的一侧，且顶端与承载板14转动连接，丝杆13竖直设置于另一工字钢腹板靠近右架体7的一侧，承载板14上设置有电机15，电机15的输出轴穿过承载板14与丝杆13连接，右架体7靠近门架5的端部设置有导向座16，导向座16滑动连接在靠近右架体7的光杆12上，右架体7靠近门架5的端部还设置有驱动座17，驱动座17螺纹连接在靠近右架体7的丝杆13上，通过启动电机15正转或反转
就可驱动右架体7上升或者下降。
69.同理，第二升降装置基本与第一升降装置相同设置，仅将光杆12和丝杆13设置于靠近左架体6的一侧，同时也在左架体6上设置导向座16和驱动座17即可。
70.使用上述骑跨式导向架定位待打设的钢管桩时，将所述左架体6底部的多个夹钳11与已打设的钢管桩连接，使用第一升降装置将所述右架体7下降至低于已打设的钢管桩位置，使用右架体7上的抱桩器对待打设的钢管桩定位，再利用打桩船插桩，打桩，当新打设的钢管桩与前一钢管桩相同高度时，使用第一升降装置将所述右架体7提升至高于新打设的钢管桩位置，再使用液压缸10顶推左架体6，使左架体6、门架5和右架体7同时向下一个待打桩位移动，右架体7移动至下一个待打桩位时，重复右架体7下降、定位、打桩过程，再次打设的钢管桩稳桩后，使用抱桩器将右架体7锁紧再次打设的钢管桩，松开左架体6下的夹钳11，使用第二升降装置将左架体6提升至高于已打设的钢管桩位置，再收缩液压缸10，使滑板9带动夹钳11向靠近门架5方向移动，然后第二升降装置将左架体6下降至夹持已打设钢管桩的位置，使用夹钳11与新打设的钢管桩连接，通过循环上述过程，即可使骑跨式导向架通过已打设钢管桩不断向前爬移定位下一个需要打设的钢管桩。
71.对于前述实施例中一组多根钢管桩一起施工的情形，使用上述骑跨式导向架不仅定位准确，同时施工连续性好，免除了导向架吊装的风险，缩短了导向架重新定位安装的时长，有效节省了工期，提高了施工效率。
72.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。